氣動(dòng)通用機(jī)械手的設(shè)計(jì)【說明書】【全】

1、,The design of Industrial Robot for machine tool    語音信號(hào)處理屬于信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，大規(guī)模集成技術(shù)的高度發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速前進(jìn)，推動(dòng)了這一技術(shù)的發(fā)展。在數(shù)字音頻技術(shù)和多媒體技術(shù)迅速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的磁帶語音錄放系統(tǒng)因體積大、使用不便、放音不清晰而受到了巨大挑戰(zhàn)。本課題組提出的體積小巧，功耗低的數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，可以有效的解決傳統(tǒng)的語音錄放系統(tǒng)在電子與信息處理的使用中受到的限制。本文提出了以SST89E554RC芯片為核心的單片機(jī)小系統(tǒng)，用它來實(shí)現(xiàn)整個(gè)數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的邏輯控制。單片機(jī)將

2、通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)送入外部存儲(chǔ)器中，在回放時(shí)，單片機(jī)再?gòu)拇鎯?chǔ)器中讀出，送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出。系統(tǒng)采用了鍵盤選擇壓縮方式，在字符型顯示器上顯示，并可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)語音存儲(chǔ)與回放，性能穩(wěn)定，并且界面友好。多次的測(cè)試實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)基本滿足設(shè)計(jì)要求。文中重點(diǎn)討論了小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程、硬件流程和軟件的調(diào)試問題，研究了采用DPCM編碼方式以解決因存儲(chǔ)空間不夠而引起的存儲(chǔ)時(shí)間不夠的問題。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)小系統(tǒng)；外部中斷；A/D轉(zhuǎn)換；D/A轉(zhuǎn)換；IAP；DPCM AbstractVoice processing is an important branch of infor

3、mation science. The technology has improved a lot with the high development of the large scale integration technology and the computer science technology. As the rapid development of digital audio technology and multi-media technology, the traditional tape desk is facing challenge for it unclear rep

4、laying and inconvenient. Our design, digital voice storage and replay system, proposed the volume is exquisite, the power loss low. It can solve the limitation of the tradition voice system in electronic and information processing usage.The article has presenting a single-chip system with SST89E554R

5、C chip as it center processing .The MCU(microcontroller) system is used to control the logic of the digital voice storage and replay system. When the voice system is in it storage state, the MCU system will send the digital signal to the RAM from the ADC (Analog to Digital Converter). When in the st

6、ate of replaying, the MCU system will read the signal from the RAM (Random Access Memory), and then, send the signals into DAC (Digital to Analog Converter). After this, the signals will change into analog signal. The system has designed the keyboard selecting compression method, LCD indicating. It

7、can also realize the real-time storing and replaying, and the surface is very friendly. The local test indicates this system satisfied basically designing required.The article emphasizes the designing process of the MCU system, the flow of the hardware and the debugging of software. Compression codi

8、ng method, which is used to solve the limited room of the RAM, is also emphasized in it.Keywords: MCU system; external interrupt; ADC; DAC; IAP; DPCM目 錄2 / 30摘  要 IAbstract II緒  論 1第一章  理論基礎(chǔ)及系統(tǒng)要求 21.1 引言 21.2 語音系統(tǒng)構(gòu)成 21.2.1  系統(tǒng)基本原理 21.2.2  系

9、統(tǒng)組成和流程 21.2.3  語音系統(tǒng)的要求 21.3 控制系統(tǒng)任務(wù) 31.4 本章小結(jié) 4第二章  控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 52.1 引言 52.2 設(shè)計(jì)方案論證 52.2.1  采用可編程邏輯器件來實(shí)現(xiàn)控制 52.2.2  采用DSK來實(shí)現(xiàn)控制 62.2.3  采用單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制 62.3 控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 72.4 本章小結(jié) 8第三章  控制系統(tǒng)硬件的實(shí)現(xiàn) 93.1 引言 93.2 單片機(jī)芯

10、片介紹 93.3 單片機(jī)外圍電路 113.3.1  存儲(chǔ)芯片RAM62256及譯碼芯片74LS138 113.3.2  鎖存器74HC573和收發(fā)器74HC245 123.3.3  鍵盤中斷電路 133.3.4  RS-232串口電路 133.4 控制系統(tǒng)與前后通道的連接 143.4.1 系統(tǒng)與前向通道的連接 143.4.2  系統(tǒng)與后向通道的連接 153.5 系統(tǒng)的時(shí)序 153.6 本章小結(jié) 17第四章  控制系統(tǒng)軟件調(diào)試&

11、#160;184.1 引言 184.2 調(diào)試軟件的介紹 184.2.1  Keil軟件簡(jiǎn)介 184.2.2  BSL軟件簡(jiǎn)介 194.3 測(cè)試程序的調(diào)試及結(jié)果 204.3.1  控制系統(tǒng)的測(cè)試 204.3.2  測(cè)試程序的調(diào)試 204.4 語音系統(tǒng)軟件的調(diào)試 214.4.1  控制系統(tǒng)軟件流程 214.4.2  壓縮編碼方式 224.4.3  語音系統(tǒng)軟件調(diào)試 234.5 本章小結(jié) 23第五章 

12、語音系統(tǒng)聯(lián)調(diào) 245.1 引言 245.2 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)方法 245.2.1  電路連接 245.2.2  整機(jī)調(diào)試 245.3 聯(lián)調(diào)結(jié)果及分析 255.4 本章小結(jié) 25結(jié) 論 26致  謝 27參考文獻(xiàn) 28附錄一  系統(tǒng)硬件圖 29附錄二  測(cè)試程序 30附錄三  語音系統(tǒng)程序 37  緒  論1 選題背景從磁帶、錄像帶到CD、VCD、DVD；從黑白電視機(jī)、彩色電視機(jī)、高清晰

13、度電視機(jī)（HDTV）到具有數(shù)字信號(hào)處理功能的電視機(jī)；從留聲機(jī)、錄音機(jī)到語音信箱；現(xiàn)在正處在模擬信息到數(shù)字信息的變革之中，傳統(tǒng)的磁帶語音錄放系統(tǒng)因其體積大，使用不便，在電子與信息處理的使用中受到許多限制。雖然，目前廣播電視系統(tǒng)尚未實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)字化，相信在不久的將來，真正的數(shù)字電視機(jī)、數(shù)字收音機(jī)、數(shù)字收錄機(jī)將進(jìn)入家庭。所以，研究音頻信號(hào)的數(shù)字化存儲(chǔ)、處理和回放系統(tǒng)有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。2 課題任務(wù)本實(shí)驗(yàn)任務(wù)所提出的數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，其基本原理是對(duì)語音的錄音和放音進(jìn)行數(shù)字化控制。其中，關(guān)鍵技術(shù)在于：為了增加語音存儲(chǔ)時(shí)間，提高存儲(chǔ)器的利用率，采用了非失真壓縮算法對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行壓縮后再存儲(chǔ)，而在

14、回放是再進(jìn)行解壓縮；同時(shí)，對(duì)輸入語音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波以抑制雜音和干擾，從而確保了語音回放的可靠質(zhì)量。本文提出的單片機(jī)小系統(tǒng)就是來完成這種數(shù)字化的控制的。通過比較多種控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，最終決定采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。考慮到語音系統(tǒng)的存儲(chǔ)時(shí)間要求的指標(biāo)和存儲(chǔ)容量有限的問題，在軟件方面采用了DPCM編碼方式對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮以加長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)間。采用鍵盤選擇方式，來比較直通存儲(chǔ)方式和DPCM壓縮存儲(chǔ)方式的語音效果和存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)。  第一章  理論基礎(chǔ)及系統(tǒng)要求1.1 引言目前，隨著數(shù)字化信號(hào)處理技術(shù)的不斷提高，單片機(jī)，數(shù)字信號(hào)處理器以及語音處理大規(guī)模集成電路的進(jìn)步，語音合成，語音識(shí)別

15、，語音存儲(chǔ)和回放技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。本文提出的體積小巧，功耗低的數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)將完全可以替代傳統(tǒng)的語音錄放系統(tǒng)。1.2 語音系統(tǒng)構(gòu)成1.2.1  系統(tǒng)基本原理語音采集原理是，人耳能聽到的聲音是一種頻率范圍為20Hz20kHz，而一般語音頻率最高為3.4kHz。語音的采集是指語音聲波信號(hào)經(jīng)麥克風(fēng)和高頻放大器轉(zhuǎn)換成有一定幅度的模擬量電信號(hào)，然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的全過程。根據(jù)“奈奎斯特采樣定理”，采樣頻率必須大于模擬信號(hào)最高頻率的兩倍，由于語音信號(hào)頻率為3003.4kHz，所以把語音采集的采樣頻率定為8kHz1, 17。語音生成原理是，單片機(jī)語音生成過程，可以看成是語音采集過程的

16、逆過程，但又不是原封不動(dòng)地恢復(fù)原來的語音，而是對(duì)原來語音的可控制、可重組的實(shí)時(shí)恢復(fù)。在放音時(shí)，只要依原先的采樣值經(jīng)D/A接口處理，便可以使原音重現(xiàn)。1.2.2  系統(tǒng)組成和流程整個(gè)語音系統(tǒng)是由話筒、語音信號(hào)阻抗匹配器、話音放大器、低通濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器組成的前向通道，與單片機(jī)小系統(tǒng)，再加上由D/A轉(zhuǎn)換器、輸出放大器、低通濾波器、功率放大器和喇叭組成的后向通道相連而成的。如圖2-1所示。1.2.3  語音系統(tǒng)的要求為高保真處理語音信號(hào)，設(shè)計(jì)基本要求如下：（1）話音放大器的增益為40dB。（2）揚(yáng)聲器負(fù)載為8，輸出功率不小于0.5W。（3）帶通濾波器：通帶為300Hz3.4K

17、Hz。（4）ADC：采樣頻率fs=8kHz，字長(zhǎng)=8位。（5）語音存儲(chǔ)時(shí)間5s。（6）DAC：變換頻率fc=8kHz，字長(zhǎng)=8位。（7）回放語音質(zhì)量好。圖2-1  語音系統(tǒng)整體流程在保證語音質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，（1）減少系統(tǒng)噪音電平，增加自動(dòng)音量控制功能。（2）語音存儲(chǔ)時(shí)間增加到50s以上。（3）提高存儲(chǔ)器的利用率（在原有存儲(chǔ)容量不變的前提下，提高語音存儲(chǔ)時(shí)間）。1.3 控制系統(tǒng)任務(wù)數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的工作原理是語音的錄音和放音的以微處理器芯片為核心，將模擬語音信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過單片機(jī)控制存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，回放時(shí)，由單片機(jī)控制將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)

18、器中讀出，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A輸出。因此，單片機(jī)控制系統(tǒng)首先應(yīng)該滿足A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的接口要求，存儲(chǔ)器應(yīng)該滿足采樣頻率為8kHz的語音存儲(chǔ)時(shí)間不小于4s，同時(shí)應(yīng)該具有鍵盤輸入申請(qǐng)中斷功能。1.4 本章小結(jié)本章首先簡(jiǎn)要介紹了數(shù)字化語音處理技術(shù)的基本原理，然后詳細(xì)介紹了數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成，基本要求和擴(kuò)展的要求。單片機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)語音處理系統(tǒng)的核心，一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)也需要電路設(shè)計(jì)，單片機(jī)器件選擇和程序編寫3個(gè)步驟。因此，在接下來的章節(jié)，將詳細(xì)介紹單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、以及配套的軟件調(diào)試。 第二章  控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 引言實(shí)現(xiàn)數(shù)字化語音存

19、儲(chǔ)與回放技術(shù)，可采用一些專門的語音處理芯片，但一般需要外接存儲(chǔ)器，且不能對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的語音質(zhì)量。語音系統(tǒng)的控制部分可以采用多種方法來實(shí)現(xiàn)，例如：可編程邏輯器件、DSK（DSP Starter Kit）或單片機(jī)等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。下面將對(duì)這些可行性方案進(jìn)行論證，比較。2.2 設(shè)計(jì)方案論證2.2.1  采用可編程邏輯器件來實(shí)現(xiàn)控制 設(shè)計(jì)選用Xilinx公司XC9500系列的CPLD（Complex Programmable Logic Device）芯片來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求將該系統(tǒng)分為三個(gè)狀態(tài)：待機(jī)狀態(tài)、錄音狀態(tài)、放音狀態(tài)，分別由三個(gè)輸入信號(hào)控制進(jìn)入這三

20、個(gè)狀態(tài)。如圖2-1所示，系統(tǒng)主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC（Analog to Digital Converter）、 數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC（Digital to Analog Converter）、靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM（Static Random Access Memory）和控制器等幾個(gè)部分組成。在電子設(shè)計(jì)技術(shù)中CPLD有多方面的優(yōu)勢(shì)：在系統(tǒng)編程，時(shí)延特性可預(yù)測(cè)，引腳鎖定能力強(qiáng)等。使得用CPLD實(shí)現(xiàn)控制器的系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)快速，調(diào)試方便，噪聲低，語音回放效果好，PCB（Protected Circuit Board）板面積小等多      

21、0;         圖 2-1  采用CPLD的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)點(diǎn)2。但同時(shí)，其實(shí)現(xiàn)起來較為復(fù)雜，而且不太容易作成友好的人機(jī)交互界面。2.2.2  采用DSK來實(shí)現(xiàn)控制DSK（DSP Starter Kit）是美國(guó)T1公司為初學(xué)DSP者開發(fā)的學(xué)習(xí)工具，以第三代DSP芯片TMS320C50 DSP為核心，配以必要的硬件電路和簡(jiǎn)化的開發(fā)軟件，通過與PC機(jī)簡(jiǎn)單接口，就可以學(xué)習(xí)使用DSP，親自體會(huì)實(shí)時(shí)處理的強(qiáng)大功能。它對(duì)用戶是開放的，允許建立并運(yùn)行自己的應(yīng)用程序，還可以通過適當(dāng)?shù)挠布U(kuò)展，很容易構(gòu)成一

22、個(gè)小型實(shí)用系統(tǒng)。如圖2-2所示。 圖2-2  DSK結(jié)構(gòu)框圖DSK系統(tǒng)的最大的優(yōu)越性在于，A/D和D/A轉(zhuǎn)換頻率通過編程可以調(diào)節(jié)，可以根據(jù)音質(zhì)和存儲(chǔ)時(shí)間權(quán)衡選擇采樣速率；由于DSP具有的增強(qiáng)型哈佛結(jié)構(gòu)、流水線指令操作方式、獨(dú)有的硬件乘法器以及高效的指令集和豐富的尋址方式等一系列優(yōu)點(diǎn)，非常適合數(shù)字信號(hào)處理算法的實(shí)現(xiàn)3，所以，在壓縮編碼的同時(shí)，還可以進(jìn)行增強(qiáng)、去噪等處理。但是，作為一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，還必須考慮系統(tǒng)的價(jià)格、體積等因素。同時(shí)，采用本方案，其采樣率和字長(zhǎng)還達(dá)不到要求，還必須擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器3。2.2.3  采用單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制 單片機(jī)是將中央處理器（CPU）、隨機(jī)

23、存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM或EPROM）、定時(shí)器芯片和一些輸入/輸出接口電路集成在一個(gè)芯片上的微控制器（Microcontroller）。而對(duì)于一個(gè)典型的單片機(jī)系統(tǒng)而言，主要由單片機(jī)、晶振和復(fù)位電路、輸入控制電路、輸出顯示電路以及外圍功能器件組成。在本語音系統(tǒng)中，對(duì)于語音信號(hào)（最高頻率約為3.4kHz，8kHz采樣頻率），12MHz的8位單片機(jī)已足夠勝任（每個(gè)采樣周期125 ，相當(dāng)于125個(gè)機(jī)器周期，平均執(zhí)行62條指令），所以采用單片機(jī)來進(jìn)行控制和人機(jī)交互的處理是相對(duì)更合理的方案。初步設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)通過外部中斷1利用二極管的線于功能擴(kuò)展了5個(gè)按鍵、一個(gè)復(fù)位鍵和三個(gè)中斷。系統(tǒng)具有字符

24、型LCD接口，用地址線來模擬控制信號(hào)。同時(shí)，系統(tǒng)具有RS232串行通信的接口，通過這個(gè)接口，可以下載程序和仿真，還可以作為開發(fā)板的接口開發(fā)用 4, 9。2.3 控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)通過以上的比較論證，控制系統(tǒng)選用單片機(jī)小系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，如圖2-3所示，主要由單片機(jī)、晶振和復(fù)位電路、輸入控制電路、輸出顯示電路以及外圍功能器件5個(gè)部分組成。圖2-3  控制系統(tǒng)基本組成（1）晶振和復(fù)位電路：控制單片機(jī)的機(jī)器周期和功能復(fù)位。（2）輸入控制：是指在一定要求下，采取何種形式的控制方法來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)不同的功能的轉(zhuǎn)換，以及控制指令以何種方式傳送到單片機(jī)。本系統(tǒng)采用的輸入控制方法有按鍵和串行通信

25、兩種方式。（3）輸出顯示：是指單片機(jī)將需要顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送到LCD模塊，并控制LCD模塊按照一定的格式顯示的功能。（4）外圍功能器件：?jiǎn)纹瑱C(jī)只是控制器件，對(duì)應(yīng)于一定的設(shè)計(jì)要求，需要加入功能器件。本系統(tǒng)用到的外圍器件需要有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的外部存儲(chǔ)器，用于增加驅(qū)動(dòng)的鎖存器和收發(fā)器和用于I/O口擴(kuò)展的譯碼器。2.4 本章小結(jié)雖然在選題中就已規(guī)定了本系統(tǒng)的控制部分要用微處理器來完成，但在開始做實(shí)驗(yàn)之前，通過查閱了大量的文獻(xiàn)資料，確定了三種可行的方案。通過上面的詳細(xì)比較，可編程邏輯器件雖然具有速度快的特點(diǎn)，但實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，不太容易做成友好的人機(jī)交互界面；DSK雖然運(yùn)算速度快，信息處理量大體積和重量小，但開發(fā)成本

26、很高；單片機(jī)的體積小，開發(fā)成本低，而且其信息處理良基本上能滿足語音系統(tǒng)的需求。通過以上比較，選用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制是最可取的。單片機(jī)容易作到友善的人機(jī)交互界面，并且具有一定的編程能力，實(shí)現(xiàn)控制相對(duì)可靠、容易。在本章的最后，對(duì)以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)做了整體設(shè)計(jì)。 第三章  控制系統(tǒng)硬件的實(shí)現(xiàn)3.1 引言控制系統(tǒng)的開發(fā)，在通過前一章的方案論證后，確定采用以單片機(jī)小系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)給出了相應(yīng)的單片機(jī)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。目前，單片機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了日常生活的許多領(lǐng)域，成為測(cè)控技術(shù)現(xiàn)代化必不可少的重要工具，市場(chǎng)上的單片機(jī)種類很多，通過比較，最終選用了SST公司的單片機(jī)。其他外圍

27、電路選用了市場(chǎng)上最為常用的集成塊來進(jìn)行擴(kuò)展。3.2 單片機(jī)芯片介紹本小系統(tǒng)的單片機(jī)采用SST公司的89E554RC芯片6, 14，可直接與Keil軟件通信，使用Keil軟件提供的單步、過程單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試手段。此芯片具有片內(nèi)32K+8K FlashROM，1K字節(jié)RAM，4級(jí)8個(gè)中斷源，雙DPTR，內(nèi)置WDT等功能。 SST89系列單片機(jī)為FlashFlex51系列單片機(jī)，本系統(tǒng)采用的是SST89E554RC。此單片機(jī)使用與8051完全相同的指令集，并與標(biāo)準(zhǔn)的8051器件對(duì)管腳兼容。管腳圖如圖43-1所示。 SST89E554RC單片機(jī)的特點(diǎn)如下：（1）片內(nèi)程序空間（高可靠的Su

28、perFlash  EEPROM）為32KB（Block0）+8KB（Block1）作為72/40字節(jié)的SuperFlash EEPROM片的程序存儲(chǔ)器的補(bǔ)充，該器件可以尋址到64K字節(jié)的外部程序存儲(chǔ)器空間。作為1024*8位的片內(nèi)RAM空間的補(bǔ)充，該器件可以尋址64K字節(jié)的外部RAM空間。圖3-1  SST89E554RC管腳圖       （2）系統(tǒng)在線編程IAP（In Application       Programming）模式或離線式用萬用編程

29、器編程。Flash 擦寫次數(shù)達(dá)1萬次以上，程序保存是可達(dá)到100年；由于Flash具有掉電保持的特性而系統(tǒng)內(nèi)可變成（IAP）功能提供了像RAM一樣的帶電狀態(tài)，可隨時(shí)改寫的特性，可用做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和在線軟件升級(jí)功能；（3）可編程看門狗定時(shí)器（WDT）；（4）寬電源范圍+2.75V電源；（5）具有三種節(jié)點(diǎn)模式，使功耗降至最低；（6）與8052系列單片機(jī)兼容，片內(nèi)有RAM 1 K字節(jié)；（7）3個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器；（8）4個(gè)8位I/O端口；（9）器件有多種加密方式，獨(dú)立的塊密碼；程序和數(shù)據(jù)外部存儲(chǔ)器空間地址支持范圍為64K字節(jié)；（10）全雙工增強(qiáng)型UART：幀錯(cuò)誤檢測(cè)，自動(dòng)地址識(shí)別；（11）八個(gè)中斷源，

30、四個(gè)優(yōu)先級(jí)；（12）第二DPTR寄存器；（13）SPI串行接口；（14）標(biāo)準(zhǔn)的12時(shí)鐘每系統(tǒng)周期，該期間可通過配置設(shè)置成6時(shí)鐘每系統(tǒng)周期；（15）TTL和CMOS兼容邏輯電平；（16）有DIP-60，PLCC-44，TQFP-44三種封裝形式等；（17）高可靠性，數(shù)據(jù)能保持100年；（18）每個(gè)塊都是小扇區(qū)操作，每個(gè)扇區(qū)是128Byte；（19）多達(dá)十萬次的擦寫次數(shù)，擦寫時(shí)間快；（20）低電壓工作，5V或3V工作，無需外接12V高壓；利用SST單片機(jī)內(nèi)部FLASH的特性，我們可以把現(xiàn)在廣泛使用的MCU+EEPROM/FLASH/FRAM方式改成單個(gè)MCU執(zhí)行程序運(yùn)行和數(shù)據(jù)/參數(shù)記錄。利用內(nèi)部F

31、LASH做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有許多的優(yōu)點(diǎn)：（1） 減少器件的數(shù)量，提高可靠性；（2） 省下一個(gè)EEPROM等存儲(chǔ)器，減低成本；（3）提高數(shù)據(jù)的保密性。數(shù)據(jù)放在單片機(jī)內(nèi)部，單片機(jī)加密后數(shù)據(jù)不能被讀出來；（4）省下I/O控制腳。省去EEPROM后，可以騰出兩個(gè)I/O腳，做其它控制；（5）SST單片機(jī)IAP指令簡(jiǎn)單、直觀；SST單片機(jī)較于現(xiàn)在通用的89S52的優(yōu)勢(shì)：（1）超大容量程序存儲(chǔ)器Flash；（2）同時(shí)提供ISP和IAP功能，而89S52只提供ISP；（3）獨(dú)有的聯(lián)機(jī)調(diào)試功能，在Keil環(huán)境下使用，可基本代替仿真器；（4）串口IAP下載用戶程序（Easy IAP），速度比Atmel的并口下載軟件更快；

32、（5）SST單片機(jī)有兩種使用狀態(tài)，即ICE在電路仿真狀態(tài)和IAP下載狀態(tài)。這兩種狀態(tài)之間可通過Keil和Easy IAP轉(zhuǎn)換；（6）系統(tǒng)周期可以配置，可以設(shè)置為6時(shí)鐘每周期。3.3 單片機(jī)外圍電路3.3.1  存儲(chǔ)芯片RAM62256及譯碼芯片74LS138 單片機(jī)可以擴(kuò)展16位的地址線，可以構(gòu)成64K的尋址空間，尋址范圍是0000HFFFFH。單片機(jī)的P0口通過鎖存器進(jìn)行數(shù)據(jù)和地址總線的分離，分離后的低8位地址線接到RAM62256的A0-A7引腳，P2口經(jīng)74LS573（U5）與RAM62256的高8位地址線A8-A14相連4。P0口經(jīng)74LS245出來的數(shù)據(jù)總線接到R

33、AM62256的數(shù)據(jù)線D0-D7上。RAM62256的CS腳接A15作為片選信號(hào)。存儲(chǔ)器連接如圖3-2所示。                                         

34、     64KB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的分配如下所示：低32KB作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，采用一          圖3-2 存儲(chǔ)器的連接片RAM62256(U9)來實(shí)現(xiàn)，高32KB的空間通過一片74LS1385來進(jìn)行I/O接口擴(kuò)展。具體的地址分配如下：0000H7FFFH  外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器               8000

35、H8FFFH  鍵盤的片選信號(hào)                      圖3-3 138譯碼器9000H9FFFH  LCD的片選信號(hào)C000HCFFFH  用戶接口OUTIO0D000HDFFFH  用戶接口OUTIO1           3.

36、3.2  鎖存器74HC573和收發(fā)器74HC245                                         控制系統(tǒng)中的8位數(shù)據(jù)總線通過一片74HC245（U8）來

37、增加驅(qū)動(dòng)能力，16位的地址線通過兩片74HC573（U7、U5）來驅(qū)動(dòng)，通過一片74HC573（U6）來判斷。74HC573具有8個(gè)單獨(dú)輸入端的鎖存器，3態(tài)驅(qū)動(dòng)總線輸出。當(dāng)允許端（G）為高電平是，鎖存器輸出將隨數(shù)據(jù)（D）輸入端變化；當(dāng)允許端為低電平是，輸出端將被鎖存在已經(jīng)建立起的數(shù)據(jù)電平上。選通輸出控制端可使8個(gè)輸出端與鎖存器的Q端相同5,7。如圖34所示。圖3-4 74HC573管腳圖                 

38、60;    圖3-5 74HC245管腳圖特別說明一下U7(573)，利用它的鎖存功能來實(shí)現(xiàn)P0口的地址/數(shù)據(jù)的復(fù)用。當(dāng)其控制端LE是高電平時(shí)，輸出端（Q0-Q7）和輸入端（D0-D7）相連，因此，輸出端的狀態(tài)于輸入端相同。當(dāng)控制端LE是低電平時(shí)，輸出端與輸入端斷開連接，并保持原來的狀態(tài)，或者說，當(dāng)控制端LE時(shí)低電平時(shí)，即便輸出端的狀態(tài)發(fā)生變化，輸出端的狀態(tài)也不會(huì)隨之變化。                

39、                              74HC245是三態(tài)反相的八總線收發(fā)器5,8，其結(jié)構(gòu)如上面圖 3-5所示。  當(dāng)DIR端為低電平時(shí)，工作方式為B數(shù)據(jù)至A總線；當(dāng)DIR端為高電平時(shí)，工作方式為A數(shù)據(jù)至B總線。     

40、60;    3.3.3  鍵盤中斷電路采用鍵盤中斷方式：如圖36所示。各個(gè)按鍵都是一端接地，另一端與一個(gè)二極管相連。二極管的正極接單片機(jī)的中斷                   （INT1）9。當(dāng)有任何一個(gè)按鍵按下時(shí)，都會(huì)使INT1口為低電平，從而引起單片機(jī)的中斷，它的好處是不用在主程序中不斷地循環(huán)查詢，如果有鍵按下，單片機(jī)再去做相應(yīng)的   &

41、#160;            圖3-6  鍵盤中斷電路處理。鍵盤通過了一個(gè)上拉電阻再與74HC573連接，這個(gè)上拉電阻主要是增加鍵盤的驅(qū)動(dòng)能力。3.3.4  RS-232串口電路單片機(jī)的通信方式又兩種：并行通信和串行通信。串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位順序發(fā)送或接收。單片機(jī)的串行接口是一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口，它可用作異步通信方式(UART)，與串行傳送信息的外部設(shè)備相連接。串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)以RS-232為主，RS-232是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制定的一種串

42、行總線的物理接口標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了串行通信中，主控制模板和從屬模板之間的物理連接線路的機(jī)械、電氣、功能和過程特性，兩端都必須遵守的共同約定14。RS-232標(biāo)準(zhǔn)總線為25根線，但實(shí)際應(yīng)用中常用其簡(jiǎn)化了的9線接口。但本設(shè)計(jì)采用3線傳送。RS-232接口通過一片MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，如圖3-7所示。MAX232芯片功耗低、集成度高，采用單一的5V供電，具有接收和發(fā)送通道。通過RS-232接口既下載程序和仿真，又可以作為開發(fā)板的接口開發(fā)用，但此時(shí)不能進(jìn)行仿真。圖37  RS-232串口電路通過這個(gè)串口，可以直接將PC機(jī)內(nèi)的程序下載到單片機(jī)中，而不需要用編程器燒錄。同時(shí)不需要外加監(jiān)控

43、芯片，只是通過串行口下載升級(jí)，便可以很容易的做到硬件的更新。3.4 控制系統(tǒng)與前后通道的連接3.4.1 系統(tǒng)與前向通道的連接前向通道采用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是最常用的8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，ADC0809是CMOS工藝逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0809片內(nèi)集成了8路模擬多路開關(guān)、地址鎖存器與譯碼、8位A/D轉(zhuǎn)換器以及8位三態(tài)輸出鎖存器四部分組成，如圖3-8所示。其主要性能及技術(shù)指標(biāo)為5,10：為逐次比較型；為單電源供電；無需外部進(jìn)行0點(diǎn)和滿度調(diào)整；可鎖存3態(tài)輸出，輸出與TTL兼容；具有鎖存控制的8路模擬開關(guān)；分辨率為8位；功耗為15mW；轉(zhuǎn)換時(shí)間（f=500kHz）；128 s；轉(zhuǎn)換精度：

44、0.4%。   圖3-8 ADC0809管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809的最大采樣頻率位11KHz，符合系統(tǒng)8kHz采樣的要求，其典型時(shí)鐘為640kHz，其中最大時(shí)鐘可達(dá)1.28MHz，可以從單片機(jī)的ALE端經(jīng)過四分頻后引入1MHz的時(shí)鐘，這樣就可以是ADC0809的采樣頻率達(dá)到8kHz。數(shù)據(jù)輸出端直接聯(lián)到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線上，單片機(jī)的寫信號(hào)WR和138出來的片選信號(hào)OUTIO0經(jīng)過或非后送ADC0809的START（A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端口）和ALE（地址鎖存允許信號(hào)輸入端），單片機(jī)的讀信號(hào)RD與轉(zhuǎn)換器的片選信號(hào)OUTIO0經(jīng)或非后送OE（數(shù)字量輸出允許控制信號(hào)輸入端

45、口）用于控制轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸出。EOC經(jīng)線與接單片機(jī)的中斷口INT0。與單片機(jī)的接口電路請(qǐng)參見附錄圖（一）。3.4.2  系統(tǒng)與后向通道的連接后向通道采用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器是DAC0832。DAC0832由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路所構(gòu)成，如圖4-9所示。使用兩個(gè)寄存器的好處是能簡(jiǎn)化某些應(yīng)用中的硬件接口電路設(shè)計(jì)。其主要性能及技術(shù)指標(biāo)為5： 分辨率為8位；電流穩(wěn)定時(shí)間為1 us；可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；只需在滿量程下調(diào)整其線性度；單一電源供電；低功耗，200mW。單片機(jī)在連接后向通道時(shí)，只有一路輸出，采用單緩沖方式。在這種方式下，將二級(jí)寄存器的控制信號(hào)并接即可。

46、輸入數(shù)據(jù)在控制信號(hào)的作用下，直接進(jìn)入0832的控制寄存器。片選端CS直接接138譯碼起過來的OUTIO1。DAC0832為電流型輸出，應(yīng)用時(shí)要外接運(yùn)算放大器使之成為電壓型輸出。與單片機(jī)的接口電路請(qǐng)參見附錄圖（一）。3.5 系統(tǒng)的時(shí)序單片機(jī)的時(shí)序就是CPU在執(zhí)行指令所需控制信號(hào)的時(shí)間順序。在執(zhí)行指令時(shí)，CUP首先要到程序存儲(chǔ)器中取出需要執(zhí)行指令的指令碼，然后對(duì)指令碼譯碼，并由時(shí)序部件產(chǎn)生一系列控制信號(hào)去完成指令的執(zhí)行。這些控制信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系圖3-9  DAC0832管腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)就是CPU時(shí)序。單片機(jī)系統(tǒng)采用5V的電源，24M的晶振。單片機(jī)的ALE（地址鎖存允許）的輸出頻率為時(shí)

47、鐘振蕩頻率的1/6。單片機(jī)的ALE端的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)四個(gè)D觸發(fā)器四分頻，作為A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘（CLOCK）。ADC0809采樣完成后，EOC（End of Convert）端將產(chǎn)生上跳脈沖。單片機(jī)通過INT0口檢測(cè)到 EOC的上跳脈沖后，立即讀取ADC0809輸圖3-10 ADC0809時(shí)序圖出的8位數(shù)據(jù)，并一次存入外部存儲(chǔ)器中。ADC0809工作的典型的時(shí)鐘(CLOCK)頻率為640kHz，其最大時(shí)鐘可達(dá)1.28MHz。圖3-10 為ADC0809時(shí)序圖。3.6 本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了單片機(jī)小系統(tǒng)所采用的中央芯片SST89E554RC的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，仔細(xì)分析了外圍器件的構(gòu)成以及工作原理等。同時(shí)對(duì)連

48、接前向通道的ADC轉(zhuǎn)換器，連接后向通道的DAC轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成及相連管腳做了詳細(xì)介紹。再本章的最后，對(duì)單片機(jī)及ADC0809的工作時(shí)序作了詳細(xì)的陳述。 第四章  控制系統(tǒng)軟件調(diào)試4.1 引言單片機(jī)的開發(fā)中除必要的硬件以外，同樣離不開軟件，本系統(tǒng)的軟件部分主要是為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)控制、DPCM編碼、A/D轉(zhuǎn)換器量化數(shù)據(jù)的讀入、D/A轉(zhuǎn)換器模擬信號(hào)的輸出等。C語言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，它既可以用來編寫計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序，也可用來編寫一般的應(yīng)用程序。采用匯編語言編寫單片機(jī)應(yīng)用程序的周期長(zhǎng)，而且調(diào)試和排錯(cuò)也比較困難。本語音系統(tǒng)軟件采用C語言來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)采用相應(yīng)的編譯軟件。4.2 調(diào)試

49、軟件的介紹4.2.1  Keil軟件簡(jiǎn)介Keil軟件是目前最流行的開發(fā)單片機(jī)的軟件，Keil Cx51是一種專為8051單片機(jī)設(shè)計(jì)的高效率的C語言編譯器，符合ANSI標(biāo)準(zhǔn)，生成的程序代碼運(yùn)行速度極高，所需要的存儲(chǔ)空間也極小。Keil Cx51已被完全集成到一個(gè)功能強(qiáng)大的全新集成開發(fā)環(huán)境中Vision2了。其中包括項(xiàng)目（project）管理器、Cx51編譯器、Ax51宏匯編器、BL51/Lx51連接定位器、RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、Simulator軟件模擬器以及Monitor51硬件目標(biāo)調(diào)試器，所有這些功能均可在Vision2提供的單一而靈活的開發(fā)環(huán)境中極為簡(jiǎn)便地進(jìn)行操作。Vision

50、2提供了強(qiáng)大的項(xiàng)目管理功能，可以十分方便地進(jìn)行結(jié)構(gòu)化多模塊程序設(shè)計(jì)。Vision2內(nèi)部集成器件數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)了多種不同型號(hào)單片機(jī)的片上資源信息，通過它可以自動(dòng)設(shè)置Cx51編譯器、Ax51宏匯編器、BL51/Lx51連接定位器及調(diào)試及調(diào)試器的默認(rèn)選項(xiàng)，充分滿足用戶利用特定單片機(jī)上集成外圍功能要求。Vision2支持軟件模擬仿真（Simulator）和用戶目標(biāo)板調(diào)試（Monitor51）兩種工作方式，在軟件模擬仿真方式下不需要任何單片機(jī)硬件即可完成用戶程序仿真調(diào)試，極大地提高了用戶程序開發(fā)效率，在用戶目標(biāo)板調(diào)試方式下，利用硬件目標(biāo)板中的監(jiān)控程序可以直接調(diào)試目標(biāo)硬件系統(tǒng)。4.2.2  BSL軟

51、件簡(jiǎn)介 SST89E554最大的特點(diǎn)是內(nèi)部有兩塊獨(dú)立的FLASH存儲(chǔ)器，具有應(yīng)用中在線編程（IAP）功能。BSL（EasyIAP11F Boot-Strap Loader）軟件11是SST公司為用戶提供的IAP工具，用戶通過它可以下載程序到單片機(jī)Flash中，或是將Flash中的程序代碼讀出來，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)芯片的狀態(tài)從IAP轉(zhuǎn)換到ICE。ISP（In-System Programming）在系統(tǒng)可編程，指電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼，而不需要從電路板上取下器件，已經(jīng)編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。ISP技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是不需要編程器就可以進(jìn)行單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)和開發(fā)，單片

52、機(jī)芯片可以直接焊接到電路板上，調(diào)試結(jié)果即成成品，免去了調(diào)試時(shí)由于頻繁的插入取出芯片對(duì)芯片和電路板帶來的不便。IAP（In-Application Programming）指MCU可以在系統(tǒng)中獲取新代碼，并對(duì)自己重新編程，即可用程序來改變程序。IAP技術(shù)是從結(jié)構(gòu)上將Flash存儲(chǔ)器映射為兩個(gè)存儲(chǔ)體，當(dāng)運(yùn)行一個(gè)存儲(chǔ)體上的用戶程序是，可對(duì)另一個(gè)存儲(chǔ)體重新編程，之后將程序從一個(gè)存儲(chǔ)體轉(zhuǎn)向另一個(gè)。在實(shí)現(xiàn)IAP功能時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部一定要有兩塊存儲(chǔ)區(qū)，一般一塊被稱為BOOT區(qū)，另外一塊被稱為存儲(chǔ)區(qū)。單片機(jī)上電運(yùn)行在BOOT區(qū)，如果有外部改寫程序的條件滿足，則對(duì)存儲(chǔ)區(qū)的程序進(jìn)行改寫操作。如果沒有外部改寫程序的條

53、件滿足，程序指針跳到存儲(chǔ)區(qū)，開始執(zhí)行放在存儲(chǔ)區(qū)的程序，這樣便實(shí)現(xiàn)了IAP功能。SST公司的單片機(jī)，其最大的特點(diǎn)是其內(nèi)部有兩塊獨(dú)立的FLASH存儲(chǔ)器，具有IAP（應(yīng)用中在線編程）功能，對(duì)于8052系列的其他公司的單片機(jī)（ATMEL、WINBOND、ISSI）可以直接代替，軟硬件無須任何改動(dòng)。IAP的實(shí)現(xiàn)一般需要很少的外部電路輔助實(shí)現(xiàn)，而且實(shí)現(xiàn)起來非常靈活，通常可以利用單片機(jī)的串行口接到計(jì)算機(jī)的RS-232口上，來下載系統(tǒng)程序或是在線仿真。4.3 測(cè)試程序的調(diào)試及結(jié)果4.3.1  控制系統(tǒng)的測(cè)試將單片機(jī)接到PC機(jī)上，首先進(jìn)行芯片自檢，先通過串口檢測(cè)板上的SST系列芯片，從菜單Select

54、 Chip/RS-232，選擇Detect Target MCU for Firmware1.1F and RS232 Config，然后根據(jù)當(dāng)前的SST芯片選擇芯片型號(hào)，Memory mode 選默認(rèn)即可，按下OK進(jìn)入下一步；下一步進(jìn)行串口設(shè)置，選擇和單片機(jī)通信的計(jì)算機(jī)串口，波特率可以選擇為38400bps，晶震頻率是24M，按Detect MCU進(jìn)行芯片檢測(cè)。（在按下Detect MCU后要馬上把單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位一次，否則，因單片機(jī)正在執(zhí)行程序而無法被探測(cè)到，出現(xiàn)timeout的錯(cuò)誤）。當(dāng)芯片被檢測(cè)到后，在窗口的右半部的Chip Information菜單功能區(qū)會(huì)顯示芯片信息：芯片型號(hào)：SS

55、T89E554RC、閃存：8K、波特率：38400bps、晶振頻率為：24M。用戶程序下載IAP在Easy IAP軟件的右下角一個(gè)IAP Functions菜單功能區(qū)，點(diǎn)中Download即進(jìn)入用戶程序下載，可以忽略密碼設(shè)置，然后直接進(jìn)入文件選擇，按OK即可。IAP到Soft ICE 的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，如果想從當(dāng)前的IAP狀態(tài)轉(zhuǎn)換到硬件在線仿真狀態(tài)，需要下載Soft ICE程序到單片機(jī)中。即，從軟件的菜單欄中選擇Soft ICE，然后選擇Download Soft ICE，點(diǎn)擊下載。Soft ICE 到IAP狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，在Keil software 軟件調(diào)試環(huán)境下敲入命令include e：/ SS

56、T/Convert -to-BSLx554.txt，退出在線調(diào)試，打開EasyIAP11F Boot-Strap Loader軟件即可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變11。4.3.2  測(cè)試程序的調(diào)試通過以上的系統(tǒng)測(cè)試，在IAP狀態(tài)下，將通過Keil編譯無錯(cuò)的測(cè)試程序載入到單片機(jī)中。（測(cè)試程序詳見附錄（二）此時(shí)單片機(jī)處于Soft ICE狀態(tài)下。將狀態(tài)轉(zhuǎn)換成IAP后再次檢測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)按下RESET時(shí)，系統(tǒng)顯示“testing the LCD”“repeat”上下兩個(gè)字符串,當(dāng)按下按鍵JP7時(shí)，系統(tǒng)顯示“1”，當(dāng)按下按鍵JP6時(shí)，系統(tǒng)顯示“2”，當(dāng)按下按鍵JP3時(shí)，系統(tǒng)顯示“5”。在Keil的環(huán)境下進(jìn)行硬件仿

57、真，在Debug中設(shè)置好硬件仿真驅(qū)動(dòng)，對(duì)編譯程序設(shè)置斷點(diǎn)，運(yùn)行后可以觀察到變量的寄存器地址的變化。4.4 語音系統(tǒng)軟件的調(diào)試4.4.1  控制系統(tǒng)軟件流程單片機(jī)系統(tǒng)的控制分為三個(gè)狀態(tài)：待機(jī)狀態(tài)、錄音狀態(tài)、回放狀態(tài)。下面詳細(xì)介紹單片機(jī)系統(tǒng)在這三個(gè)狀態(tài)時(shí)的硬件流程。（1）待機(jī)狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)既不錄音也不放音，處于加電后狀態(tài)。按復(fù)位鍵（RESET），語音系統(tǒng)進(jìn)入此狀態(tài)。在此狀態(tài)中時(shí)，單片機(jī)的外圍電路均處于無效狀態(tài)。此時(shí)程序還沒有開始執(zhí)行，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。LCD顯示器一直顯示“please enter”。（2）錄音狀態(tài)當(dāng)按下JP7時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入普通錄音狀態(tài)，當(dāng)按下JP6時(shí)，系統(tǒng)

58、進(jìn)入DPCM錄音狀態(tài)。當(dāng)按下JP7（普通錄音）鍵或者JP6（DPCM錄音）鍵時(shí)，單片機(jī)的INT1口從鍵盤電路接收中斷信號(hào)，收到信號(hào)后跳出等待。同時(shí)從地址線A12，A13，A14輸出信號(hào)，利用74LS138從Y0（KEY）發(fā)出信號(hào)片選鍵盤電路的74HC573，單片機(jī)通過P0口接收從DB0DB7傳輸過來的鍵盤信號(hào)，通過該信號(hào)調(diào)用中斷程序，同時(shí)，通過74LS138譯碼器選通LCD，并將按鍵對(duì)應(yīng)的功能提示(“recording”或”common record ”)送LCD顯示。與此同時(shí)，單片機(jī)的WR和經(jīng)138譯碼的ADC0809的片選信號(hào)(OUTIO0)經(jīng)過或非門送ADC0809的ALE和START端

59、啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)ADC每轉(zhuǎn)換完一次后，EOC送一個(gè)中斷信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)的RD端口和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的片選信號(hào)經(jīng)或非門之后，送ADC0809的輸出控制端口。將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)總線，送入外部存儲(chǔ)器RAM62256進(jìn)行存儲(chǔ)。（3）回放狀態(tài)當(dāng)按下JP5時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入普通回放狀態(tài)，當(dāng)按下JP4時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入DPCM回放狀態(tài)。當(dāng)按下JP5（普通回放）鍵或者JP4（DPCM回放）時(shí)，INT1從鍵盤電路收到中斷信號(hào)，收到信號(hào)后跳出等待。同時(shí)從地址線A12，A13，A14輸出信號(hào)，利用74LS138從Y0（KEY）發(fā)出信號(hào)片選鍵盤電路的74HC573，單片機(jī)通過數(shù)據(jù)端口檢測(cè)到從數(shù)據(jù)總線傳輸過來的

60、鍵盤信號(hào)。再利用高位地址線經(jīng)74LS138選通DAC0832的片選信號(hào)，同時(shí)經(jīng)譯碼從Y1（LCD）發(fā)出信號(hào)片選LCD，通過數(shù)據(jù)總線接收從單片機(jī)的P0口傳輸過來的信號(hào)，此時(shí)ZLCD顯示“replaying”或“dpcm replay”。單片機(jī)通過高位地址線A15選通外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，通過P2口選定地址，通過外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線的端口傳輸?shù)綌?shù)模轉(zhuǎn)換器。經(jīng)轉(zhuǎn)換后，通過DAC0832轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大后通過OUT端輸出16。4.4.2  壓縮編碼方式本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的基本思路是：利用定時(shí)產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中，對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行采樣，把得到的結(jié)果送存外擴(kuò)存儲(chǔ)器之后，把數(shù)字信號(hào)從R

61、AM中讀出，利用D/A轉(zhuǎn)換使之恢復(fù)為模擬的音頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)從模擬到數(shù)字，再有數(shù)字到模擬的過程。語音系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)數(shù)字語音存儲(chǔ)與回放，以8kHz采樣頻率對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)存于存儲(chǔ)器中，考慮到單片機(jī)小系統(tǒng)的存儲(chǔ)器容量的限制，因此采用數(shù)據(jù)壓縮編碼。又由于系統(tǒng)的擴(kuò)展要求在不增加存儲(chǔ)容量的前提下，提高語音的存儲(chǔ)時(shí)間，因此，也必須進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。數(shù)字存儲(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)的壓縮編碼與物理存儲(chǔ)空間的擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)最小系統(tǒng)上固定的32K RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。常用的語音壓縮編碼方式有PCM（脈沖編碼調(diào)制）和DPCM（差分脈沖編碼調(diào)制）兩種1，17。PCM模式的語音速率為64kbit/s，將ADC采

62、樣量化值不經(jīng)過壓縮編碼處理，直接存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；回放時(shí)，經(jīng)過簡(jiǎn)單的處理DAC回放。這種模式的特點(diǎn)是：采樣速率較高，回放失真度小，容易實(shí)現(xiàn)；但是由于沒有對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，存儲(chǔ)時(shí)間短，而且對(duì)小信號(hào)來說，其量化噪聲干擾太大。DPCM編碼方式是對(duì)信號(hào)抽樣值與信號(hào)預(yù)測(cè)值的差值進(jìn)行量化、編碼，是增量調(diào)制的一種改進(jìn)。它適當(dāng)?shù)慕档土嗽隽空{(diào)制的數(shù)據(jù)壓縮比，可以壓縮碼率，可以把數(shù)碼率由64kbit/s壓縮到32kbit/s，提高了存儲(chǔ)空間利用律。DPCM能壓縮比特率的實(shí)質(zhì)是由于信號(hào)相鄰值之間存在明顯的相關(guān)性，減少了信號(hào)間的冗余信息，所以其抗噪的能力不如PCM編碼，可能造成較大的累計(jì)噪聲輸出1, 17。4

63、.4.3  語音系統(tǒng)軟件調(diào)試按照前面所述的方法，將小組負(fù)責(zé)軟件的同學(xué)提供的軟件經(jīng)調(diào)試無誤后下載到芯片中。之后同測(cè)試程序一樣，在Keil環(huán)境下進(jìn)行硬件仿真。觀察變量地址的變化和內(nèi)存的變化。（系統(tǒng)程序詳見附錄（三）系統(tǒng)當(dāng)在IAP狀態(tài)下測(cè)試時(shí)，當(dāng)按下RESET時(shí)，系統(tǒng)顯示字符串“please enter”,當(dāng)按下按鍵JP7時(shí)，系統(tǒng)顯示“recording”，當(dāng)按下按鍵JP6時(shí)，系統(tǒng)顯示“dpcm record”，當(dāng)按下按鍵JP5時(shí)，系統(tǒng)顯示“common replay”，當(dāng)按下按鍵JP4時(shí)，系統(tǒng)顯示“dpcm replay”。 4.5 本章小結(jié)系統(tǒng)采用的是SST89E554RC芯片，結(jié)合SST單片機(jī)獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和在線仿真功能，通過配套的軟件來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，可以檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，也可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)系統(tǒng)的流程和單片機(jī)的功用。本章重點(diǎn)闡述基于硬件系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程，以及壓縮編碼的方式。最后，對(duì)整個(gè)語音系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果做了詳細(xì)的說明。 第五章  語音系統(tǒng)聯(lián)調(diào)5.1 引言系統(tǒng)的調(diào)試分為純硬件調(diào)試、硬軟件聯(lián)合調(diào)試、系統(tǒng)軟件調(diào)試三個(gè)階段。電路模塊調(diào)試時(shí)主要是純硬件調(diào)試，涉及軟件的則需要軟硬件聯(lián)合調(diào)試，如單片機(jī)小系統(tǒng)，A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路等。接著進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)聯(lián)調(diào)試，軟硬件必須結(jié)合，主要排除邏輯故障。硬件調(diào)試完成以后，結(jié)合軟件進(jìn)行調(diào)試。系統(tǒng)軟件的主