AT89C2051控制语音芯片录放音系统电路 —电路图天天读（108）

　　介绍了由Flash 单片机AT89C2051 及数码语音芯片ISD2560 组成的电脑语音系统设计出了系统的硬件电路，给出了录、放音实用的源程序。目前基于单片微机的语音系统的应用越来越广泛，如电脑语音钟、语音型数字万用表、手机话费查询系统、排队机、监控系统语音报警以及公共汽车报站器等等。

　　语音芯片应用电路

　　ISD2560 是ISD 系列单片语音录放集成电路的一种，是一种永久记忆型录放语音电路，录音时间为60 秒，能重复录放达10 万次。它采用直接电平存储技术，省去了A/D、D/A 转换器。ISD2560 集成度高，内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器、和480KB 的EERPOM 等。内部EERPOM存储单元，均匀分为600 行，具有600 个地址单元，每个地址单元指向其中一行，每一个地址单元的地址分辨率为100MS。ISD2560 控制电平与TTL 电平兼容，接口简单，使用方便。

　　ISD2560 内置了若干操作模式，可用最少的外围器件实现最多的功能。操作模式也有地址端控制；当最高位都为1 时，其他地址端最高就选择某个模式。因此操作模式和直接寻址相互排斥。操作模式可由微控制器也可有硬件实现。基本电路原理图如下：录音按下录音键接地，是PD 端、P/R 端为低电平，此时启动录音；结束时松开按键，单片机有让P/R 端回到高电平，既完成一段语音的录制。同样的方法可录取第二段、第三段等。值得注意的是，录音时间不能超过预先设定的每段语音的时间。放音的操作更为简单，按下录音键接高电平，使P/D 端P/R 端为低电平启动方音功能；结束时，松开按键，即完成一段语音的播放。

　　采样单片机控制语音芯片

　　录音时，按下录音键，单片机通过D 端口线设置语音段的起始地址，再使PD 端、P/R 端为低电平启动录音；结束时，松开按键，单片机有让P/R 端回到高电平，即完成一段语音的录制。同样的方法可以录取第二段、第三段等。值得注意的是，录音时间不能超过预先设定的每段语音的时间。

　　放音时，根据需播放的语音内容，找到相应的语音段起始地址，并通过口线送出。P/R 端设为低电平，并让/CE 端产生一负脉冲启动放音，这时单片机只需要等待ISD2560信息结束信号。信号为一负脉冲，在负脉冲的上升沿，该段语音才播放结束，所以单片机必须要检测到的上升沿才能播放第二段，否则播放的语音就不连续。ISD2560 与单片AT89C2051 的接口电路以及外围电路如图所示。单片机的P1 口、P3.4 和P3.5 分别与ISD2560 的地址线相连，用以设置语音段的起始地址。P3.0~P3.3 用以控制录放音状态。P3.7 连接一按键，供录音时使用。由TL7705 构成可靠复位及电源监视电路。

　　ISD2560 虽然提供了地址输入线，但它的内部信息段的地址却无法读出。本系统采用单片机来控制，不需读出信息地址，而直接设置信息段起始地址。其实现方式有两种：一是由于ISD2560的地址分辨率为100 ms，所以可用单片机内部定时器定时100 ms，然后再利用一计数器对单片机定时次数进行计数，则计数器的计数值为语音段所占用的地址单元。该方式能充分利用ISD2560内部的E2PROM，在字段较多时可利用该方法。二是语音字段如果较少，则可根据每一字段的内容多少，直接分配地址单元。一般按每1 s 说3 个字计算，60 s 可说180 个字，再根据ISD2560 的地址分辨率为100 ms，即可计算出语音段所需的地址单元数。本电路采用第二种方式。

　　Flash单片机AT89C2051 和录放时间达60s 的数码语音芯片ISD2560 设计了一套智能语音录放系统，实现了语音的分段录取、组合回放，通过软件的修改还可以实现整段取，循环播放，而且不必使用专门的ISD 语音开发设备。

　　本文以586-Engine嵌入式芯片为核心，设计了某型无人机的飞行控制器，详细介绍了系统的硬件结构和相应的软件流程，并给出了仿真实验结果。586-Engine是TERN公司的基于AMD Elan SC520处理器的微控制模块，具有高可靠性、结构紧凑以及低功耗等特点，它同时具有功能强大的调试软件。586-Engine的主要参数指标如下：

　　（1）CPU为32位AMD Elan SC520，主频为133MHz；（2）具有高性能的浮点运算单元，支持正弦、正切、对数等复杂运算，非常适合需要复杂运算的应用。（3）配置512KB的SRAM，512KB的Flash，114字节内部RAM；（4）支持15个外部中断。共有7个定时器，包括一个可编程内部定时器，提供3个16位内部定时器和3个16位GP定时器，再加上一个软件定时器。这些定时器支持外部事件的计时和计数。软件定时器提供微秒级的硬件时间基准。

　　（5）提供32路可编程I/O，2个UART。共有19路12位A/D输入，包括11路ADC串行输入和8路并行ADC，转换频率为300kHz；6路D/A输出，包括2个串行输出DAC和4个输出并行12位DAC，转换频率为200kHz。

　　（6）工作温度为-40℃~80℃，尺寸为91.4mm&TImes;58.4mm&TImes;7.6mm。

　　飞行控制器硬件设计

　　该型无人机是为海军野战部队提供通讯中继用途的中型轮式无人机，其飞行控制器是一个单独装箱的小型航空机载电子设备，由DC/DC直流电源变换板、计算机主机板、模拟量通道板、开关量通道板和舵机控制板组成，全部模板通过母板上的总线方式连接，以减小尺寸，提高集成度。飞行控制器硬件结构如图1所示，实物图如图2所示。

　　下面详细介绍飞行控制器的数据采集、信息传输、控制量输出等问题。

　　（1）串口扩展

　　由图1可知，该飞行控制器需要与GPS、磁航向计和无线电高度表等进行通讯，共需5个串口。而586-Engine主板只提供2个串口，分别供地面检测和测控电台使用，因此需要进行串口扩展。串口扩展电路如图3所示。

　　串口扩展电路中采用TL16C754四通道UART并-串转换器件，将8位并行数据转换成4路串行输出，外加MAX202和MAX489电平转换芯片，扩展了2个RS232串口和2个RS422串口，可满足飞行控制器的硬件需求。

　　（2）D/A转换

　　此型无人机采用模拟舵机，共需6路D/A通道产生PWM信号来驱动舵机。586-Engine主板总共提供8路D/A，其中4路12位并行D /A（DA7625）分别控制升降舵机、左右副翼舵机和方向舵机，2路12位串行D/A（LTC1446）控制前轮舵机和油门舵机。由于DA7625的输出电压范围为0~2.5V，LTC1446输出电压范围为0~4.096V，而舵机工作电压为-10~10V，因此需要对信号进行放大和电平平移。D/A 电平平移电路如图4所示。

　　由图可知，D/A电平转换原理是在运放输入端采用加法电路，将输入信号与基准电平比例相加，得到适合采样的电压范围。

　　（3）A/D采集

　　586-Engine主板上自带的19路12位的A/D接口完全满足飞控系统通道数和转换精度的要求，这些A/D接口分别采集气压高度表的数据，无人机机载电压、发动机转速和温度、油门开度等。这些信号发往地面测控计算机，为操作人员对无人机工作状态进行监控提供了基础。

　　（4）I/O控制

　　586-Engine主板上提供了32个16位可编程数字I/O口，用于采集发动机启动信号、伞舱打开信号等，并输出开关量信号控制其它设备，控制无人机起飞与回收过程。

　　（5）电源模块

　　飞行控制器的电源模块电路给飞行控制器提供干净稳定的供电电压，用来保证飞行控制器正常工作。电源模块电路的设计好坏直接影响飞行控制器运行的稳定性和可靠性。该型无人机由于对尺寸有一定的要求，同时考虑到可靠性与成本，因此在设计时选用了成熟的标准模块电源，外接少量器件即可工作。飞行控制器供电模块电路如图5所示。

　　其中，采用24T05D12模块电源作为供电电路的主芯片，提供的功率为30W，输入电压范围为18V~36V，具有三路电源输出：+5V和±12V，为机载传感器和舵机进行供电。

　　在无人机飞行控制系统中，飞行控制器是其核心部件，它负责飞行控制系统信号的采集、控制律的解算、飞机的姿态和速度，以及与地面设备的通讯等工作。随着无人机越来越广泛的应用，它所完成的任务也越来越复杂，对无人机的机动性要求也越来越高，这就要求无人机的控制核心向高集成度和小型化方向发展。