图3.10 LM386低功率放大器
在使用LM386时应注意，电源电压4-12V或5-18V，静态消耗电流为4mA，电压增益20-200dB。尽管LM386的应用非常简单，但稍不注意特别是器件上电、断电瞬间，甚至工作稳定后，一些操作（如挺拔音频插头、旋音量调节钮）都会带来瞬态冲击，在输出喇叭上会产生非常讨厌的噪声。 3.4.2 ISD4004语音电路
语音电路设计中采用ISD4004录放音芯片作为主控芯片，采用话筒输入音频信号进行录音，通过开关和单片机控制录音、放音和录音、放音时的相应模式，由于语音芯片推动的音频功放较小，为了加大音量采用LM386功率放大器增加一级音频功放，声音通过扬声器输出。如图3.11和3.12所示的音频输入、输出的电路图。ISD4004的片选信号SS引脚与AT89S51单片机的I/O口P2.2连接，由程序指令产生有效的低电平信号。串行数据输入MOSI引脚和串行数据输出MISO引脚分别与P2.1和P2.0连接，串行收发的数据信息在程序指令的控制下，由片内移位寄存器锁存，其同步时钟信号SCLK由单片机P2.3控制。中断请求信号INT和单片机的P3.3(INT1)连接。为使输出语音噪声达到最小，系统的模拟地和数字地分开走线，尽可能在靠近供电端处相连，并且分别引到ISD4004芯片的VSSA和VSSD管脚上，去耦电容也应尽量靠近芯片。
在实际设计中，可以根据不同的情况，事先录制好不同的语音，其具体录音电路图如图3.11所示为ISD4004音频输入电路图。录音录制电路主要由语音芯片ISD4004、麦克MK1、及相关外围电路等构成。声音信号由MK1转换成电信号，经电容C16、C21耦合后由同相模拟输入端IN+和反相模拟输入端IN-引脚进入ISD4004，由ISD4004采样和保存。模拟电源Vcca和数字电源Vccd接+3.3V电源，分别接C13(0.1uF)和C14(22uF)滤波电容，使电源供电更加稳定。
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图3.11 ISD4004音频输入电路图
如图3.12为ISD4004的音频输出电路图所示。音频输入电路主要由ISD4004、LM386等构成。声音信号由如图3.12所示的ISD4004的AUDOUT引脚输出，经C19电容耦合和音量控制电位器R19送入LM386芯片，放大后由VOUT输出并驱动扬声器发声。连接音频放大模块时应在1脚和8脚之间接电容C24（1脚接电容+极）来改变增益。在选择调节音量的电位器时阻值不能太大，R20为10K最合适，太大会影响音质。第7脚（BYPASS）必须外接一个电解电容C26到地，起滤除噪声的作用。此外，录放音控制开关，经单片机判断所需要的状态，即录音、放音、运行和停止四个状态。具体电路图详见附录A。
图3.12 ISD4004的音频输出电路
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3.5 万年历电路设计
3.5.1 DS1302时钟芯片介绍
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带静电RAM、能进行慢速充电的时钟芯片，可以提供秒、分、时、日、星期、月和年等信息，具有月末日期自动调节和闰年校正功能。该芯片可通过简单的串行接口与单片机进行通信，提供主电源和备用电源引脚，可以对后备电源进行涓细电流充电。DS1302的工作特性有：实时时钟，能够对年、月、日、时、分、秒进行计时，并具有闰年补偿功能；可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式；内部有31*8bit调整RAM；采用三线串行总线；工作电压范围为2.5～5.5V；用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节数据传送；工作电压为5V时，I/O引脚与TTL兼容；保持数据和时钟信息时功率小于1mw。图3.13为DS1302 引脚图，其各引脚功能为：
VCC1：主电源；
VCC2：备份电源（当VCC2>VCC1+0.2V时,由VCC2向DS1302供电,当VCC2 X1、X2：32.768KHz晶振引脚； SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出，有40K的下拉电阻连接到地； I/O：数据输入/输出，有10K的下拉电阻连接到地； CE（RST）：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该引脚有两个功能：第一，CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次，CE提供结束单字节或多字节数据传输的方法； 图3.13 DS1302时钟芯片 3.5.2 基于DS1302万年历电路 万年历的设计主要采用DS1302时钟芯片，它由VCC2提供主电源+5V，8号引脚VCC1接备用电池，如图3.14所示的BT1为3.6V充电电池，用于时钟/日历数据和静态RAM 第20页 共58页 掉电保护，保证DS1302内数据不丢失。X1和X2引脚之间连接一个32.768KHz的晶振，为芯片提供计时脉冲，由于DS1302内部已经集成6pF的电容，这样就不需要外部连接电容了。/RST是复位/片选线，接单片机P1.4引脚，通过把/RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，I/0引脚变为高阻态。当SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平，I/0为串行数据输入端（双向），SCLK始终是输入端。SCLK与单片机的P1.2引脚相接，I/O与单片机的P1.3引脚相接。具体电路图如3.14所示。 图3.14 DS1302时钟电路 3.6 人数统计电路设计 如图3.15所示为人数统计硬件电路图，主要由6N137光电耦合器、LM324电压比较器和一些外围器件组成。光电耦合器的输入端为同相逻辑传输，其中，R7为限流电阻，由于发光二极管正向电流0-250uA，光敏管不导通；发光二极管正向压降1.2～1.7V，正向电流6.5～15mA，光敏管导通。由于Vcc为5V，若使二极管压降在1.2V，正向电流在10mA，R7可选电阻值为380欧姆。如果不加限流电阻或阻值很小，6N137仍能工作，但发光二极管导通电流很大对电源有较大冲击，尤其是数字波形较陡时，上升、下降沿的频谱很宽，会造成相当大的尖峰脉冲噪声，其峰-峰值可达100mV以上，足以使模拟电路产生自激，A/D不能正常工作。在这种情况下，R7越大越好，这里取R7值为5K欧姆。6N137的发射极接R6(1M)电阻，由于R6起直流负反馈的作用，心稳定电路的静态工作点。集电极接+5V偏置电压。采用LM324运算放大器作为电压比较器以判断输出电平高低状态，当扫描到人时，6N137的发射极为低电平， LM324电压比较器的3引脚为低电平且2引脚为高电平，经比较在1引脚输出为低电平。LM324的1引脚和单片机的P3.2引脚（中断INT0）相连。当扫描到有人测温时，经单片机处理，在LCD液晶显示自动加一。具体硬件电路如图3.15所示： 第21页 共58页 图3.15 人数统计电路图 3.7 声光报警电路设计 如图3.16为声光报警电路的硬件连接图。声音报警发声命令由单片机的P3.7口输出，当红外传感器所探测的人体温度低于所设置的下限温度或高于所设置的上限温度值时，单片机控制P3.7口使其输出低电平，蜂鸣器U7发出报警声，相应的发光二极管LED0也会被点亮。P3.7 口输出为高电平时，开关三极管Q1截止。图中R15为三极管基极限流电阻，R16为限流电阻，当阻值为330时，保证二极管LED0的亮度达到最好的状态。具体硬件电路如图3.16所示： 图3.16声光报警电路 3.8 基于MAX232的RS-232串口电路设计 串口通信是指计算机主机与外部设备以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符都是一次位地传送的，每一位不是为 第22页 共58页