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醫用電子電路設計及應用范文第1篇

【關鍵詞】單片機；信號發生器；語音信息；語音信號

引言

由于數字化信息處理和集成電路的不斷進步，各種語音合成芯片應用也不斷擴大。其中有大部分都是采用PC機或微控制器的方法，這種方法的控制手段不但需要硬件的支持，同時也需要對軟件系統和各種指令進行嚴肅處理。伴隨著目前社會技術的不斷發展，語音信息采集與處理措施要求不斷增加，在處理之中，是通過將模擬語音信號通過相應軟件和系統轉變形成數字信號，再由單片機控制儲存在存儲器中，形成一套系統的工作流程。

一、信號發生器概述

1.1　信號發生器的發展

信號發生器廣泛應用于各科學實驗領域。它是一種常用的信號源，是現今各種電子電路實驗設計應用中必不可少的儀器設備之一。六十年代以來，信號發生器有了迅速的發展，出現了函數發生器、掃頻信號發生器、合成信號發生器、程控信號發生器等新種類。各類信號發生器的主要性能指標也都有了大幅度的提高，同時在簡化機械結構、小型化、多功能等各方面也有了顯著的進展。

1.2單片機原理

單片機是一種集成在電路芯片，具有數據處理能力的中央處理器CPU　隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O　口和中斷系統、定時器/計時器等功能集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統。單片機具有集成度高、系統結構簡單、使用方便、實現模塊化等特點，應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備等領域。

二、硬件電路設計與分析

2.1　工作原理

當按鍵按下時，通過程序判斷哪個鍵按下，選好按鍵后，利用D/A轉換器將數字信號轉換成模擬信號，再經過濾波放大，由示波器顯示出所需的波形，此時LED顯示器也會顯示其各自的類型以及頻率。復位電路則是用于單片機的復位，使單片機接口初始化。

2.2　實現功能

（1）所使用的8位LED顯示器，采用共陰極接法，輸入段選碼低電平有效，顯示輸出信號的類型和頻率。

（2）通過P1.0和P1.1口控制信號的輸入類型。當P1.0=0，P1.1=0輸出正弦波；當P1.0=0，P1.1=1　輸出三角波；當P1.0=1，P1.1=0輸出鋸齒波。

（3）輸出信號幅度：0～5V。

（4）信號頻率范圍要求：1—1KHZ。

2.3.硬件電路設計與分析

好的硬件電路既能簡化繁瑣的程序，又能提高實驗的成功率，是設計實驗不可或缺的重要部分，必須高度重視。

2.3.1主控電路

本電路主要采用AT89C52型單片機，它具有如下特點：（1）有可供用戶使用的大量I/O口線。（2）內部存儲器容量有限。（3）應用系統開發具有特殊性。用89C52單片機構成最小應用系統時，只要將單片機接上時鐘電路和復位電路即可。其中，在設計時鐘電路時，采用12MHZ和晶振分別接引腳XTAL1　和XTAL2，電容C1，C2　均選擇為30pF。由于頻率較大時，三角波、正弦波、方波等波中每一點延時時間為幾微秒，故延時時間還要加上指令時間即可得到指定頻率的波形。在設計復位電路時，復位引腳RST通過一個斯密特觸發器與復位電路相連，作用是用來抑制噪聲。在每個機器周期的S5P2，其輸出電平由復位電路采用一次，然后才能得到內部復位操作所需要的信號。

2.3.2鍵盤接口電路

本設計采用一般的鍵盤接口，鍵盤輸出信號。具體為：P1.0、P1.1波形選擇，其中當P1.0=0，P1.1=0　輸出正弦波，當P1.0=0，P1.1=1　輸出三角波，當P1.0=1，P1.1=0輸出鋸齒波；當P1.0=1，P1.1=1　輸出方波。P1.2、P1.3、P1.4　頻率由個位，十位，百位調節；P1.5頻率加減控制；P1.6跳出循環。

2.3.3　DAC0832芯片與單片機硬件接口設計

由于用示波器顯示波形，所以需要一個數/模轉換器，將單片機輸出的數字量轉換成模擬量。此設計采用DAC0832轉換器。由于此芯片是電流輸出，為了變成電壓輸出，我們在其后加上一個運算放大器OP07。

2.3.4　LED顯示電路

設計采用LED共陰極數碼管顯示電路。當某個驅動電路輸出端為低電平時，相應的那位點亮，從而顯示出波形的種類和信號的頻率，在按鍵時顯示出相關信息。添加74LHC573鎖存器是為了增加顯示的準確性。

三、語音信息系統主要芯片介紹

單片機作為一種集成電路芯片，是通過采用各種超大規模的集成電路技術將具有各種數據處理和函數計算能力的中央處理器、隨機處理器以及定時器等終端系統和功能集成到一個完整的硅片之中形成一個完善而又系統化的微型計算機系統措施，這種電路芯片在目前被廣泛的應用在各種工業生產和控制領域之中。伴隨著社會的進步，單片機呈現出其頑強的生命力，以高速發展的優勢迅速的應用在各個信息處理之中。

3.1　ISD4OO4芯片介紹

ISD4OO4語音芯片采用C14OS技術，通過在內部裝置韓警惕的振蕩器和防混疊過濾器等方式來擴大存儲器容量，增加計算效率和準確度，因此只需要很少的器件就可以在其中構成一套完整的聲音錄入系統和回放體系，這在系統設計中不但能夠節約設計消耗時間，同時能夠避免設計中其他元件的增多。

在目前ISD公司的單片機構成中主要是通過信號輸入系統、信號輸出部分、存儲系統、采樣時鐘部分和SPI部分六部分構成。其在構成中信號輸入部分—音頻信號放大器和五極點抗混疊濾波器：而信號輸出部分在控制的過程中是通過平滑過濾器和自動靜噪處理器來實現的。存儲部—非易失性多電平模擬存儲陣列；采樣時鐘部分一內部時鐘振蕩器和調節器：SPI—錄、放、快進等操作的SPI接口；電源接口部分。

3.2　AT89C52芯片介紹

AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS　8位單片機，片內含8k　bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256　bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機在電子行業中有著廣泛的應用。芯片內含有8KB快閃可編程/擦除只讀存儲器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲技術制造，并且與8OC31引腳和指令系統完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復編程。

四、語音信息系統設計方案

ISD器件在錄音存儲操作之前，要對信號作調整。首先將輸入信號放大到存儲電路動態范圍要求的最佳電平，這主要由內部放大器來完成。放大后的信號進入五級抗混疊濾波器進行調整。模擬信號的存儲采用采樣技術，利用抗混疊濾波器可以去掉采樣頻率I/2以上的輸入頻率分量，使所有采樣數據都滿足奈奎斯特定理，濾波器是一個連接時間五極點的低通濾波器。錄音時，輸入信號通過模擬收發器寫入模擬多電平存儲陣列中。將采樣信號經過電平移位生成非易失性寫入過程所需要的電壓。采樣時鐘同時用于存儲陣列的地址譯碼，以便將采樣信號順序地寫入存儲陣列中。放音時，錄入的模擬電壓在同一采樣時鐘的控制下順序地從存儲陣列中讀出，重構原來的采樣波形，輸出通路上的平滑濾波器去掉采樣頻率分量，并恢復原始波形，ISD器件的采樣頻率通過內部溫度補償的基準振蕩器來控制，這個振蕩器不需要外接元件，采樣頻率取自內部振蕩電路之后的一組分頻器。平滑濾波后的信號經過自動靜噪處理傳送入放大器作為輸出音頻功放的輸入信號，推動揚聲器。

4.1語音輸出電路

LW386是一種集成音頻功放，同時其中具有著自身功能消耗低，電壓的增長穩定，對電源電壓的控制范圍較為合理，單片機在應用的時候失真效率和要求較低。盡管LM386的應用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調節鈕）都會帶來的瞬態沖擊，在輸出喇叭上會產生噪聲。

4.2錄音電路

ISD器件采用錄音時間為8分鐘的ISD4OO4-8器件，以單片機AT89C52為微控制器，外接語音段錄放控制鍵盤和LED顯示器，外部存儲器24CO2用于保存各語音段首地址及總語音段數，為了改善語音量，要提高輸入端信噪比，因此在ISD語音輸入端采用放大電路單端輸入。

4.3放音電路

此系統分為三部分：單片機的控制部分、放音部分和顯示部分。本文的控制部分主要由單片機89C52構成，包含必要的按鍵電路、復位電路和看門狗電路等電路，放音部分主要由ISD4OO4構成。

4.4程序工作順序

程序工作思想電路上電后，程序首先完成程序的初始化，隨后查詢按鍵狀態，進入系統待機狀態。如果有按鍵按下，則轉去執行按鍵指向的工作程序。按鍵包括放音鍵，程序將首先判斷是去還是回，并點亮相應的指示燈。自動讀出第一段的放音內容。如果不是首次按下，程序則首先判斷當前位置，并以該位置為依據獲得存放該站放音內容的首地址。調用放音子程序，讀入前面獲得的本次放音內容首地址，開始放音。

五、結束語

本文信號發生器只是一種可能實現的方法。此法的頻率控制和幅度控制分辨率高，且硬件集成度高，整機自動化程度高，性能優良，具有很高的實用價值。

在傳統的語音錄放過程中，語音信號要經過設備豹接受后再轉化為模擬電信號，遙過前置放大器把語音信號放大，通過帶通濾波之后。去掉多余的干擾，再經過A/D轉換為數字信號，控制器對其進行處理和存儲。之后再由D/A轉換為模擬信號，達到放音的目的。使用這種方法既復雜又容易使聲音失真。所以，本文介紹了一種單片語音處理芯片ISD4OO4。通過對ISD4OO4語音芯片的簡單介紹，熟悉了ISD4OO4的基本應用。通過對基于單片機控制系統的設計實現了語音的錄入和播放。并闡述了系統工作各部件的性能特性，基于微處理系統的設計實現了錄音和放音。此系統設計靈活，成本低，語音器件抗干擾性強，應用效果良好。

參考文獻

[1]張友德，趙志英.單片微型機原理、應用與實驗[J].上海：復旦大學出版社，1993.

[2]常新等.高頻信號發生器原理，維修與鑒定[M].北京：電子工業出版社，1996.

[3]陳澤宗等.單片精密函數發生器應用[J].電子技術報，1997，20（7）：3～4.

[4]張根選，吳子懷.基于AT89S52單片機的信號發生器設計[M].湖南工程學院學報，2010.

[5]王為青，程國剛.單片機Keil　Cx51　應用開發技術[J].北京：人民郵電大學出版社，2007.

[6]王素珍，呂佩舉.基于ISP器件的ISD系列SPI串口通信接口的設計[M].微電子學與計算機，2005（09）．