XX大学毕业设计（论文）
当来访者按下门铃按钮时，芯片自动提取信息提示来访者，主人在/不在家的信息。下面详细介绍了ISD1420语音芯片与单片机的接口，给出了具体的电路图和驱动软件及芯片外围的驱动电路和具体参数[14]。 2.4.2 ISD1420芯片特点及引脚介绍 1．芯片特点及结构简图
ISD1420芯片采用直接模拟存储技术，且录放音质极好，并有一定的混响效果；它的外围元件简单，仅需简单的阻、容元件即可组成简单的录、放电路；单电源供电，典型电压+5V。待机时低功耗(0.5μA)，放音电流15mA；放音时间20s，可扩充级联；可持续放音，也可分段录放，最小分段：205/160段=0.1255/段，可分段160段；录、放次数达10万次；断电信息存储，无需后备电池，信息可存储100年；不需要专用的编程器及语音开发器；高优先级录音，低电平或负边沿放音。
◎使用方便的单片录放系统，外部元件最少 ◎重现优质原声，没有常见的背景噪音 ◎放音可由边沿或电平触发
◎无耗电信息存储，省掉备用电池
◎信息可保存100年，可反复录放10万次 ◎无需专用编程或开发系统
◎较强的分段选址能力可处理多达160段信息 ◎具有自动节电模式
◎录或放后立即进入维持状态，仅需0.5μA电流 ◎单一5伏电源供电
ISD1420功能块图如图2-10所示。 2．引脚介绍
ISD142O芯片封装有DIP硬封装和COB软封装两种形式，均为28引脚(如图2-11)。 VCCA，VCCD(电源)——为了减小片内噪声，模拟电路和数字电路在ISD1400内部是分开的，这些电源总线在封装上也是分开的。为了减小噪声，提高声音质量，这两个电源引脚应离电源尽可能的近，而且电源的去耦电容应离引脚越近越好。
VSSA，VSSD(地线)——与电源相类似，模拟电路和数字电路在芯片内部使用分离的地线以减小噪声。这两个引脚的连接线应尽可能地靠近芯片；此外，地线应尽可能的粗。
REC(录音)——REC是低电平有效信号输入。无论REC何时变低管子都开始录音，且在录音期间REC应始终保持低电平。与回放输入信号(PLAYE或PLAYL)相比，REC有优先权，即在放音过程中，如果REC变低，则电路马上由放音过程转为录音过程，反之则不行。当REC变高或存储空间变满时录音过程结束。一个信息结束标记(EOM)会出现在录音截止的地方，这样就能保证以后的放音有正确的结束点。
PLAYE(回放，边缘触发)——当一个低电平跳变出现在这个引脚时，回放过程开始。当遇到信息结束标记(EOM)或存储空间的末尾时，回放过程结束。在回放过程中
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基于单片机的电子音乐门铃的设计
PLAYE变高并不能中断回放过程。
XCLK内部时钟计时采样时钟ANA INANA OUTMICMIC REFAGC放大抗混频滤波器预放大解码器模拟转换器128K永久性多级存储阵列平滑滤波器自动增益控制放大SP+SP-电源调理地址缓存器件控制VSSAVCCAVSSDVCCDA0A1...A7RECPLAYEPLAYLRECLED
图2-10 ISD1420功能块图
PLAYL(回放，电平触发)——当这个引脚的电平由高变低时，回放过程开始，回放过程持续到PLAYL由高变低或遇到EOM。
RECLED(录音LED输出)——在录音过程中RECLED输出变低，该输出可用于驱动一个LED以提供正在录音的提示信息。
MIC(话筒输入)——MIC把其输入信号传给片上预放大器，片上自动增益控制(AGC)电路控制片上预放大器的增益从-15至24之间变化。外部话筒输入应通过电容交流耦合至本引脚，电容值和本引脚上的片内10kΩ电阻决定了芯片的低频截止频率。 MIC REF(话筒基准)——MIC REF输入是话筒预放大器的反相端输入，它提供了较好的噪声抑制比和较高的共模抑制比。
AGC(自动增益控制)——AGC动态地调整预放大器的放大倍数以扩大话筒输入的范围。AGC功能允许更大范围的声音输入，从小声耳语到很大的声音都能得到很好的录音效果，并在整个范围内保持小的失真率。
ANA OUT(模拟输出)——本引脚向用户提供预放大器的输出，预放大器的电压放大倍数由AGC引脚的电压所决定。
ANA IN(模拟输入)——ANA IN引脚把输入信号传给片内以便录音，对于话筒输入模式，ANA IN引脚应通过外部电容连接到ANA OUT引脚。如果外部输入信号的来源不是话筒，则输入信号可通过电容直接耦合给ANA IN。
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1234567891011121314A0VCCDA1RECA2XCLKA3RECLEDA4PLAYEA5PLAYLNCISD1420NVNCANA OUTA6ANA INA7AGCNCMIC REFVSSDMICVSSAVCCASP+SP-图2-11 ISD1420管脚排列图
2827262524232221201918171615
XCLK——ISD1400系列对外部的时钟输入，其内部有下拉元件，一旦接入外部时钟，内部时钟自动失去作用。如果没有用则该引脚应当接地，另外，如不是要求时钟信号特别精确，一般不推荐使用外部时钟输入，内部时钟已经能使芯片很好地工作。
SP+，SP-(扬声器输出)——SP+和SP-引脚提供了扬声器的直接驱动功能，而输出电阻只有16Ω。对于直接驱动的扬声器来说，也可以只用一个输出端，但是双端极性的输出比单端输出的功率高了4倍。此外，当使用SP+和SP-时，扬声器耦合电容就没有必要了，单端连接则需要在SP+端和扬声器之间连接交流耦合电容。在录音期间扬声器输出端保持高阻状态。A0~A7(地址输入)——地址输入用于芯片有分段录音时，不同的地址端口对应不同的录音片断，这是分段录音和选择段落回放的保证。 2.4.2 分段录音和放音简介
由于分段录音和放音涉及到芯片的一些参数设定和查表，系统介绍需较多篇幅，因此本文不再给出详尽的解释，而只用一些简单的例子加以说明。例子中所涉及到的参数不作详细的说明，只求能说明问题即可。首先说明，地址并不是存储信息的序号，它是芯片存储区的指针，实际上，它和单片机的存储区地址是类似的。以ISD1420为例，此芯片的存储时间为20秒，最小录音时间为100ms，因此可以分段的总数为20÷0.1=200段。如果想从第10秒处开始录音，则所需地址为10÷0.1=100，换算为二进制地址1100100，因此只要按上述给定地址配置芯片地址引脚(A0~A6)的状态，然后按一般情况进行录音即可。放音与录音类似，重要的是配置好地址状态。
ISD1420的地址线有7根，很多情况下用不了这么多根地址线，而且单片机输出端口也提供不了如此多的地址线。为了解决这个问题，我们可以简单地把一些低位地址线接地而只用高位地址线，这样我们就可以得到大片的而且很实用的录音区域，并且减小了对单片机的控制线需求。以ISD1420为例，如果我们把A0~A3全部接地，那末我们得到的最小分段间隔为2秒，而且只需4根地址线即可选完这几个区域。如果把A4也接地，分段间隔则为4秒。
当系统上电时有时会出现意料之外的录音过程，而这个意外的录音过程会妨碍以前
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的声音进行回放，一个伪EOM标记会出现在存储空间的开始部分。为了防止这种现象的发生，在控制端(REC和VCC)之间并联一个电容(大约为0.001μF)即可。它使控制端的电压同步拉起，一旦电压变高，电压上拉部分将保持高电平直到人为地使电压变低，从而防止伪EOM标记的产生。既然这种异常现象与使用者的印刷线路板的电容有关，因此不是每个人都会遇到这种情况。但为了使电路稳定工作，这个电容是必须的。
(1)录音
把REC端信号置低电平，就开始了一个从芯片的开始存储空间录音的过程，如果保持低电平，录音过程会一直保持到存储空间满为止。
(2)边缘触发形式的放音PLAYE置低电平就开始了一个回放过程，放音从存储空间的开始部分或选定的段开始放音。PLAYE变高电平对放音过程没有影响，放音会持续到遇到EOM信号为止。
(3)电平触发形式的放音PLAYL置低开始了一个回放过程，但在放音过程中，PLAYL要一直保持低电平，放音过程会持续到遇到EOM信号为止。如果在遇到EOM信号之前变高，放音即结束[12]。 2.4.3 存储芯片AT24C02简介
在本设计中，AT24C02存储芯片主要用于保存来访者的人数。AT24C02串行EZPROM以其体积小、性能优、使用灵活和方便而受到人们的青睐，广泛应用在测控系统以及各类智能仪表中用于保存特征参数和各种检测数据，使数据得到可靠保护而不会由于停电、干扰等原因使其丢失。同时，在各种便携式智能仪表中使用，因此有着广泛的应用前景。
1．存储芯片AT24C02的引脚图及性能
DS1302引脚如图2-12所示。AT24C02是一种串行CMOSEPROM电擦除只读存储器，采用Ic总线结构，其只要主要指标如下：
工作电压：2.5~6V 工作电流：3mA 存贮容量：256*8bit 静态电流：70μA
自同步页写周期：<10ms 数据保持时间：100年
1234A0A1A2GNDVCCTESTSCLSDA8765
图2-12 AT24C02引脚图
2．数据的传送
EPROM用两根线连接到单片机的PC总线接口或普通I/O口线上，使单片机与EPROM两者之间构成了主从关系，数据传送所需的时钟信号和各种控制信号均由单片机产生。在传送过程中，每个动作的执行都是在SCL为高电平期间进行。因此，在此
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期间SDA线上的数据必须保持稳定。数据的更迭必须在SCL为低电平时进行。SCL高电平期间SDA线上的任何变化信号均被理解为控制信号：SDA由高变低意味着读/写操作的开始，SDA由低变高则表示读/写工作的结束。启动信号发出后，E2PROM收到的第一个字节为指令代码。其中高4位D7~D4为器件标志AT24C02固定为1010；D3~Dl用于器件寻址；D0指出数据传送的方向。D0=1为读模式，D0=0为写模式，并由此决定后面的数据是由单片机发出还是由E2PROM发出；如果是写模式，还需再发送片内地址字节。在数据传送过程中，每一个字节均是从高位到低位顺序发送，在每个字节的结尾，数据接收方应向数据发送方回送一个应答信号，以表示读/写的继续，肯定应答为低电平。如果此时单片机回送高电平，并且紧接着发生停止信号，则表示整个过程结束。 2.4.4 ISD1420与单片机连接电路的设计
由于本设计只需要录音和放音，故ISD1420电路只需要工作在地址模式，A7为低电平，A0～A7 全部为地址输入引脚。本设计设置三段录音，录音时间分别为4s、5s、11s，对应的地址单元分别是：00H～1FH、20H～47H、48H～A0H，故只需要三条地址线就可以了，连接方式是P2.6对应A6、P2.5对应A5、P2.3对应A3。ISD1420的REC录音引脚为低电平时，开始录音，该电平信号由单片机的P2.4引脚控制。录音时，先通过单片机送出地址00H或20H或48H，选好录音段，然后置P2.4引脚为低电平即可录音。用户录制的语音每一段结束后，芯片自动设有段结束标志(EOM)，芯片录满后设有溢出标志(OVF)。利用ISD1420的录音指示端RECLED并接发光二极管可显示录音状态。平时呈高电平，录音时呈低电平，二极管发光；录音完成后灯熄灭表示录音结束。
硬件电路如图2-13，它主要包括三大部分：响铃电路、录音放音电路和存储电路。
VCCISD1420A6A5A3A7A4A2A1A0PLAYLPLAYERECRECLEDXCLK.VCCAT24C02VCCA0.WPA1..SCLA2..SDAGND.VCCP3.7P3.6470Ω9012P2.4VCC100K...100K1KLED0.001μ100K.0.1μF10μF220μFVCCDVCCA100μF.VSSD..VSSA100KLM386..5Ω0.1μFSP+100KSP-10K10μF0.1μF1KANA IN10K5K. ANA OUT5.1K10K220μF0.1μFMIC10KMIC REF0.1μFMICAGC.4.7μF470K图2-13 ISD1420与单片机的硬件电路
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