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东华理工学院毕业设计(论文) 摘要东华理工学院长江学院毕业设计（论文）题 目 语 音 录 放 系 统 (硬件) 英文题 Pronunciation Recording and Sending Out System 学生姓名 罗 攀专 业 自动化班 级 023121指导教师 黄永忠二零零六年 六月45语音录放系统摘要随着我国经济的发展，人们生活水平的不断提高，诸如公共汽车自报站系统、录音电话，自动安全门等等系统。无不用到语音提示，所以语音录放系统在当今社会显得尤为重要。目前，在国内大多数展馆和旅游市场，观众和游客在参观或观光时，可看的内或景点很多，而可了解的科技信息和人文信息却极其匾乏，属于低层次的感性参观。传统的旅游景区、展览馆、博物馆中的解说工作主要由解说员担任，解说员每天要重复讲解多次相同内容的解说词，且绝大多数解说员只能用单一语种解说。其工作不但乏味，而且不能保证解说质量。通过此语音系统可良好的解决着类问题。 首先,本文对语音录放系统所能够涉及到的一系列,电子员器件作了较为系统的分析.且系统的论述了各各器件的功能,封装,等等.再此基础上,提出了对语音录放系统的要求.同时描述了语音录放系统的工作流程.然后,本文具体的论述了以8051为核心的硬件原理图的设计.录音系统控制器,输入输出器件,存储器,显示器件等等.且详细的论述了语音路放系统的关键技术.从而,给出了设计方案. 关键字APR9600语音芯片 ； 8051控制芯片； LM386音频功率放大器Pronunciation Recording and Sending Out SystemAbstractAlong with our country economy development, the people living standard unceasing enhancement, by the leisure, goes sightseeing the primarily tourism and by the technical information and the humanities information absorption primarily exhibition hall, the museum, the culture and education exhibition hall, the product trade fair more and more receives peoples attention. At present, in domestic majority exhibition hall and the traveling market, the audience and the tourist or go sightseeing when the visit, the worthy of looking at content or the scenic spot are very many, but may understand the technical information and the humanities information actually extremely plaque deficiency, belongs to the low level the perceptual visit. In the traditional traveling scenic area, the exhibition hall, the museum illustration work mainly holds the post by the narrator, the narrator must duplicate every day explains many times the same content commentary, also the overwhelming majority narrator only can use the sole language classification to illustrate. Its work not only is tasteless, moreover cannot guarantee the illustration qualityFirst, this article can involve a series of to the pronunciation recording and sending out system, the electron component has made a more systematic analysis Also system elaboration each every component function, seal, and so on Again this foundation 丿proposed wanted to the pronunciation recording and sending out system simultaneously to describe the pronunciation recording and sending out system work flow.Then, the this article concrete elaboration has imitated 051 for the core hardware schematic diagram design Recording channel control input output component, memory demonstration component and so on Also the detailed elaboration pronunciation road has put the system the essential technique to produce from Geng has designed Fang?Key Ward APR9600 ; 8051; LM386东华理工学院毕业设计(论文) 正文目录 摘要 关键字1、绪论.1 2、 正文.22.语音录放系统设计部分.32.1语音设计模块.62.2控制模块.102.3单片机引脚扩展模块142.3.1 8255A 的引脚功能相关介绍142.3.2 74LS138译码器相关介绍152.4输入电路模块192.4.1键盘部分.192.4.2硬件实现.192.4.3软件实现.212.5复位电路模块.232.6放音电路模块262.7电源短路模块273、相关器件介绍.283.1扬声器和话筒等.283.2语音集成电路.293.3数字集成电路293.4模拟集成电路303.5电容器313.6 电感器323.7二极管324、系统原理图.34 对此系统功能的具体介绍.345、系统工作流程.35结论.376、致谢.387、参考文献.398、附录.40绪论1. 有关课题随着我国经济的发展，人们生活水平的不断提高，以休闲、观光为主的旅游业和以科技信息和人文信息吸收为主的展览馆、博物馆、文化教育陈列馆、产品交易会越来越受到人们的关注。参观、旅游服务的电子化、智能化是全方位提高服务档次和水平的发展方向。目前，在国内大多数展馆和旅游市场，观众和游客在参观或观光时，可看的内容或景点很多，而可了解的科技信息和人文信息却极其匾乏，属于低层次的感性参观。如何能使观众和游客在满足感观认识的基础上，对人文、历史、科技知识等信息有更深刻的了解，提供高水平、高质量的服务，以满足不同游客和参观者的个性化需要，是各个展览馆、博物馆和旅游景区管理部门急需解决的问题。1.1 课题目的 传统的旅游景区、展览馆、博物馆中的解说工作主要由解说员担任，解说员每天要重复讲解多次相同内容的解说词，且绝大多数解说员只能用单一语种解说。其工作不但乏味，而且不能保证解说质量。特别是人数较多、多个解说员同时讲解的时候，观众或游客大多听不到或听不清楚解说内容。为此，非常希望能有一种不受制于人的自动装置代替解说员，这样既节省人力、增加效益，又能充分保证解说质量。为此，有必要研究一种可广泛应用于旅游业、博物馆、展览馆、文化教育陈列馆、产品交易会等行业的智能无线电子解说系统，将目前先进的语音压缩技术、数码存储技术、无线电传输、数字编码区域识别技术等应用到该系统中。其特点是具有智能化、个性化、高音质，实用性强。无论观众到达的时间先后，也无论观众的语言是否相同，该系统都能自动根据观众的位置和需要确定解说的语言和内容，使每个观众得到每个展位、景点的完整信息，使用户得到高清晰、低噪声的音响效果。为用户提供一种不受制于解说员的小巧玲珑、使用方便、能提供多语种解说的智能无线终端装置。 在当前数字信息技术和网络技术高速发展的时代，语音录放系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广，嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合。语音录放的新型智能解说系统的应用能有效改变传统的解说方式，提升我国的文化、旅游业的数字化水平。1.2 国内外研究现状 目前国内外己有一些电子解说系统的产品。部分国外产品体积、性能指标较好，但价格昂贵，根据功能不同每套接收系统的价格约2080美元，发射系统从300800美元不等。另一些产品要么体积太大，不便于携带;要么容量不够，存储信息不多，制约了其应用和推广。在相同功能下，其价格比国内产品要贵近两倍。国内有雷通电子公司、中科软件公司、久鼎公司、那达电子、奔流电子公司等单位生产类似产品，但存在以下问题：相邻区域的干扰问题:在展台与展台间距离较近时，不能很好地处理切换问题，产生较大的相互干扰，影响收听音质。 缺乏个性化:大多采用集中循环播放方式，无法根据观众/游客不同到达时间自动从起点开始播放，因而常常无法得到完整的信息，花费的时间太多。 可供用户选择的语言较少，不能满足扩大对外交流的要求。 不能实现自动功率控制，因而产品的功耗较大，不利于环保。 存储容量太小，存储信息不够。 部分产品采用光波传输编码和语音信息，存在覆盖阴影和信息阻挡等问题。还有部分产品采用手动控制选择方式，使用不便。2. 正文此系统为智能自动化的语音录放系统,具有语音信息存储时间长的特点。且有键盘控制段放音功能,录音最长时间可以达到120S,且可分为16段录,放音。且有上一段,下一段.及返回等功能。在段录,放音时可以进行模式调节。此系统有:控制模块,语音模块,输入模块,电源电路模块,复位电路模块等。几大模块所组成。各模块之间有相应的连线,进行数据的交换，和控制线的控制指令的传送。键盘电路8255A8051APR9600两片录放电路部分复位电路电源电路 图2-1-1 语音录放系统硬件模块图语音模块是有两片APR9600所组成,两片芯片相连接.共同实现录放音的作用。控制模块的主体是8051芯片,对整个系统起到控制的作用。通过74LS373,74LS138及8255A等芯片对8051的引脚进行扩展.复位电路可以实现上电复位及手动复位功能。以确保复位功能的良好实现.电源电路是由变压器,整流器,及稳压器三大器件所组成。当系统调整到录音状态时,用手按下录音键.语音信号可以存储到,APR9600的FLASHROM中该存储器可以对,语音信号,进行保存。当第一片语音芯片录满后。会有一个溢出信号通过74LS138译码器传送给8051.8051作出判断进行第二片的录音指令。通过74LS138译码器传送给地二片语音芯片。以实现第二片语音芯片的录音功能.录音功能完毕。当想实现系统方音时,只需用手按下所希望.方音的按键,及可实现该段的放音。再此简述其过程为:首先是键盘的扫描过程。当键盘,检测到有某一具体的按键按下时,将其电瓶信号通过8255A传送给8051芯片。8051芯片对信息进行判断.并做出指令,传送给APR9600语音芯片.语音芯片,根据指令对自身内部的地址进行寻址。决定是对那一段地址的内容实现放音。其中录音及方音电路都有。功率放大器件.和增益调节器件,以实现声音的完美。 语音芯片的右上方有,四个模式控制开关,其中第一个为P/R选择按键.即:是录音,放音选择按键。下面三个为模式控制按键.在语音模块以有具体的介绍,不在赘述.该系统的录音,放音全都有相应的,发光二极管作为指示灯。例如:当第一片语音芯片录音时,有第一片的录音指示灯亮。放音有相应的放音指示灯亮。此系统且有按键发音提示。当有按键按下时,会发出”嘀”的一声以提示有键按下。放音电路由LM386功率放大器实现放音功率的放大。2.1 语音模块此系统采用台湾公司的APR9600作为主要语音芯片。且是采用两片并联的方式进行语音录放,每片都有益处标志引脚,当其中的一片录完(所占内存以满)可向CPU发出中断指令,且CPU自动切换到第二片芯片录放.两片语音芯片都有语音录入引脚和发音引脚。但从系统实际考虑,两片芯片只有一个话筒和一个扬声器。该语音芯片含有增益调节引脚,该引脚外接滑动变阻器,以达到增益调节的目的。两片APR9600最多可段录放16段,每一片可最多录放8段。每段的控制引脚分别通过译码器74LS138与中央芯片8051相连,由8051控制。主芯片8051的引脚还通过8255A进行扩展,可连接键盘。2.1.1 语音芯片部分(APR9600) 台湾公司最新推出的APR9600语音录放芯片，是继美国ISD公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。与ISD同类芯片相比它具有：价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点，同时保留了ISD2500芯片的一些特点，都是DIP28双列直插塑料封装，在管脚排列上也基本相同。 图2-1-2 APR9600引脚及连线上图是APR9600的全功能应用电路图，右图是APR9600的管脚排列图表2-1 为管脚功能说明管脚功能管脚功能1、/M1第一段控制或连续录放控制（低电平有效）15、SP-外接喇叭负端2、/M2第二段控制或快进选段控制（低电平有效）16、VCCA模拟电路正电源3、/M3第三段控制（低电平有效）17、MICIN话筒输入端4、/M4第四段控制（低电平有效）18、MICREF话筒输入基准端5、/M5第五段控制（低电平有效）19、AGC自动增益控制端6、/M6第六段控制（低电平有效）20、ANA-IN线路输入端7、OSCR振荡电阻21、ANA-OUT线路输出端（话筒放大器输出端）8、/M7第七段控制及片溢出指示（低电平有效）22、STROBE工作期间闪烁指示灯输出端 （低电平有效）9、/M8第八段控制（低电平有效）及操作模式选项23、CE复位/停止键或启动/停止键 (高电平有效)10、/BUSY忙信号输出（工作时出0，平时为1）24、MSEL1模式设置端11、BE键声选择（接1为有键声，0则无）25、MSEL2模式设置端12、VSSD数字电路电源地26、EXTCLK外接振荡频率端（用内部时钟时接地）13、VSSA模拟电路电源地27、/RE录放选择端（0为录音、1为放音）14、SP+外接喇叭正端28、VCCD数字电路正电源在APR9600芯片的内部，录音时外部音频信号通过话筒输入和线路输入方式进入，话筒可采用普通的驻极体话筒，在芯片内话筒放大器（Pre-Amp ）中自带自动增益调节（AGC），可由外接阻容件设定响应速度和增益范围。如果信号幅度在100mV左右即可直接进入线路输入端，音频信号由内部滤波器、采样电路处理后以模拟量方式存入专用快闪存储器FLASHRAM中。由于FLASHRAM是非易失器件，断电等因素不会使存储的语音丢失。放音时芯片内读逻辑电路从FLASHRAM中取出信号，经过一个低通滤波器送到功率放大器中，然后直接推动外部的喇叭放音。厂家要求外接喇叭为16欧姆，实际试验用8-16欧姆均可，一般音量下输出功率12.2mW(16欧）。 这是我们开发的APR9600的全功能应用电路板模块，模块的右下角为电源接线柱，采用720伏直流电压供电，板上有78L05稳压芯片。左上角为CE复位按钮。APR9600的录放控制有多种操作模式，为普通用户使用提供了极大的方便。总的来说分为串行控制和并行控制两种，由芯片MSEL1（24脚）、MSEL2（25脚）、/M8（9脚）的设置来实现，模块上有一个红色的4位拨码开关，它是用来设置各种工作模式的，拨码开关向上拨后为“0”，向下拨为“1”。拨码开关的第“1”位是RE录放选择端，进行录音时需要把它向上拨，放音时向下拨。拨码开关的第“2”位是M8工作模式选择端，向上拨后为“0”，向下拨为“1”。拨码开关的第“3”位是MSEL2工作模式选择端，向上拨后为“0”，向下拨为“1”。拨码开关的第“4”位是MSEL1工作模式选择端，向上拨后为“0”，向下拨为“1”。表2-1-2 工作模式设置功能及操作模式MSEL1(24脚MSEL2(25脚/M8(9脚有效键/M1-8为段控制键/CE多为停止、复位键功能（以60秒计）010/1/M1、/M2、CE并行控制，分二段，每段最大30秒100/1/M1、/M2、/M3、/M4、CE并行控制，分四段，每段最大15秒111/M1/M8、CE并行控制，分八段，每段最大7.5秒110CE单键控制，单段7.5秒循环。CE为启动/停止键001/M1、CE串行顺序控制，可分一至任意多段000/M1、/M2、CE串行选段控制，/M2系选段快进键。（录音时/M8=1时可录一至任意多段，/M8=0时只能录两段。注1、RE=0（置低电平）为录音状态；RE=1（置高电平）为放音状态。注2、/M1/M8键在有效段控放音时，按一下键即开始放音一段，放音期间再按一下即停止；如按键不放即循环放音注3、/M1/M8键在有效段控录音时，按住不放为录音，松键即停止。APR9600的每种操作模式都有对应的有效键，而且同一个键在不同操作模式下可能有不同的功能。因此在芯片设计、使用前用户应详尽了解芯片的各种操作模式，选择最合适自己的方式设计，电路也会变得非常简单。 2.1.1.1 并行控制模式在ISD芯片中要实现某键对某段的多段并行控制是十分复杂的，一般需要大量的二极管译码阵或单片机来辅助实现，另外在分段录音时也存在很多困难。而在APR9300芯片中却十分简单，每段都有对应的键控制，按哪一键就录、放哪一段，而且可以方便地对任意一段重新录音不影响其它段、对任意一段循环放音等。只是每段录音的最大时间是等分的，而且最多只能分八段。下面以需要分四段为例说明：并行四段控制需要将全功能应用电路板上拨码开关的的第3位开关向上拨，第4位开关向下拨，第2位开关位置任意。模式置好后开始录音，将拨码开关的第1位置向上拨，压住/M1即听嘀一声，板上红色的LED指示灯亮起即开始录音第一段，松键时又听到嘀一声，LED指示灯熄灭即录音停止。/M2、/M3、/M4分别录其他三段。录音时可以不按顺序，先录任意一段均可，不满意可重新录音。每段的最大时间为15秒（以全片60秒录音计），录满时指示灯熄灭并响嘀嘀两声，当然实际每段录音可以长短不一。将拨码开关的第1位置向下拨即是放音状态，按一下M1即放音第一段，放音期间再按一下/M1即停止放音，如果压住/M1键不放即循环放音第一段直到松键。/M2、/M3、/M4均分别控制第二、三、四段。/CE键为停止键，放音期间按一下它也能停止放音。其它并行二段、八段的控制使用方式相同。2.1.1.2 串行控制模式串行控制方式用到的键要少得多，它仅需要一、二个键来控制所有的语音段录放，而且段数可以足够多，每段也没有时间限制。只是在选段上没有并行控制模式方便。将全功能应用电路板上拨码开关的第2位开关向下拨，第3位开关向上拨，第4位开关向上拨，将拨码开关的第1位置向上拨进入录音模式，按住/M1即开始录第一段，松键即停止。再按住/M1即录第二段，如此一直分段录音，直到芯片溢出。在放音时（/RE=1）有两种状态，/M8置1为串行顺序控制方式，按一下/M1即放音第一段，再按一下即放第二段，如此顺序逐段放音，到最后一段结束时即停止放音，必须按一下CE键复位，然后再按/M1键就可以又从第一段放音。这种方式下的段不可选择只能按录音的顺序播放，适合走马灯、流程控制等电路使用；/M8置0为串行选段控制方式，按一下/M1只能放音第一段，再按还是放音第一段。这时的/M2有效成为快进选段键，每按一下/M2即向后移动一段，例如现在按了三下/M2，再按/M1就放音第四段。因此可以实现选段放音。按/CE键复位为第一段。APR9600芯片的其它几种控制方式，用户可根据需要自行实验设计。APR9600的电性能参数：电源电压4.5-6.5V，静态电流1uA ，工作电流25mA。其外接振荡电阻与采样率、语音频带、录放时间的关系见表1-3，该电阻可以根据用户需要的时间和音质效果无级调节。 表2-1-3 录放时间关系振荡电阻（7脚OSCR）采样频率录放音频带录放音时间44K4.2KHZ2.1KHZ60s38K6.4KHZ3.2KHZ40s24K8.0KHZ4.0KHZ32s由于APR9600具有高品质的语音录放特性，同时又具备多种手动控制方式，外围电路设计简单，价格也十分低廉，其在工业控制、家电、电化教育、游艺等产品、系统中将会有广泛的应用前景。这是60秒并行八段应用的简化电路图：图2-1-3 APR9600的引脚连线系统成品如下图所示，此系统简单价格低廉。性能可靠耐用。使用范围广泛。图2-1-4 APR9600成品APR9600内部结构图、该图清晰的描绘了语音芯片的内部结构 内部时钟分时采样时钟滤波自动增益控制 内部存储器滤波电源调整地址缓冲器控制输入模式控制图2-1-5 APR9600内部结构APR9600时序图、APR9600的内部时序如图所示:图2-1-6 APR9600时序图2-1-7 APR9600时序2.1.2 芯片APR9600与单片机8051的引脚连接语音芯片的段控制引脚，并没有直接的与按键相连接。而是通过译码器74LS138与单片机8051相连接。这样可以更能体现系统的自动化性能。通过主控制芯片8051控制两片APR9600的片选，以及相关的工作。两片APR9600及8051和74LS138的连接的，结构框图如下所示：805174LS13874LS138APR9600APR9600图2-1-8 语音芯片及控制芯片的连线从上图可以清晰的看到是通过扩展8051的P1口分别与74LS138译码器相连接。又由74LS138的输出口分别，与APR9600相连接。且8051单片机的片选和增益控制分别是由8051主芯片所控制。在我所设计的语音录放系统 中语音模块的具体说明如下：芯片APR9600采用并行协议，进行控制。每片芯片个分为8段，分别与译码器的输出相连。个引脚均为低电瓶有效。芯片APR9600的为停止及复位引脚。在此该引脚用做片选。即：被选中的一片工作，没被选中的一片停止。在BUSY引脚外接有一个发光二极管，用于显示该片芯片的工作状态。（若二极管亮为工作，若熄灭为停止）引脚OSCR外要接有震荡电阻。引脚ANA-OUT和引脚ANA-IN之间有电容相连。引脚AGC为增益控制引脚，外接有一个滑动变阻器。以实现增益的控制。在引脚MICIN和引脚MICREP上接有麦克风，用于语音信号的输入。由于该引脚本身的功率较小，所以加了功率放大器。（如图中所示的一系列的电阻几电容元件连成的电路）引脚SP+和引脚SP-之间接有扬声器，由于该两引脚的自身的功率过小，所以也要接有放大电路。（如图中所示的一系列的电阻几电容元件连成的电路）VSSD接数字电路电源地，VSSA接模拟电路电源地，VCCD接数字电路正电源，VCCA接模拟电路正电源。2.2 控制模块引脚功能：MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照-单片机引脚图： l P0.0P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的3932号端子）。 l P1 .0P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的18号端子）。 l P2.0P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的2128号端子）。 l P3.0P3.7 P2口8位双向口线（在引脚的1017号端子）。 这4个I/O口具有不完全相同的功能，大家可得学好了，其它书本里虽然有，但写的太深，初学者很难理解，这里都是按我自已的表达方式来写的，相信你也能够理解。 图2-2-1 8051引脚及功能P0口有三个功能： 1、外部扩展存储器时，当做数据总线（如图1中的D0D7为数据总线接口） 2、外部扩展存储器时，当作地址总线（如图1中的A0A7为地址总线接口） 3、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。 P2口有两个功能： 1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用 2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻； P3口有两个功能： 除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置，具体功能请参考我们后面的引脚说明。 有内部EPROM的单片机芯片（例如8751），为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这些信号也是由信号引脚的形式提供的， 即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG） 编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp） 接触过工业设备的兄弟可能会看到有些印刷线路板上会有一个电池，这个电池是干什么用的呢？这就是单片机的备用电源，当外接电源下降到下限值时，备用电源就会经第二功能的方式由第9脚（即RST/VPD）引入，以保护内部RAM中的信息不会丢失。 （注：这些引脚的功能应用，除9脚的第二功能外，在“新动力2004版”学习套件中都有应用到。） 在介绍这四个I/O口时提到了一个“上拉电阻”那么上拉电阻又是一个什么东东呢？他起什么作用呢？都说了是电阻那当然就是一个电阻啦，当作为输入时，上拉电阻将其电位拉高，若输入为低电平则可提供电流源；所以如果P0口如果作为输入时，处在高阻抗状态，只有外接一个上拉电阻才能有效。ALE/PROG 地址锁存控制信号：在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。（在后面关于扩展的课程中我们就会看到8051扩展 EEPROM电路，在图中ALE与74LS373锁存器的G相连接，当CPU对外部进行存取时，用以锁住地址的低位地址，即P0口输出。ALE有可能是高电平也有可能是低电平，当ALE是高电平时，允许地址锁存信号，当访问外部存储器时，ALE信号负跳变（即由正变负）将P0口上低8位地址信号送入锁存器。当ALE是低电平时，P0口上的内容和锁存器输出一致。关于锁存器的内容，我们稍后也会介绍。在没有访问外部存储器期间，ALE以1/6振荡周期频率输出（即6分频），当访问外部存储器以1/12振荡周期输出（12分频）。从这里我们可以看到，当系统没有进行扩展时ALE会以1/6振荡周期的固定频率输出，因此可以做为外部时钟，或者外部定时脉冲使用。PORG为编程脉冲的输入端：在第五课 单片机的内部结构及其组成中，我们已知道，在8051单片机内部有一个4KB或8KB的程序存储器（ROM），ROM的作用就是用来存放用户需要执行的程序的，那么我们是怎样把编写好的程序存入进这个ROM中的呢？实际上是通过编程脉冲输入才能写进去的，这个脉冲的输入端口就是PROG。PSEN 外部程序存储器读选通信号：在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作。 1、内部ROM读取时，PSEN不动作； 2、外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次； 3、外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出； 4、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。 参见图2（8051扩展2KB EEPROM电路，在图中PSEN与扩展ROM的OE脚相接）EA/VPP 访问和序存储器控制信号 1、接高电平时： CPU读取内部程序存储器（ROM） 扩展外部ROM：当读取内部程序存储器超过0FFFH（8051）1FFFH（8052）时自动读取外部ROM。 2、接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM）。 在前面的学习中我们已知道，8031单片机内部是没有ROM的，那么在应用8031单片机时，这个脚是一直接低电平的。3、8751烧写内部EPROM时，利用此脚输入21V的烧写电压。RST 复位信号：当输入的信号连续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作，当复位后程序计数器PC=0000H，即复位后将从程序存储器的0000H单元读取第一条指令码。XTAL1和XTAL2 ：外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。VCC：电源+5V输入 VSS：GND接地。2.3 引脚线的扩展模块单片机的引脚数量是有限的,要小用有限的引脚实现.较复杂的连接是很难实现的.所以就要涉及到引脚的扩展的问题.此系统所采用的是.利用8255A和74LS373扩展单片机8051的引脚.以实现引脚的扩充.2.3.1 8255A 的引脚功能相关介绍引脚信号可以分为 两组 ：一组是 面向 CPU 的信号，一组是 面向外设 的信号。 1 面向 CPU 的引脚信号及功能 D 0 -D 7 ： 8 位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连； RESET ：复位信号，高电平有效，输入，用来清除 8255A 的内部寄存器，并置 A 口， B 口， C 口均为输入方式； ：片选，输入，用来决定芯片是否被选中； ：读信号，输入，控制 8255A 将数据或状态信息送给 CPU ； ：写信号，输入，控制 CPU 将数据或控制信息送到 8255A ； A 1 ， A O ：内部口地址的选择，输入。这两个引脚上的信号组合决定对 8255A 内部的哪一个口或寄存器进行操作。 8255A 内部共有 4 个端口： A 口， B 口， C 口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。 ， ， ， A 1 ， A 0 这几个信号的组合决定了 8255A 的所有具体操作。表 2-3-1 8255A 的操作功能/CS/RD/WRA1A0操作数据传诵00100读A口A口数据数据总线00101读B口B口数据数据总线00110读C口C口数据数据总线01000写A口A数据总线数据口01001写B口B数据总线数据口01010写C口C数据总线数据口01011写控制口数据总线数据控制PA 0 PA 7 ： A 组数据信号，用来连接外设； PB 0 PB 7 ： B 组数据信号，用来连接外设； PC 0 PC 7 ： C 组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。 图2-3-1 8255A面向外设的引脚信号及功能8255A 有 三种工作方式 ，用户可以通过编程来设置方式 0 简单输入 / 输出查询方式； A ， B ， C 三个端口均可。 方式 1 选通输入 / 输出中断方式； A ， B ，两个端口均可。 方式 2 双向输入 / 输出中断方式。只有 A 端口才有。 工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。 在不同的工作方式下， 8255A 三个输入 / 输出端口的排列示意图如图 7-4 所示。 1 方式 0 ： 为一种简单的输入 / 输出方式， 没有规定固定的应答联络信号 ，可用 A ， B ， C 三个口的任一位充当查询信号，其余 I/O 口仍可作为独立的端口和外设相连。 方式 0 的应用场合有两种 ：一种是 同步传送 ；一种是 查询传送 。 2 方式 1 方式 1 是一种选通 I/O 方式， A 口和 B 口仍作为两个独立的 8 位 I/O 数据通道 ，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。而 C 口则要有 6 位 ( 分成两个 3 位 ) 分别作为 A 口和 B 口的应答联络线，其余 2 位仍可工作在方式 0 ，可通过编程设置为输入或输出。 (1) 方式 1 的输入组态和应答信号的功能 图 7-5 给出了 8255A 的 A 口和 B 口方式 1 的输入组态。 图 2-3-2 方式 1 输入组态C 口的 PC3-PC5 用作 A 口的应答联络线， PC0-PC2 则作用 B 口的应答联络线， 余下的 PC 6 PC 7 则可作为方式 0 使用。 应答联络线的功能如下： ： 选通输入。用来将外设输入的数据打入 8255A 的输入缓冲器。 IBF ： 输入缓冲器满。作为 STB 的回答信号，。 INTR ： 中断请求信号。 INTR 置位的条件是 STB 为高且 IBF 为高且 INTE 为高。 INTE ： 中断允许。对 A 口来讲，是由 PC 4 置位来实现，对 B 口来讲，则是由 PC 0 置位来实现。事先将其置位。 A 口 B 口 ： PC4 PC2 IBF ： PC5 PC1 INTR ： PC3 PC0 INTE ： PC4 置 1 PC2 置 1 (2) 方式 1 的输出组态和应答信号功能 图2-3-3 方式 1 的输出组态C 口的 PC3 、 PC6 、 PC7 用作 A 口的应答联络线， PC0-PC2 则作用 B 口的应答联络线， 余下的 PC4 PC5 则可作为方式 0 使用。 应答联络线的功能如下： ： 输出缓冲器满。当 CPU 已将要输出的数据送入 8255A 时有效，用来通知外设可以从 8255A 取数。 ： 响应信号。作为对 的响应信号，表示外设已将数据从 8255A 的输出缓冲器中取走。 INTR ： 中断请求信号。 INTR 置位的条件是 ACK 为高且 OBF 为高且 INTE 为高。 INTE ： 中断允许。对 A 口来讲，由 PC 6 的置位来实现，对 B 口仍是由 PC 2 的置位来实现。 A 口 B 口 ： PC6 PC2 ： PC7 PC1 INTR ： PC3 PC0 INTE ： PC6 置 1 PC2 置 1 3 方式 2 方式 2 为双向选通 I/O 方式，只有 A 口才有此方式。这时， C 口有 5 根 线用作 A 口的应答联络信号，其余 3 根 线可用作方式 0 ，也可用作 B 口方式 1 的应答联络线。 方式 2 ： 就是方式 1 的输入与输出方式的组合 ，各应答信号的功能也相同。而 C 口余下的 PC 0 PC 2 正好可以充当 B 口方式 1 的应答线，若 B 口不用或工作于方式 0 ，则这三条线也可工作于方式 0 。 方式 2 的组态 :PC4 IBF :PC5 : PC6 ： PC7 INTR ： PC3 图2-3-4 8255A方式 2 的组态(2) 方式 2 的应用场合 方式 2 是一种双向工作方式，如果一个并行外部设备既可以作为输入设备，又可以作为输出设备，并且输入输出动作不会同时进行。 (3) 方式 2 和其它方式的组合（见书中 183 页） 方式 2 和方式 0 输入的组合： 控制字： 11XXX01T 方式 2 和方式 0 输出的组合：控制字： 11XXX00T 方式 2 和方式 1 输入的组合：控制字： 11XXX11X 方式 2 和方式 1 输出的组合：控制字： 11XXX10X 其中 X 表示与其取值无关，而 T 表示视情况可取 1 或 0 。2.3.2 74LS138译码器相关介绍 该芯片的引脚图以及,内部功能如下图所示.74LS373是作为地址锁存器.使用可以用于弹片机的引脚的扩展.图2-3-5 74LS138引脚及内部结构表2-3-2 3线-8线译码器74LS138的功能表 无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明芯片已经损坏。当附加控制门的输出为高电平（S1）时，可由逻辑图写出由上式可以看出，同时又是这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器。71LS138有三个附加的控制端、和。当、时，输出为高电平（S1），译码器处于工作状态。否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，如表3.3.5所示。这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。在图3.3.8电路中如果把作为“数据”输入端（同时），而将作为“地址”输入端，那么从送来的数据只能通过所指定的一根输出线送出去。这就不难理解为什么把叫做地址输入了。例如当101时，门的输入端除了接至输出端的一个以外全是高电平，因此的数据以反码的形式从输出，而不会被送到其他任何一个输出端上。例:试用两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线译码器，将输入的4位二进制代码译成16个独立的低电平信号。解：由图3.3.8可见，74LS138仅有3个地址输入端。如果想对4位二进制代码，只能利用一个附加控制端（当中的一个）作为第四个地址输入端。取第（1）片74LS138的和作为它的第四个地址输入端（同时令），取第（2）片的作为它的第四个地址输入端（同时令），取两片的、，并将第（1）片的和接至，将第（2）片的接至，如图3.3.9所示，于是得到两片74LS138的输出分别为图2-3-6 用两片74LS138接成的4线16线译