基于单片机的语音存储及回放系统课程设计设计（毕业设计）完整版(2)

+15ER1+152.2uFR271871MC1362NE5534245C236NE55348OUT4R3R4POT1R5POT2-15E1C?1.0uF-155图4.1 增益放大器

（２）输出放大器 经带通滤波器输出的声音回放信号，其幅度为0～5V，足以用耳机来接收听，可不接任何放大器。但考虑到实际中经常回用到喇叭外放，故在本系统中增加外放功能，前端放大器采用通用型音频功率放大器LM386来完成[13]。电路如图4.1。该电路增益为50～200，连续可调，最大不失真功率为325mW。输出端接C4、R9串联电路，以校正喇叭的频率特性，防止高频自激．脚7接220uF去偶电容，以消除低频自激．为便于该功放在高增益情况下工作，这里将不使用输入端脚2对地短路．

图4.2 输出放大器

2.3有源带通滤波器设计

滤波器是一种能使有用频率信号通过同时抑制(或大为衰减)无用频率信号的电子装置。工程上常用它来作信号处理、数据传输和抑制干扰等。这里主要讨论模拟滤波器。以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成，60年代以来，集成运放获得了迅速发展，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点[14]。此外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗又底，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但是，集成运放的带宽有限，所以目前有源滤波电路的工作频率难以作的很高，这是它的不足之处。

对于幅频响应，通常把能够通过的信号频率范围定义为通带，而把受阻和衰减的信号频率范围定义为阻带，理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线形的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减（A?j???0）。按照通带和阻带的相互位置不同，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。

通常用幅频响应来表征一个滤波器的特征，欲使信号通过滤波器的失真很小，则相位和延时响应亦须考虑。当相位响应????作线性变化，即时延响应????为常数时，输出信号才可能避免失真。

?1?t? V0?s?V1?s?滤波电路 图4.3 ?0?t? A?s??，A?j???A?j??ej???? (s=j?)

这里A?j??为传递函数的模，????为其相位角。 延时向量????： ??????d???d???s?

声音信号经动圈拾音器转有源滤波器换成电压信号，通过前级放大，在对其进行数据采集之前，有必要经过带通滤波器除带外杂波，选定该滤波器的通带范围为300Hz~3.4KHz.其作用是：

１．保证300～3400Hz的语音信号不失真的通过滤波器；

２．滤除带外的低频信号，以减少带外功频等分量的干扰，大大减少噪声影

响，该下限频率可下延到270Hz左右；

３．便于滤除带外的高次谐波，以减少因8kHz采样率而引起的混叠失真，

根据实际情况，该上限频率可在2700Hz左右，带通滤波器按品质因数Q的大小为窄带滤波器（Ｑ＞10）和带通滤波器（Ｑ＜10两种，本题中，上限频率fh=3400Hz,通带滤波器中心频率f0与品质因数Ｑ分别为 f0=FhF1=3400?300=1010Hz Q=

F0BW?F0Fh?f1?0.326

显然，Q＜10，故该带通滤波器为宽带带通滤波器．带宽带通滤波器由高通和低通滤波器级联构成，鉴于Butterworth滤波器带内平坦的响应特性，我们选用二阶Butterworth带通滤波器，电路如图4.3所示．实验证明，该滤波器能有效的滤除低频分量，大大减少噪声干扰，与之同时也绿除了多余的高频分量，消除了高频失真，性能足以满足要求[15]。

图4.4 带通滤波器

2.4可调稳压电源的设计

这里介绍的稳压电源，采用三端可调稳压集成电路LM317，外围电路十简单，便于制作。该稳压电源，电压可调范围1.5~25V,最大负载电流1.5A[16]。

电路如图4.4所示：220V交流电经变压器T降压,得到24V交流电,再经VD1~VD4组成的全桥整流,由C1滤波后得到33V左右的直流电压[17]。该电压经集成电路LM317后得稳压输出,调节电位器RP,即可连续调节输出电压。图中C2用以消除寄生振荡,C3的作用是抑制纹波,C4是用以改善稳压电源的的暂态响应,VD6、VD7在输出端电容漏电或调整端短路时起保护作用。VD5为本电源的工作指示灯，电阻R1是限流电阻。输出端接微型电压表PV，可以直观的指示输出电压值。各元件具体参数如图所标。

图4.5 可调直流稳压电源

2.5 MCS—51系列单片机

单片微型计算机（Sing-Chip Microcomputer）简称单片机。它是在一块芯片上集成中央微处理器（Central Processing Unit, CPU）、随机存取存储器（Random Access Memory, RAM）、只读存储器（Read Only Memory, ROM）、定时/计数器及I/O（Input/Output）接口电路等部件，构成一个完整的微型计算机。它的特点是：高性能，高速度，体积小，价格低廉，稳定可靠，应用广泛[18]。

正是由于单片机具有上述显著的特点，使单片机的应用范围日益扩大。单片机的应用打破了人们传统设计思想，原来很多用模拟电路、脉冲数字电路和逻辑部件来实现的功能，现在均可以使用单片机，使用软件来实现。使用单片机具有体积小、可靠性高、性能价格比高和容易产品化的优点。

2.5.1 89C51简介

89C51是一种带4K字节片内程序存储器，且是高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机[19]。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

图4.6 89C51引脚图

89C51有40个引脚，4个8位并行输入/输出（I/O）端口：P0、P1、P2、P3，其中，P1是完整的8位准双向I/O口，两个外中断，2个16位可编程定时/计数器，两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。此外，89C51的时钟频率可为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入工作状态，省电模式中，片内RAM将被冻结，时钟停止震荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件系统复位方可继续工作 2. 引脚介绍

Vcc：接+5V电源正端

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作

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