智能仪表的语音报警功能硬件电路设计.doc

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1、 摘要本文讲述了基于MCS-51语言单片机AT89C51与ISD4000系列语音芯片相结合实现语音录放功能。该语音报警系统,以AT89C51单片机为主控单元,采用了美国ISD 公司ISD4000 系列语音芯片ISD4000 设计了该系统的语音录放电路,对硬件电路的设计及软件的编程作了较为详细的阐述。首先介绍了此系统的发展现状、设计背景、设计要求、及工作原理.此后，本文确定了机型及器件的选择，并对所使用各种芯片的功能与特性进行了详细介绍；论述了系统硬件设计过程，系统硬件电路设计、硬件设计结构框图.最后中具体论述了报警控制等接口的软、硬件调试。关键词: 自动语音报警系统；报警系统；单片机；语音芯片

2、AbstractThis text has told the design of the intelligent “automatic warning system of security “of the house on the basis of the district and realized.Have introduced the development background, meaning, system function and design method of this system in the introduction at first. After this, this

3、text describe the systematic hardware design process in chapter two, confirmed the choices of the model and device, have described the systematic hardware circuit design, hardware project organization block diagram and carried on the detailed introduction to the function and characteristic of variou

4、s kinds of chips used; Analyze the course that develops of software design , especially main program , gathering and showing the workflow of the subprogram and warning subprogram especially in chapter three. Key Words: The voice auto alarm system; annunciatorsystem; microcontroller; voice chip.绪 论文章

5、介绍了一种智能仪器语音报警功能的设计和实现，并对其系统结构、硬件构成、软件设计等进行了论述。,该系统实现了各种环境下的安全监控及报警功能，有效解决了防盗问题和许多不安全问题的发生，对其它无人值守的系统均有一定的实用价值。以MCS-51系列单片机AT89C51为核心，数字语音录放电路、通话电路，以及其他的外围辅助电路，构成了一款高性能的智能语音报警器。配合各种无线传感器，可实现防盗、防火等安防功能。MCS-51语言单片机AT89C51采集设备的各种信息，根据不同设备和传感器，可以是压力、流量、温湿度、电压、电流等，然后与预先存储在单片机内的阈值比较，若超出正常范围，则通过电话机拨号电路拨打维护人

6、员的固定或移动电话，等待拨通后再控制ISD4000构成的数码语音电路播放相对应的故障信息。维护人员听到信息后根据故障优先级作相应处理。 智能仪表的语音报警功能硬件电路设计 目 录1 智能语音报警的发展现状11.1 设计背景及思路11.2 硬件电器件的选定11.3 CPU的选用21.4语音芯片的选定22.系统工作原理32.1 ISD4000芯片介绍32.1.1 ISD4000引脚图32.1.2主要引脚介绍32.1.3 ISD4000芯片优点42.1.4 ISD4000工作原理与功能特性52.1.5 在智能控制中的典型应用52.1.6 ISD4000语音芯片在语音报站器中的应用52.2 演示程序功

7、能63 硬件电路设计73.1 AT89C51单片机及其扩展73.1.1 AT89C51的内部框图及性能参数73.1.2 AT89C51的主要引脚功能说明73.1.3 AT89C51芯片引脚83.2 复位电路设计113.3 复位电路图113.4 时钟电路设计113.5语音录放电路123.6 功率放大器的选定123.6.1 功放电路设计133.7 看门狗电路设计143.8 智能语音报警程序及电路图154 语音系统软件设计174.1 语音录放电路软件的实现174.2 程序主框图176. 结束语22参考文献231 智能语音报警的发展现状智能语音报警系统是针对于人们在现实生活中遇到的一些不安全问题的防患

8、与通知装置。配合各种无线传感器，可实现防盗、防火安防功能，有效解决了防盗问题和许多不安全问题的发生。它能智能的区分各种警情、自动数字语音电话报警。由于智能语音报警的这些功能，因此，在现实社会中越来越受到人们的重视和认可，所以设计智能语音报警功能实现装置是目前很需要的。1.1 设计背景及思路器件功能介绍：ISD系列语音芯片是美国ISD公司推出的产品。该系列语音芯片采用多电平直接接模拟存储（Chip Corder）专利技术，声音不需要A/D转换和压缩，每个采样值直接存储在片内的闪烁存储器中，没有A/D转换误差，因此能够真实、自然地再现语音、音乐及效果声。避免了一般固体录音电路量化和压缩造成的量化噪

9、声和金属声。ISD4000语音芯片采用CMOS技术，内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器、自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等，因此只需很少的外围器件就可构成一个完整的声音录放系统。芯片设计是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通过串行通信接口（SPI或Microwire）送入。采样频率可为4.0Hz、5.3Hz、6.4Hz、8.0kHz，频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降。片内信息存于内烁存储器中，可在断电情况下保存100年（典型值）反复录音10万次。器件工作电压3V，工作电流2530mA，维持电流1A。单片录放语音时间816min，音质好，适用于移动电话机及其它便

10、携式电子产品中。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。随着信息技术飞速发展，报警系统已进入一个高科技、智能化的时代。随着人们安全防范意识的提高，自动报警越来越受到重视。本文介绍的报警系统只要接上适当的传感器和语音芯片就可组成智能语音报警系统。现在智能语音报警系统越来越受到人们的重视，人们对报警器功能和性能方面的要求也越来越高。本文提出一种基于MCS-51语言单片机AT89C51

11、与ISD4000系列语音芯片相结合的智能语音报警器。1.2 硬件电器件的选定有了对语音报警的初步认识，我懂了电路的工作原理，即如何在不同的环境下实现报警功能。为达到系统设计的技术指标，且作到廉价、便鞋、智能化、易操作的目的，对系统设计定出初步设计思路。下面给出系统的结构框图1-1所示：图1-1 硬件电路结构框图1.3 CPU的选用单片机是该系统设计实现中的核心,而采用低功耗且价格合适的单片机是单片机的选择因素之一，考虑到系统的技术要求,我采用ATMEL公司的AT89C51单片机。MCS-51系列的AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机，它有8K的EEPR

12、OM，无需扩展外部存储器。256字节的RAM和32线I/O口，完全可以满足本系统的要求。体积比AT89C51小很多，功能强大的AT89C51单片机适合于较多简单控制应用场合。1.4语音芯片的选定语音芯片在该电路中决定了报警装置是否能达到报警的要求，语音芯片音质也是非常重要的，选择标准录放音的简单实用性也是要考虑的还有就是芯片的存储功能。语音芯片ISD4000采用先进的模拟数字语音存储技术，音质好，无须A/D转换，可录制20秒的语音信息，可分段存储信息，采用总线技术，适宜与单片机接口,另外，它是零功率信息存储方式，断电情况下，信息可保留10年以上；易于使用，可随意改变录音内容，录放次数达10万次

13、以上。在本系统中，用户通过电话机将各种警情语音和用户的地址语音(便于与110联网)分段录入到ISD4000中。6种警情(或对应6个防区)共62秒=12秒，地址语音8秒。电源交、直流两用，JK1为交流供电，612V；JK4的VC为供电，515V。带线路输出，可外接高保真功放，JK2输出，幅度100mV。直接推动喇叭416W，功率输出0.31W。2.系统工作原理本息统由AT89C51单片机、ISD4000语音芯片（结构、属性、管脚）、STOT开关、MAX1232看门狗组成。开关控制录放音，看门狗则在第一次录放后进行复位，所录音则由单片机控制输入语音芯片，语音芯片则与功放电路相连经扬声器放出声音本系

14、统具有录放功能, 相关的报警语音信息按照分段的形式提前录制好。报警系统的触发信号为PLC 控制继电器输出的32路开关量, 在开关量输出点亮报警指示灯的同时对错误故障和控制状态进行语音报警。为了防止PLC 的干扰, 本系统使用独立于整机控制系统的电源, 并且对PLC 输出的32 路开关量信号进行了光电隔离。原理框图如2-1所示：图2-1 原理框图2.1 ISD4000芯片介绍2.1.1 ISD4000引脚图ISD4000内部引脚图如图2-2所示：图2-2 ISD4000引脚图2.1.2主要引脚介绍电源(VCCA，VCCD): 为使噪声最小，芯片的模拟和数字电路使用不同的总线，并且分别引到外封装不

15、同管脚上，模拟和数源端最好分别走线，尽可能在靠近供电端处相连，而去耦合电容尽量靠近器件。 地线(VSSA，VSSD)：芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线。几个VSSA尽量在引脚焊盘上相连，并用低阻通路连到电源上，VSSD也用低阻通路连到电源上。同相模拟输入(ANA IN+): 录音信号的同相输入端，输入放大器可用单端或差分驱动。单端输入时，信号由耦合电容输入，最大幅度为峰峰值32mV，耦合电容 和 本端的3K电阻输入阻抗决定芯片频带的低端截止频率。差分驱动时，信号最大幅度为峰峰值16 mV。反相模拟输入(ANA IN-): 差分驱动时，这是录音信号的反输入端。信号通过耦合电容输入，最大幅

16、度为峰峰值16 mV，本端的标称输入阻抗为56K,单段驱动时，本端通过电容接地，两种方式下，ANAIN+、ANAIN-端的耦合电容值应相同。音频输出(AUDOUT): 提供音频输出，可驱动5K的负载。片选(SS): 此低，即向该ISD4000芯片发送指令，两条指令之间为高电平。串行输入(MOSI): 此端为串行输入端，主控制器应在串行时钟上沿之前半个周期将数据放到本端，供ISD输入。串行输出(MISO): ISD的串行输出端。ISD未选中时，本端呈高阻态。串行时钟(SCLK): ISD的时钟输入端，由主控制器产生，用于步MOSI和MISO的数据转输。数据在SCLK上升沿锁存到ISD，在下降沿移

17、出ISD。中断（/INT）: 漏极开路输出,ISD在任何操作(包括快进)中检测到EOM或OVF时，本端变低并保持。中断状态在下一 SPI周期开始时清除。中断状态也可用RINT指令读取。OVF标志指示ISD录、放操作已到达存储器的末尾。EOM标志只在放音中检测到内部的EOM标志时，此状态位置1。行地址时钟(RAC): 漏极开路输出。每个RAC周期表示ISD存储的操作进行了一行（ISD4000系列中的存储器共600至2400行）。该信号175ms保持高电平，低电平为25ms。快进模式下，RAC的218.75us是高电平31.25us为低电平。该端用于存储管理技术。 外部时钟(XCLK): 本端内部

18、有下拉元件，芯片内部的晶振时钟 出前已调校，误差在1%内。商业级的芯片在整个温度和电压内,其频率变化在2.25%内。工业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化在-6/+4%内，建议使用稳压电源。若要求更高精度，可本端输入外部时钟(如前表所列）。由于内部的防混淆及平滑滤波已设定，故上述推荐的时钟频率不应改变。输入时钟的占空比无紧要，因内部首先进行了分频。在不外接时钟时，此端必须接地。自动静噪(AMACP): 当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值下时，自动静噪功能使信号衰减，这样有助于减小无信号（静音）时的噪声。通常，本端对地接1uF的电容，构成内部信号电平的检测电路的一部分。检出的峰值电平与内

19、部设定的阈值作比较， 定自动静噪功能的翻转点。大信号时，自动静噪电路不衰减，静时衰减6dB。1uF的电容也影响自动静噪电路对信号幅度的响应速度。本端接VCCA则禁止自动静噪。2.1.3 ISD4000芯片优点ISD4000 是一种采用ChipCorder 专利技术的语音芯片。此芯片无须A/D 转换和压缩就可以直接储存，没有A/D 转换误差，在一个记录位（BIT）可存储250级声音信号，相当于通常的A/D 记录的8 倍。片内集成了晶体振荡器、麦克前置放大器、自动增益控制等，只要很少的外围器件，就可以构成个完整声音录放系统。本文介绍了ISD4000 的原理、特点、功能及其在智能控制系统中的应用。

20、ISD4000 是美国ISD 公司制造的一种新款语音芯片。与ISD 其它系列语音产品不同的是，ISD4000是一种微控制器“从”设备，而“主”控制器可以是内置有SPI 兼容接口的微控制器，也可以用I/O 仿真SPI通信协议。ISD4000 系列工作电压为3V，单片录放时间为816 分钟，音质好，适用于移动电话及其它便携式电子产品中。该芯片采用CMOS 技术，内含振荡器、抗混叠滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片的所有操作必须由微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口（SPI 或Microwire）送入。ISD4000 采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值

21、直接存贮在片内闪烁存贮器中，因此能非常真实、自然地再现语音、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率可为4.0，5.3，6.4，8.0kHz，频率越低，录放时间越长，音质则有所下降， 片内信息存于闪烁存贮器中，可在断电情况下保存100 年（典型值），反复录音10万次。2.1.4 ISD4000工作原理与功能特性ISD4000 声音录放采用CchipCorder 专利技术，即无须A/D 转换和压缩就可以直接储存，没有A/D，在个记录转换误差位（BIT）可存储250 级声音信号，相当于通常的A/D 记录的8 倍。2.1.5 在智能控制中的典型应用本系统是

22、以单片机语音处理芯片及报警传感器为基础，利用公共电话网络建立起来的智能家居服务系统。它具有以下主要功能：(1)家电控制功能：打电话在通过密码校验后，在语音的提示下，进行远程控制家电、查询其工作状态及家电定时操作。(2)电话录音功能：可来电留主及用户自己录音。(3)自动语音报警功能：在无的情况下，监控系统检测到非法闯入，能自动拔打报警电话。在叫通后，能接报警信息以语音的形式发送出去。由上可以看到，在整个家居服务系统中，要多次实现语音提示，应答，查询等功能。这些功能的实现是靠单片机AT89C51 与ISD4004 之间的通讯来完成的。2.1.6 ISD4000语音芯片在语音报站器中的应用ISD40

23、00语音系列芯片是美国ISD公司推出的产品，具有可多次重复录放、存储时间长、使用时不需扩充存储器、所需外围电路简单等特点。介绍了ISD4000芯片在语音报站器中的一个实际应用，并说明了其功能和使用方法，从而使读者对ISD40000芯片的使用有个初步的了解。关于该语音芯片的引脚说明以及内部电路等，很容易在ISD公司提供的芯片资料中查到，笔者就不进行过多的描述，只简单地对其特点做一介绍。 与普通的录音重放芯片相比，ISD4000具有如下特点：首先，记录声音没有段长度限制，并且声音记录不需要A/D转换和压缩；其次，将快速闪存作为存储介质，无需电源即可保存数据长达100年，重复记录10000次以上；此

24、外，ISD4000具有记录时间长（可达16分钟，本文采用的为8分钟的ISD4000语音芯片）的优点；最后，ISD4000的开发应用具有所需外围电路简单的优点，这一点从本文介绍的其在语音报站器中的实际应用可以体会到。语音报站器硬件电路设计 目前市场上流通的语音报站器，大多采用的不是SD4000系列的芯片，这与其刚推出不久以及价格偏高有关。但随着ISD4000应用的增多以及价格的回落，再加上ISD4000系列芯片本身的优点，可以相信，在语音报站器中采用ISD4000系列语音芯片是完全可行的。笔者设计了该装置的硬件电路，并进行了上车调试，取得了较为满意的效果。ISD4000系列工作电压3V,单片录放

25、时间8分钟至16分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI或Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和”金属声”。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情

26、况下保存100年(典型值),反复录音10万次。2.2 演示程序功能 (1)录音跳线插在”REC”一侧是录音状态，按住”START”键不放，指示灯亮即可对着板上话筒讲话录音，松键时录音停止并形成一段。再按则录下一段。按”STOP”键为复位，再录音时又从第一段开始。(2)放音跳线插在”PLAY”一侧是放音状态，按一下”START”键即播放一段，一段结束后自动停止放音，再按”START”则播放下一段按”STOP”键为复位。(3)音源音源方式可由板载MIC做为音源输入设备，也可选择线路（LINE IN）录音，由跳线选择。使用线路录音时，将短路叉取下，音频线直接接到左侧两插针上，信号幅值请参考ISD40

27、00系列芯片说明。3 硬件电路设计3.1 AT89C51单片机及其扩展 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash ProgramMable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能CMOS8微处理器，俗称单片机。部件包括中央处理器、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。3.1.1 AT89C51的内部框图及性能参数 AT89C51内部框图如图3-1所示：图3-1 AT89C51的内部框图CPU主要性能参数: 外接电源电压：5V（稳压） 外接喇叭：416欧姆，0 .5W 工作电流：25

28、30mA ( 录音)，5080mA (放音) 静态工作频率:0Hz-24MHz 2KB可编程Flash存储器（可擦写1000次） 128字节内部RAM 2个16位定时/计数器 3.1.2 AT89C51的主要引脚功能说明（1）电源引脚 VCC40电源端 GND20接地（2）定时器/计数器 AT89C51如图3-2所示，内部有两个16位的可编程定时/计数器，记为T0和T1。16位是指他们都是16位的触发器构成，可编程是指它们的工作方式由指令来设定，或者但计数器来使用，或者当定时器来用，并且计时的范围也可以有指令来设置。这种控制功能通过定时器的方式控制寄存器TMOD来完成的，如果需要，定时器在计到

29、规定的定时值时可以向CPU发出中断申请，从而完成某种定时功能。在计数状态下同样也可以申请中断。定时器控制寄存器TCON用来负责启动定时的启动，停止以及中断管理。在定工作中，时钟由单片机内部提供，及系统时钟经过12分频后作为定时器的时钟。计数工作时，时钟脉冲有T0和T1输入。（3）中断系统所谓中断，是指当计算机执行正常程序时，系统中出现某些紧急需要处理的异常情况和特殊请求时，CPU暂时执行现行程序，转去对随即发生的更紧迫的事件进行处理，处理完毕后，CPU自动返回原来的程序继续执行。 AT89C51的中断系统允许五个独立的中断源，即两个外部中断申请，两个定时/计数器中断以及一个串行口中断。中断允许

30、软件设计不需要关心系统其他部分定时要求，算术程序不需要考虑隔几个指令检查I/O设备是否需要服务。相反，算术程序编写时好像有无限时间作算术运算而无其它工作在进行。若其它事件需要服务时，则通过中断告诉系统。 外部中断申请通过INT0和INT1(即P3.2和P3.3)口输入，输入方式可以是电平触发（低电平有效），也可以是边沿触发（下降沿有效）。两个定时器中断请求是当定时器溢出时向COU提出的，即当定时器有状态1转为全是0时提出的。第二个中断请求是由串口发出的，串口每发送完一个数据或者接受完一个数据，就可以提出一次中断请求。3.1.3 AT89C51芯片引脚 图3-2 AT89C51芯片引脚（1）芯片

31、引脚VCC: 提供电压GND: 接地P0口： P0口为一个8位漏极开路双向I/O口。每角可以吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写以时，被定为高阻输入。P0能够用于外部程序存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为为源码输入口，当FLASH进行校验时，PO口输出原码，此时P0必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8为双向I/O口，P1口能缓冲能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入一后，被内部上拉为高，可作为输入，被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的原因。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位有效地址接收。P2口： P2口为一个

32、内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址为高八位。当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口： P3口管脚是8个内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并作为输入。P3.1 TXD （并行输出

33、口）P3.2 /INTO (外部中断0)P3.3 /INT1 (外部中断1)P3.4 T0 (计时器0外部输入)P3.5 T1 (计时器1外部数入)P3.6 /WR (外部数据存储器写选通)P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）RST: 复位输入。当振荡器复位期间时，要保证RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG: 当访问外部存储器时，地址所存允许的输出电平用于所存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。/PSEN:当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH）,不管是否有内部程序存储器。注意加密方式为1时，/EA将内部锁定为RES

34、ET，当/EA保持高电平时，此间为内部程序存储器。在LIASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源。XTAL1: 反相振荡放大器的输入以及内部时钟工作电路的输入。XATAL2: 来自反相振荡器的输出。（2）外接晶体引脚 XTAL119 XTAL218 XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。型号同样为89C51的芯片，在其后面还有频率编号，有12,16,

35、20,24MHz可选。大家在购买和选用时要注意了。如89C51，24PC就是最高振荡频率为24MHz,40P6封装的普通商用芯片。 （3）复位RST 在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）的高电平出在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。（4）其它的控制或复位引脚1) ALE/PROG 30 访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率输出

36、脉冲信号(此频率是振荡器频率的1/6)。在访问外部数据存储器时，出现一个ALE脉冲。对Flash存储器编程时，这个引脚用于输入编程脉冲PROG。 2) PSEN 29 该引是外部程序存储器的选通信号输出端。当AT89C51由外部程序存储器取指令或常数时，每个机器周期输出2个脉冲即两次有效。但访问外部数据存储器时，将不会有脉冲输出。 3) EA/Vpp31 外部访问允许端。当该引脚访问外部程序存储器时，应输入低电平。要使AT89C51只访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH）,这时该引脚必须保持低电平。对Flash存储器编程时，用于施加Vpp编程电压。Vpp电压有两种，类似芯片最大频率

37、值要根据附加的编号或芯片内的特征字决定。3.2 复位电路设计 单片机在启动运行时都需要进行复位操作，以便使CPU和系统中的其它部件都处于某一确定的初始状态，并从这个状态开始工作。AT89C51单片机有一个引脚RST，它是施密特触发器的输入端，其输出端接复位电路的输入。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡脉冲周期（即二个机器周期）以上，若使用频率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4s才能完成复位操作。复位之后，使ALE、PSEN、P0、P1、P2口的输出均为高电平（即为输入状态），复位后，内部复位电路图（如图3-3所示）。RST变为低电平后，便又退出复位状态。CPU从初始化工

38、作，由状态表可知，复位后：程序寄存器为0000H开始执行程序，内部RAM不受复位影响。复位有电复位和按键手动复位两种。按键手动复有电平方式和脉冲方式两种。本次设计中，为方便人的操作，采用按键手动复位的按常用的复位电路。3.3 复位电路图 图3-3 复位电路图 看按键按下去之后RST是高还是低。按下去是高就是高有效，右边按下去是低就是低有效。原理如图3-3，先不管按键，看上电复位的情况通电瞬间电容可以当短路,所以RST脚为高电平。随着电容充电，稳定后VCC的电压实际上是加在电容上的。电容下极板也就是RST脚最终为0V。这样RST持续一段时间高电平后最终稳定在低电平，高电平持续时间由RC时间常数决

39、定。这就是上电高电平复位按键按下去就相当于上电那一瞬，让电容短路。3.4 时钟电路设计AT89C51的XTAL1、XTAL2引脚之间跨接晶体振荡器和微调电容构成一个稳定的自激振荡器这就是组成里的时钟电路。如图3-4所示：图3-4 时钟电路 时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才能为单片机的时钟脉冲信号。一般电容C1和C2取30PF左右。晶体的振荡频率范围是1.2 MHz12MHz。振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行也就快，但反过来运行速度快对存储器的速度要求就高，对印刷电路板的工艺要求也高（线间寄生电容要小）。在本次设计中，选取晶振频率为60MHz,C1和C2的值均为30

40、PF。3.5语音录放电路利用语音录放芯片ISD4000的语音存储功能，预先将报警信息存入ISD4000中，单片机控制摘/挂操作的同时，根据检测到通话方的状态，准时合理的控制ISD4000进行语音录放，实现语音报警功能。整个电路按功能分成两部分来设计：语音重放电路部分和录音部分。录/放音状态显示“地址及状态显示”部分的数码管右下角的3 个小数点从左到右依次分别显示“试听”、“拷贝1”、“拷贝2”的录/放音状态。在录/放音过程中，如小数点连续闪动，表明录/放音状态正常。如停止闪动则表明录/放音过程有误，当前语音数据丢失，应重新录制。录音： 跳线插在REC一侧是录音状态，按住“AN”键不放，指示灯亮

41、即可对着板上话筒讲话录音，松键时录音停止并形成一段。在按则录下一段。按“STOP”键为复位，录音从第一段开始。放音：跳线插在“PIAY”一侧是放音状态，按住“AN”键即播放一段，一段结束后自动停止放音，在按则播放下一段。按“STOP”键为复位，放音从第一段开始.3.6 功率放大器的选定音频功率放大器选定要考虑电压的要求；外围元件的多少；功率的大小；电压增益的调整范围。LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8 脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被

42、自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电电池供电场合。3.6.1 功放电路设计（1）LM386简介: LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主 要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。（2）特性(Features):l 静态功耗低，约

43、为4mA,可用于电池供电。 l 工作电压范围宽，4-12V OR 5-18V。 l 外围元件少。 l 电压增益可调，20-200。 l 低失真度。（3）脚位排列图如图3-5所示：图3-5 LM386脚位排列图（4） 功放电路图如图3-6所示:图3-6 功放电路图3.7 看门狗电路设计看门狗电路采用MAX1232，它是一种集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程电路。它内部的512字节的EEPROM用来存放无线探头的编码和一些系统设置参数。MAX1232可提供1,000,000次擦写. 和100年的数据保存期。无线编码接收采用常见的超再生接收模块，频率315MHz,ASK方式，

44、不含解码芯片PT2272(采用软件解码)，与无线探头端的编码芯片PT2262对应，有312种编码，保证了有足够的保密性。模块的信号输出端直接接到单片机的P1.1进行软件解码。MAX232是由美国DALLAS公司生产的微处理器监控电路，采用8脚DIP封装，如图3-7所示。 ST RST1 RST2VCCPBRSTTDTOLGND 图3-7 MAX1232监控器各引脚功能如下：PBRST：按钮复位输入端; TD：看门狗定时器延时设置端；TOL：5或10电压监测选择端；GND：电源地；RST1：高电平有效复位输出端；RST2：低电平有效复位输出端；ST：周期输入端;Vcc：电源。3.8 智能语音报警

45、电路图及原理利用语音录放芯片ISD4000的语音存储功能，预先将火警信息存入ISD4中，单片机控制摘/挂操作的同时，根据检测到通话方的状态，准时合理的控制ISD4000进行语音录放，实现语音报警功能。上述的报警语音信息，用户须预先录入语音芯片。录入的方法很简单：系统的面版上设有录音键和麦克风，在按下了录音键后，用户可直接对着麦克风说出报警信息，例如“请注意，家中有不明身份者闯入”等等。另外用户还须预先通过键盘设置待拨电话号码（既报警电话）。 语音报警原理图如图3-8所示:图3-8 语音报警原理图 利用以单片机AT89C51 为主控单元的语音报警电路如图3-10所示,在该电路中,主要有录放音电路

46、、报警信号采集电路、以及负位，功放电路等组成。3.5 录放音电路设计在录音电路中,录音时,用ANA IN+端录音的音质最佳,失真最小。首先应将录/放(play/rec)开关调为录音(rec)位置,然后按下S3键不放即开始录音,此时,连接到P2.7口的LED 灯被点亮, 对传声器说话, 当按键松开时一段录音结束,LED 灯熄灭后,一段录音完成。再按下S3键即开始第二段录音,如此录音、分段,直到芯片录满溢出时自动停止。如果在录音过程中发现不满意,按下S2键即可从头重录。当全部录音完毕后,按动S2键一下(LED 灯随之闪烁一次)将录/放开关调至放音(play)位置,即可开始模拟放音了。在放音电路中,输出端选用低电压通用集成功率放大器LM 386 的典型应用电路作为扬器件与电路声器的驱动电路,该典型电路中,LM 386 的1,8 脚间外接10 F 的旁路电容可以使电路的放大倍数提高到200 倍。每按动一下S3键即放音一段,从第一段开始逐段播放,到最后一段时停止,按下S2键复位后系统会在第一段重新播放。4 语音系统软件设计4.1 语音录放电路软件的实现此部分电路是采用美国ISD4000单片机语音录放集成电路作为语音控制与