文档介绍：教学单位
学生学号
XXX大学(学院)
课程设计(论文)
题目:
年级:
学号:
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专业:
指导教师:
2011 年 6 月 19 日
MCS-51与SPI串行接口语音芯片连接
一、实验目的
进一步理解SPI串行总线传输协议。
理解ISD4000系列语音芯片工作原理,放音、录音控制过程。
理解MCS-51与SPI总线外设(如ISD4000系列语音芯片)的硬件连接、读写方式。
二、实验设备与器材
仿真器及附件、图0-1所示实验电路板各一套。
三、实验电路
本实验涉仅仅涉及实验板上的U101、U103、U104、U401(ISD4002语音芯片)、U404(集成功率放大器),而与其他元器件无关。接通电源前,将JP103的1-2引脚短路,使ISD4002语音芯片的中断输出端引脚与MCS-51外中断()引脚相连。
由于多数MCS-51芯片没有内置SPI串行总线接口部件,因此只能用软件模拟SPI总线时序方式读写SPI总线接口器件。
四、实验原理(ISD4000系列语音芯片简介)
ISD4000系列语音芯片包括ISD4002、ISD4003、ISD4004三个子系列芯片,电源电压为3V,单片录音时间在2~16分钟之间,音质中上,广泛用于公共汽车语音报站系统、移动及自动应答电话设备、语音复读机等电子产品中。
该系列语音芯片采用CMOS工艺,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Flash ROM存贮器阵列。通过串行通信接口(SPI或Microwire总线协议)与微控制器(如MCS-51芯片)相连,所有操作均由微控制器控制。内部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Flash ROM存贮器中,因此能逼真、自然地再现语音、音乐、音调等声响效果,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"。,,,,采样频率越低,录放时间就越长(但音质会略有下降),片内信息存放在Flash ROM存贮器中,在断电状态下可保存100年(典型值),能反复录音10万次以上。
主要参数
ISD4000系列语音芯片主要参数如表13-1所示。
表13-1 主要参数
型号
存储时间
(秒)
最大
段数
信息分辩
率(毫秒)
采样频
率(HZ)
滤波器
带宽(HZ)
控制码+地址位
长度
ISD4002-120
120
600
200
5+11
ISD4002-180
180
600
300
5+11
ISD4002-240
240
600
400
5+11
ISD4003-04
240
1200
200
5+11
ISD4003-06
360
1200
300
5+11
ISD4003-08
480
1200
400
5+11
ISD4004-08
480
2400
200
8+16
ISD4004-16
960
2400
400
8+16
封装及引脚排列
ISD4000系列语音芯片采用28引脚TSOP、PDIP或SOIC封装方式,其中PDIP或SOIC封装方式引脚排列如图13-1所示。
图13-1 PDIP或SOIC封装引脚排列
引脚功能:
VCCD——芯片内部数字电路电源引脚,
VSSD——芯片内部数字电路地线引脚;
VCCA——芯片内部模拟电路电源引脚,
VSSA——芯片内部模拟电路地线引脚。
为减小噪声,芯片内部模拟、数字电路具有各自的电源、地线总线,以方便在印制板上实现数字、模拟电路电源和地线分开走线,形成单点接地的布线规则。
ANA IN+、ANA IN-——分别是录音输入放大器的同相输入端和反相输入端。输入放大器可用单端或差分方式之一驱动。采用单端驱动时,信号由耦合电容输入,最大为32mV(峰峰值)。耦合电容与本端内部的3KΩ串联电阻构成的输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。采用差分驱动时,最大为16mV(峰峰值)。
XCLK——外部采样时钟输入端,可选的采样频率如表10所示。一般使用芯片内部采样频率(在出厂前已调校,误差在+1%以内),除非对采样精度要求很高。当不用外部采样时钟信号时, XCLK引脚必须接地。
AM CAP——自动静噪输入端。当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时,自动静噪功能使信号衰弱,这样有助于养活无信号(静音)时的噪声。一般