1系统构成
语音电路组成框图如图1所示。由PLC发布RS232电平信号，经电平转换后，为单片机AT89C51所接收。一方面控制语音芯片ISD1420放音，同时控制高亮度数码显示牌给出倒计时信号，为被训练人员提供提示。看门狗则保证该电路正常运行。
2语音信号控制
2.1语音电路构成
根据训练要求，语音电路在起跑前10秒发出“长提示音”一声，然后每隔一秒发“短提示音”一声，计时回零时发“发令枪声”(发声规律可调)。
语音部分电路设计见图2。“提示音”与“起跑枪声”由语音存储/再生芯片ISD1420分段存储，ISD1420输出的音频信号经电容耦合到两片集成功率放大器TDA2003构成的BTL功放电路，最后由扬声器输出。MAX232将PLC送过来的RS232电平信号转换成TTL电平并送到单片机AT89C51，AT89C51根据PLC的指令，通过P3.6控制ISD1420的放音，P3.2～P3.5用来调整放音地址。MAX813L则作为看门狗为单片机AT89C51提供上电复位和运行监控，由P3.7提供喂狗信号。
2.2语音电路特性
选用语音存储/再生芯片ISD1420。该电路采用EEPROM存储方法将模拟语音数据直接写入半导体存储单元中，具有音质自然、可反复录放、抗干扰、低功耗等许多优点。ISD1420放音时间为20秒；最多可分为160段，每段段长最少125ms；输入采样6.4kHz；100000次录音周期；5V单电源供电，放音电流15mA，维持电流0.5μA。完全满足设计需要。使用28引脚的DIP封装芯片，引脚功能见参考文献［5］。
地址引脚(A0～A7)有两个作用，取决于A7、A6的状态。当A7或A6有一个为“0”时，A0～A7解释为地址位，作为当前录放操作的起始地址。我们设计的电路使用了A0～A7的地址位功能。ISD1420的地址空间分配见表1。
根据需要，语音信号分为“提示音”和“发令枪声”两段存储数据，“长提示音”或“短提示音”则由放音时间来区分。利用A0～A7引脚的地址功能，将ISD1420的内部存储空间分成两部分。20秒存储空间分为前8秒存储“提示音”，后12秒存储“发令枪声”。本设计对语音信号的音质要求并不高，所以语音数据事先由模拟方式录入。由于实际放音持续时间都小于存储的时间(8秒、12秒)，可以通过调整语音芯片的低位地址A0、A1、A2(P3.2～P3.4控制)来选择合适的数据段播放。
如图2所示，语音电路在现场使用时只受控放音，
AT89C51的P3.6控制，放音时间长短由P3.6低电平保持时间决定。放音地址则由P3.2～P3.5决定。P3.5=0为“提示音”地址；P3.5=1为“发令枪声”地址，P3.2～P3.4为地址微调。何时放音、放哪段声音、放多长时间均由PLC发布命令。
2.3BTL功放电路
起跑装置要求在无交流电源时，可用电瓶供电，所以电源设定为12V。由于在户外使用，要求发出的声音具有一定的响度，即要求语音电路有较大功率输出。ISD1420内部输出级带有放大器，其直接的扬声器驱动功率为12.2mW(16Ω负载)，这距离我们的实际需要相差很大，因此后级功放必须保证能在低电压下输出大功率信号，以推动扬声器发声。
要在单电源低电压条件下输出大功率信号，功放电路选择桥接式无变压器输出电路(即BTL电路)，其基本工作原理由图3所示的分立元件BTL电路简图说明。图中有四个输出管VT1～VT4，扬声器接在两个输出端之间。在输入信号u的正半周，VT1、VT4导通，VT2、VT3截止，输出电流如图中I1所示。在输入信号u的负半周，VT2、VT3导通，VT1、VT4截止，输出电流如图中I2所示。正、负半周，扬声器上的电位差方向相反，大小相等，都接近电源电压，所以对电源的利用率很高。理论上BTL电路效率可达78.5%。
实际使用的电路如图2所示，两片10W集成功率放大器TDA2003接成BTL电路形式，通过电容与扬声器直接耦合，利用同时“推”“挽”的原理，扬声器上正弦波峰峰值电压近似为电源电压的两倍。输出基本能满足要求。
3软件设计
AT89C51的软件设计相对简单。主要包括与PLC的串行通讯程序(12MHz晶振、4800波特率、八位异步方式)，放音控制程序，显示控制程序及喂狗程序。由于都是常规的方法，这里不在赘述。
4结论
本起跑训练装置的语音环节结构简单，成本较低，调整方便，可靠性高，实际使用证明能够满足场地自行车训练要求。通过适当调整，该环节可用于其他场地竞赛训练。同时，该设计也为智能仪器提供较大功率语音信号输出给出了有益的尝试。
参考文献
［1］朱民雄，等.计算机语音技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2002.
［2］STMICRO DataSheet. TDA200310W Car Radio Audio Amplifier［EB/OL］. ［3］ISD DataSheet. ISD1400 Series SingleChip Voice Record/Playback Devices［EB/OL］.
［4］邓宽林.如何利用集成功放构成BTL电路［J］.现代电子技术，2003，(14).
［5］张守波，郭松林.高保真语音录放电路及其在仪器中的应用［J］.仪表技术，2004，(3).
关键字：RS232 AT89C51
编辑： 引用地址：基于ISD1420的高响度语音电路设计
推荐阅读最新更新时间：2023-10-12 20:12
基于AT89C51单片机的LED彩灯控制器设计
1引言
随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰 富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态 参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。
本文提出了一种基于A
[单片机]
RS232接口转USB接口的通信方法
摘要：USB通用串行总线是计算机外设接口的发展趋势，将逐渐取代PC机上的RS232协议串口，因此很多传统的RS232接口设备都将面临一个向USB接口转换的问题。本文以IC卡门禁考勤系统为例，提出一种方案，使传统的RS232接口转化为USB接口后直接通过USB总线接入PC， 同时使IC卡门禁考勤设备增加了USB总线具有的热插拔、自动配置和智能电源管理等功能；着重剖析USB通信内核，探讨系统软硬件设计方案。
关键词：USB 终端 人机接口设备（HID） 列举
引 言
USB作为一种新的PC机互连协议，使外设到计算机的连接更加高效、便利。这种接口适合于多种设备，不仅具有快速、即插即用、支持热插拔的特点，还能同时连接多达127个
[工业控制]
基于AT89C51智能型稳压电源的设计
本系统研究的直流稳压电源主要是符合智能化、数字化及模块化的特点：智能化指系统有可编程模块能对系统进行智能控制；数字化指系统输出电压通过7段数码管显示，并可通过按键对输出电压进行连续步进数字化调节；模块化指系统由各个相关模块组成，提高了系统的可靠性。 AT89C51智能型稳压电源设计原理 1设计系统框图 系统由各模块组成，其模块构成的系统框图如图1所示。 2组成模块电路设计方案 （1）电源电路模块设计方案。采用LM7815、LM7915系列三端稳压器稳压电路（电路如图2）为运放TL082、单片机AT89C51和数模转换DAC08 32器件提供稳定的工作电压，实现系统的工作电压和系统稳压电源的连
[单片机]
CAN总线／RS232智能电平转换器的设计
1 引言 CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是一种国际标准的，高性价的现场总线，在自动控制领域具有重要作用。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，具有较高的实时性能，因此，广泛应用于汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域。 由于PC机无CAN接口，因此，PC机与智能节点构成CAN总线系统可采用RS232／CAN、并口／CAN、USB／CAN、ISA卡／CAN以及PCI卡／CAN方式接入。而采用RS232／CAN接入时，需采用CAN／RS232接口标准转换。针对这一问题，提出了CAN／RS232智能电平转换器设计方案，以SJAl000作为独立CAN控制器，完成CAN通信协议。并在SJ
[嵌入式]
基于AT89C51CC01和FM1712的射频卡读写器的设计
射频卡(非接触IC卡)是最近几年发展起来的一项新技术，与传统的接触式IC卡磁卡相比较，利用射频识别技术(radio frequency identifica-tion)开发的非接触式IC卡成功解决了无源和免接触等难题，是电子器件领域的一大突破。其高度安全保密性以及使用简单等特点，使之在各领域的应用异军突起。本文介绍的非接触射频卡读写器就是基于单片机AT89C51CC01 (笔者应设计需要选择带独立CAN控制器的MCU)与复旦微电子股份有限公司的FM1712嵌入式读写芯片开发的。它能完成对Mifare卡的所有读写及控制操作，并可方便地嵌入到其它的系统(例如：门禁，公交，考勤等)中而成为用户系统的一部分。
1 FM
[单片机]
S3C2410的UART控制(RS232)
一、UART简介 UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）即通用异步收发传输器，工作于数据链路层。包含了RS－232、RS－422、RS－485串口通信和红外(IrDA) 等等。UART协议作为一种低速通信协议，广泛应用于通信领域等各种场合。UART基本可分为并口通信及串口通信两种。 异步串口通信协议作为UART的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。图给出了其工作模式： 其中各位的意义如下： 起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输字符的开始。 资料位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通
[单片机]
DSP芯片基于SC16C750B的RS232接口设计
引言
美国TI（Texas Instruments）公司的系列DSP芯片采用哈佛结构、流水线操作、专用硬件乘法器、快速DSP指令，使其在数字信号处理，通信和工业自动化等领域得到广泛应用 。TMS320C32是32位浮点处理器。它除了上述特点外，还具有增强型存储器接口、灵活的启动装载（boot loader）、可重定位的中断矢量表、灵活的中断方式和其他外设 ；其通信功能只包括片上集成的一个串口，但在设计中此串口一般被串行A/D或D/A芯片占用，或者被用于与另一片DSP芯片在“握手模式”（handshake mode）下直接连接。
虽然TMS320C32串口有多种工作方式 。但通过串口相应的寄存器并不能直接配置出符合RS23
[嵌入式]
AT89C51单片机在无线数据传输中的应用
摘要：介绍无线数据传输系统的组成、AT89C51单片机串行口的工作方式及其与无线数字电台接口的软硬件设计与实现方法。
关键词：AT89C51 串行口 无线数字电台 串行通信
一般的数字采集系统，是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号，经模/数转换器ADC采样、量化、编码后，为成数字信号，存入数据存储器，或送给微处理器，或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。无线数据传输系统就是 样一套利用无线手段，将采集的数据由测量站发送到主控站的设备。
1 系统组成
系统组成如图1、图2所示。
系统由测量站和主控站两部分组成。测量站主要完成对现场信号的采集、存储，接收遥控指令并发送数据。主控站的主要工作是发送遥控指令、
[应用]
计算机组成原理实践教程——从逻辑门到CPU
Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用
京公网安备 11010802033920号