基于单片机公交车语音报站系统毕业设计方案.doc

武汉理工大学
毕业设计（论文）
基于单片机公交车语音报站系统设计

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学位论文原创性申明
本人郑重申明：所呈交论文是本人在导师指导下独立进行研究所取得研究结果。除了文中尤其加以标注引用内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写结果作品。本人完全意识到本申明法律后果由本人负担。

作者署名：
年 月 日

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作者署名： 年 月 日
导师署名： 年 月 日
本科生毕业设计（论文）任务书
学生姓名： 专业班级：
指导老师： 工作单位：
设计(论文)题目: 基于单片机公交语音报站系统设计
设计（论文）关键内容：
设计应用单片机作为主控制单元，利用语音芯片预设达成公交车到站电子语音报站功效。要求设计达成正确报站，并有误报人工纠错功效，同时含有简单可操作性及人工预设兼容扩展性

要求完成关键任务:
1、查阅不少于15篇相关资料，其中英文文件不少于2篇，完成开题汇报。
2、完成语音报站器主控控制模块、语音模块、显示模块等软硬件部分设计，使
单片机和PC机能进行通信，完成人机交互界面设计。
3、完成不少于5000字英文文件翻译。
4、撰写完成不少于1字毕业设计论文（设计说明书、1张图纸）。

必读参考资料：
[1]《单片机基础（第三版）》 编著：李广弟、朱月秀
[2]《单片机经典外围器件及应用实例》 编著：求是科技
[3]《Digital system design : use of microcontroller 》 编著：Dawoud, Shenouda
Dawoud

指导老师署名： 系主任署名：
院长署名（章）：

武汉理工大学
本科生毕业设计（论文）开题汇报
1、目标及意义（含中国外研究现实状况分析）
公共汽车行驶在现代文明程度高市区，它是一道流动风景线，所以对整车外形乃至色彩全部有更高要求。作为公交汽车还要有醒目和降低乘务人员强度电子报站器，电子显示路牌，无人售票装置，前后电视监视系统等新技术采取也将越来越普及。
现在，公交车自动报站关键有以下多个方法：一个是经过全球定位系统（GPS）用户终端接收工作卫星导航信息，从而解算出车辆经纬度信息，进而计算出实时坐标，将其和站点坐标相比较，当车辆驶入站点一定距离范围内时，不用人工干预，系统自动报站；另一个是利用无线射频识别（Radio Frequency Identification）技术，在每一个公交站台设置一个含有唯一ID射频发射器，采取间歇工作方法发射信号，当公交车立即抵达车站时，车载系统接收到站信号并解码出站台ID号，由单片机控制自动播放对应站台编号报站语音；还有一个是对车轮轴转角脉冲进行计数，将计数值和预置值对比，即可确定报站时刻，达成正确报站目标。
然而，这三种方法全部不太适合乡镇发展现实状况。第一个设备造价过高，定位精度也难以达成要求；第二种站台建设投入较大，站点一旦变更，射频发射装置即须移动，较为麻烦；第三种需要公交线路严格固定，稍有改变，报站就难以正确。为此，本文试图设计一个既方便易行又经济实惠公交车自动报站系统。
本设计采取人工按键操作方法公交车手动报站器，填补传统人工报站必需有司机或乘务员口头报站落后方法，实现公交车对站名语音提醒和文字显示功效，进站，出站手动播报站名及服务用语，为市民提供更人性化，更完善服务。当公交车抵达某一站时，司机或乘务人员只需按动按键，就能够使单片机控制语音模块对站名进行语音提醒，并控制显示模组在液晶屏上显示站数和站名。系统由一片八位单片机，一个语音模块，一个液晶模组，一块稳压芯片，若干电阻电容和和非门等组成。经过本课题研究，我们得到了一个公交车自动报站低成本处理方案。
本设计目标在于经过此次设计能将所学到单片机理论知识应用于生产实践中，增强自己社会实践能力，为未来在社会愈加好立足做准备。
2、基础内容和技术方案
本系统使用单片机作为控制器件。当系统进行语音再生时，单片机控制语音合成电路中语音芯片来读取其外接存放器内部语音信息，并合成语音信号，再经过语音输出电路，进行语音报站和提醒。同时，单片机经过程序读取文字信息，送入液晶显示模组来进行站数和站名显示。当汽车抵达某站时，司机或乘务人员经过键盘来控制系统进行工作。而且，系统含有依据公交车行驶方向确定报站次序功效（司机或乘务人员能够经过按键来控制）。当系统进行语音录制时，语音信号经过语音录入电路送给语音合成电路中语音芯片，由语音芯片进行数据处理，并将生成数字语音信息存放到语音存放芯片中，从而建立语音库。
语音提醒模块
文字显示模组
键盘接口电路
电源

单
片
机
晶振
复位
存放器

系统组成结构
设计主控单元选择AT89S52单片机，AT89S52单片机是一个低功耗，高性能CMOS微处理器，片内有8K字节存放空间，128字节RAM、4个8位并口、一个全双工串行口、2个16位定时/计数器，寻址范围64K。而且能够在线进行反复编程、快速擦除、快速写入程序，能反复擦除/写入1000次左右，数据保留HS-12864为。
选择ISD4004系列语音芯片，该芯片提供多项新功效，可录、放音十万次，录音时间达成20秒，断电信息能够保持一百年， 两种控制方法，两种录音输入方法，两种放音输出方法，可处理多达 255 段信息， 有丰富多样工作状态提醒，多个采样频率对应多个录放时间， 音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美。
综合上面方案：设计采取“AT89S51单片机、LED液晶显示器、ISD4004语音芯片”。
3、进度安排
（1）第1-4周： 查阅相关资料，翻译外文文件，撰写开题汇报。
（2）第5-6周： 设计语音报站器硬件电路，完成硬件部分组装和测试。
（3）第7-11 周： 编写各个模块程序，实现语音报站器要求功效。进行软硬件测试和调试。
（4）第12-14 周： 按毕业设计论文撰写规范，撰写论文并修改完善。
（5）第15周： 毕业设计答辩。

4、指导老师意见

指导老师署名：
年 月 日
目 录

摘 要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 公交报站器动态发展趋势 1
1.3 设计关键目标任务 2
2.1 基础原理 3
2.2 基础系统框图 3
2.3 系统关键电路介绍 3
3 硬件电路设计 5
3.1 主控电路设计 5
3.1.1 相关AT89C51单片机 5
3.1.2 振荡器电路设计 8
3.1.3 复位电路设计 10
3.1.4 单片机最小系统 12
3.2 语音模块电路设计 13
3.2.1 ISD4004芯片内部结构 13
3.2.2 芯片引脚描述 14
3.2.3 ISD4004芯片使用说明 16
3.2.4 ISD4004和外围设备连接 19
3.3 显示电路模块设计 19
3.3.1 液晶模组内部结构组成 21
3.3.2 引脚功效 21
3.3.3 液晶模组和单片机连接 22
3.4 键盘接口电路设计 22
3.4.1 按键确实定 23
3.4.2 重键和连击处理 23
3.4.3 按键防抖动技术 23
3.5 供电电路设计 26
4 软件设计 27
4.1 主程序步骤图 27
4.2 语音提醒应用实现 28
4.1.1 放音程序 28
4.1.2 录音程序 29
4.2 文字显示应用实现 30
4.3 键盘接口应用实现 31
5 总结 32
参考文件 33
附录一 总电路图 34
附录二 语音提醒参考程序 35
附录三 文字显示参考程序 39
致谢 44
摘 要
公共汽车行驶在现代文明程度高市区，它是一道流动风景线，所以对整车外形乃至色彩全部有更高要求。作为公交汽车还要有醒目和降低乘务人员强度电子报站器，电子显示路牌，无人售票装置，前后电视监视系统等新技术采取也将越来越普及。本文提出了一个用单片机控制语音芯片进行公交车语音自动报站方法。整个系统硬件设计包含键盘电路、复位电路、显示驱动电路、显示电路、内存扩展电路模块。利用AT89C51作为控制器，经过ISD4004语音芯片建立语音信息库，形成改变多样语音信息，利用其功放播放语音信息和提醒语音，同时利用LCD数码管进行站数显示。当公交车抵达某站点，用键盘控制本系统工作，经过语音电路输出语音信息和提醒，同时站数信息在数码管上显示。
本系统很大程度上提升公交车报站正确性，可靠性。提升了公交系统服务质量。促进城市经济发展和交通改变友好发展。
关键词：AT89S51单片机，ISD4004语音芯片，LCD数码管，语音报站

Abstract
Bus driving in urban areas with a high degree of modern civilization, it is a mobile landscape, shape and even the color of the vehicle and thus have higher requirements. As public transport vehicles but also eye-catching and reducing the intensity of the newsletter crew stations, electronic display signs, unmanned devices, such as video surveillance system before and after the adoption of new technologies will also be increasingly popular. This paper presents a single-chip voice control voice chip bus automatic station approach. The entire system hardware design, including keyboard circuit, reset circuit, display driver circuit, display circuit, memory expansion circuit modules. Use AT89C51 as the controller, through establishing a voice ISD4004 voice chip repository, forming diverse voice messages, playing voice messages using its power amplifier and voice prompts, while the use of LCD digital tube station number display. When the bus arrived a site, use the keyboard to control the system work through the voice circuit output voice information and tips, and information on the number of stations on the digital display.
     This system greatly improved bus stations accuracy, reliability. Improve the quality of service the public transportation system. Promoting urban economic development and the harmonious development of traffic changes.
Key Words：AT89S51 microcontroller； ISD4004 voice chip； LCD digital control；voice stations

1 绪论
伴随科学技术日益发展和进步, 无人售票公交车在街头多起来了，语音报站器也被广泛使用，这在相当大程度上免去了乘务人员沿途报站麻烦，给很多不熟悉公交线路乘客带来了方便。
1.1 课题研究背景及意义
公共汽车为外出大家提供了方便快捷服务，而公共汽车报站直接影响服务质量。传统由乘务人员人工报站，该方法因其果太差和工作强度太大，在很多大城市已经被淘汰。多年来，伴随科学技术日益发展和进步，微型计算机技术已经在很多领域得到了广泛应用。在声学领域，微机技术和多种语音芯片相结合，即可完成语音合成技术，使得汽车报站器实现成为可能，从而为市民提供了愈加人性化服务。鉴于传统公交车人工报站不足之处，结合公交车辆使用特点及实际营运环境，设计了一个由单片机控制公交车语音报站系统[1]。
1.2 公交报站器动态发展趋势
现在，公交车自动报站关键有以下多个方法：一个是经过全球定位系统（GPS）用户终端接收工作卫星导航信息，从而解算出车辆经纬度信息，进而计算出实时坐标，将其和站点坐标相比较，当车辆驶入站点一定距离范围内时，不用人工干预，系统自动报站；另一个是利用无线射频识别（Radio Frequency Identification）技术，在每一个公交站台设置一个含有唯一ID射频发射器，采取间歇工作方法发射信号，当公交车立即抵达车站时，车载系统接收到站信号并解码出站台ID号，由单片机控制自动播放对应站台编号报站语音；还有一个是对车轮轴转角脉冲进行计数，将计数值和预置值对比，即可确定报站时刻，达成正确报站目标[2]。
然而，这三种方法全部不太适合乡镇发展现实状况。第一个设备造价过高，定位精度也难以达成要求；第二种站台建设投入较大，站点一旦变更，射频发射装置即须移动，较为麻烦；第三种需要公交线路严格固定，稍有改变，报站就难以正确。为此，本文试图设计一个既方便易行又经济实惠公交车自动报站系统。
本设计采取人工按键操作方法，实现公交车对站名语音提醒和文字显示功效。当公交车抵达某一站时，司机或乘务人员只需按动按键，就能够使单片机控制语音模块对站名进行语音提醒，并控制显示模组在液晶屏上显示站数和站名。系统由一片八位单片机，一个语音模块，一个液晶模组，一块稳压芯片，若干电阻电容和和非门等组成。经过本课题研究，我们得到了一个公交车自动报站低成本处理方案。
1.3 设计关键目标任务
本课题要求设计一公交车语音报站系统，以实现公交车语音报站，即在进站、出站时候司机按下按键自动播报语音提醒信息及服务用语，同时利用LCD显示电路进行汉字显示。同时系统需含有可操作性和兼容系，即在使用过程中，对不一样公交线路能够很方便进行设定。在使用过程中，若出现错报漏报或是超前报站情况，司机能够经过按键进行更改，从而达成正确报站。
本设计要求利用AT89C51作为主控芯片完成主控电路设计，辅助电路要求包含语音电路、显示电路、电源电路、按键模块电路等。
2 方案设计
2.1 基础原理
本系统使用八位单片机作为控制器件。当系统进行语音再生时，单片机控制语音合成电路中语音芯片来读取其外接存放器内部语音信息，并合成语音信号，再经过语音输出电路，进行语音报站和提醒。同时，单片机经过程序读取文字信息，送入液晶显示模组来进行站数和站名显示。当汽车抵达某站时，司机或乘务人员经过键盘来控制系统进行工作。而且，系统含有依据公交车行驶方向确定报站次序功效（司机或乘务人员能够经过按键来控制）。当系统进行语音录制时，语音信号经过语音录入电路送给语音合成电路中语音芯片，由语音芯片进行数据处理，并将生成数字语音信息存放到语音存放芯片中，从而建立语音库[3]。
2.2 基础系统框图

单片机

晶振
语音提醒模块

复位
文字显示模块

电源
存放器
键盘接口模块

图2.1 系统组成结构
2.3 系统关键电路介绍
微控制器选择现在市场上常见Intel生产AT89C51单片机作为主控芯片,同时, AT89C51系统还需要外接晶振和复位电路。
语音提醒模块选择ISD4004系列语音芯片，外接话筒和音箱组成语音录制和播放电路。其中，音箱由音频功率放大器LM386驱动。
文字显示模组采取12864液晶屏作为显示单元，其驱动芯片为带有汉字字库ST7920控制器系列。模组使用ST7920作为控制器和行驱动器，同时使用ST7921作为列驱动器。和单片机连接，我们采取并行间接访问方法。

话筒
音频功率放大器
语音芯片
电源
单片机
音箱

录音

放音

驱动

控制

图2.2 语音提醒模块组成结构
　　键盘接口电路采取独立按键设计，经过触发器来消除按键抖动。
　　电源采取LM2576作为稳压器件，将公交车上+24V直流电压转变为+5V直流电压。LM2576是NS生产3A电流输出降压开关型稳压集成芯片，能够很好地处理LM7805因输入电压过高而发烧量较大问题。
3 硬件电路设计
公交车语音报站系统关键由四个部分组成，即主控电路、按键模块、语音电路、汉字显示电路。各部分电路设计在本章中做了具体说明。
3.1 主控电路设计
3.1.1 相关AT89C51单片机
AT89C51单片机结构框图图3.1所表示。它关键由下面多个部分组成：1个8位中央处理单元（CPU）、片内Flash存放器、片内RAM、4个8位双向可寻址I/O口、1个全双工UART（通用异步接收发送器）串行接口、2个16位定时器/计数器、多个优先级嵌套中止结构，和一个片内振荡器和时钟电路。在AT89C单片机结构中，最显著特点是内部含有Flash存放器，而在其它方面结构，则和Inter企业8051结构没有太大区分。
外部中止

ETC
定时器1
定时器0
片内
Flash
存放器

计数器
输入
片内
RAM
中止控制

CPU

串行端口
4I/O端口
总线控制
振荡器

P0 P1 P2 P3
RXD
TXD

图3.1 AT89C单片机结构框图
1） AT89C51芯片关键性能
a.和MCS-510
b.4K字节可编程闪烁存放器， 寿命：1000次写/擦循环数据保留时间：
c.全静态工作：0Hz-24Hz
d.三级程序存放器锁定
e.128*8位内部RAM
f.32可编程I/O线
g.两个16位定时器/计数器
h.6个中止源
i.可编程串行通道
j.片内振荡器和时钟电路
另外，AT89C51是用静态逻辑来设计，其工作频率可下降到0Hz，并提供两种可用软件来选择省电方法——空闲方法（Idle Mode）和掉电方法（Power Down Mode）。在空闲方法中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中止系统全部继续工作。在掉电方法中，片内振荡器停止工作，因为时钟被“冻结”，使一切功效全部暂停，故只保留片内RAM中内容，直到下一个硬件复位为止[4]。
2）引脚功效说明
AT89C51引脚图及实物图图3.2所表示:

图3.2 AT89C51单片机实物图级引脚排列图
VCC：供电电压。
VSS：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8个TTL门电流。当P1口管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存放器，它能够被定义为数据/地址低八位。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外部必需被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻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，这是因为内部上拉缘故。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻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，且作为输入。并所以作为输入时，P2口管脚被外部拉低，将输出电流。这是因为内部上拉缘故。P2口当用于外部程序存放器或16位地址外部数据存放器进行存取时，P2口输出地址高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存放器进行读写时，P2口输出其特殊功效寄存器内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，因为外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是因为上拉缘故。P3口也可作为AT89C51部分特殊功效口，以下表所表示：
口管脚 备选功效
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中止0）
P3.3 /INT1（外部中止1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存放器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存放器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收部分控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存放器时，地址锁存许可输出电平用于锁存地址地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率1/6。所以它可用作对外部输出脉冲或用于定时目标。然而要注意是：每当用作外部数据存放器时，将跳过一个ALE脉冲。如想严禁ALE输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在实施MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。假如微处理器在外部实施状态ALE严禁，置位无效。
/PSEN：外部程序存放器选通信号。在由外部程序存放器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存放器时，这两次有效/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存放器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存放器。注意加密方法1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存放器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器输入及内部时钟工作电路输入。
XTAL2：来自反向振荡器输出
3.1.2 振荡器电路设计
89系列单片机内部振荡器电路图3.3所表示，由一个单级反相器组成。XTAL1为反相器输入，XTAL2为反相器输出。能够利用它内部振荡器产生时钟，只要在XTAL1和XTAL2引脚上外接一个晶体及电容组成并联谐振电路，便组成一个完整振荡信号发生器，图3.5示，此方法称为内部方法。
另一个使用方法图3.4示，由外部时钟源提供一个时钟信号到XTAL1端输入，而XTAL2端浮空。在组成一个单片机应用系统时，多数采取图3.5所表示方法，这种方法结构紧凑，成本低廉，可靠性高。
振荡器等效电路图3.5上部所表示。在图中给出了外接元件，即外接晶体及电容C1，C2，并组成并联谐振电路。在电路中，对电容C1和C2值要求不是很严格，假如用高质晶振，则不管频率为多少，C1，C2通常全部选择30pF。有时，在一些应用场所，为了降低成本，晶体振荡器可用陶瓷振荡器替换。假如使用陶瓷振荡器，则电容C1，C2值取47pF。

XTAL2
XTAL1
内部定时
/PD
400
D1
D2
Q1
Rf
Q2
VCC
Q3
Q4

图3.3 AT89C51单片机内部振荡器电路

XTAL2
XTAL1
GND
NC
CMOS门
外部振荡信号

图3.4 外部时钟接法

XTAL1
XTAL2
89系列单片机
GND
内部定时
VCC
/PD
Rf
石英晶体或
陶瓷振荡器

C1
C2

图3.5 片内振荡器等效电路
通常，在单片机中对所使用振荡晶体参数要求以下：
ESR（等效串联电阻）：依据所需频率按图3.6选择。
C0（并联电容）：最大7.0pF。
CL（负载电容）：30pF+3pF。
通常，其误差及温度改变范围要按系统要求来确定。
在本设计中，采取是内部方法，即图3.5所表示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接一个12MHZ晶振及两个47pF电容组成[6]。

600
500
400
300
200
100
0 4 8 12 16

图3.6 ESR和频率关系曲线
3.1.3 复位电路设计
89系列单片机和其它微处理器一样，在开启时候全部需要复位，使CPU及系统各部件处于确定初始状态，并从初始状态开始工作。89系列单片机复位信号是从RST引脚输入到芯片内施密特触发器中。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期），则CPU就能够响应并将系统复位。复位时序图3－7所表示，因外部复位信号是和内部时钟异步，所以在每个机器周期S5P2全部对RST引脚上状态采样。当在RST端采样到“1”信号且该信号维持19个振荡周期以后，将ALE和/PSEN接成高电平 ，使器件复位。在RST端电压变低后，经过1-2个机器周期后退出复位状态，重新开启时钟，并恢复ALE和/PSEN状态。假如在系统复位期间将ALE和/PSEN引脚拉成低电平，则会引发芯片进入不定状态。
| S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 |
RST：
INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST
ALE：
/PSEN：
P0：
11振荡周期
19振荡周期

图3.7 内部复位定时时序
1） 手动复位
手动复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。通常采取措施是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则VCC+5V电平就会直接加到RST端。因为人动作很快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，确保能满足复位时间要求。手动复位电路图3.8所表示。

Vcc

AT89C51
RST

GND
8.2k
10uF
+
Vcc

图3.8 手动复位电路

2） 上电复位
AT89C51上电复位电路图3.9所表示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至VCC端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，因为在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1uF。
上电复位过程是在加电时，复位电路经过电容加给RST端一个短暂高电平信号，此高电平信号伴随Vcc对电容充电过程而逐步回落，即RST端高电平信号必需维持足够长时间。
上电时，Vcc上升时间约为10ms，而振荡器起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。
在图3.8复位电路中，当Vcc掉电时，肯定会使RST端电压快速下降到0V以下，不过，因为内部电路限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“1”态。
假如系统在上电时得不到有效复位，则在程序计数器PC中将得不到一个适宜初值，所以，CPU可能会从一个未被定义位置开始实施程序。

Vcc

AT89C51
RST

8.2k
10uF
+
Vcc
GND

图3.9 上电复位电路
3） 复位后寄存器状态
当系统复位时，内部寄存器状态如表3.1所列，即在SFRS中，除了端口锁存器、堆栈指针SP和串行口SBUF外，其它寄存器全部清0，端口锁存器复位值为0FFH，堆栈指针值为07H，SBUF内为不定值。内部RAM状态不受复位影响，在系统上电时，RAM内容是不定。
表3.1 各特殊功效寄存器复位值
专用寄存器
复位值
专用寄存器
复位值
PC
0000H
TCON
00H
ACC
00H
B
00H
PSW
00H
SP
07H
DPTR
0000H
P0-P3
FFH
IP
×××00000B
IE
0××00000B
TMOD
00H
TH0
00H
TL0
00H
TH1
00H
TL1
00H
SCON
00H
SBUF
不定
PCON（CHMOS）
0×××0000B
在本设计中复位电路采取是上电复位，即图3.9所表示
3.1.4 单片机最小系统
图3.10所表示 AT89C51单片机最小系统复位和晶振图

图3.10 单片机晶振复位电路图
3.2 语音模块电路设计
ISD4004系列语音芯片工作电压为+3V,单片录放时间8到16分钟,音质好,适适用于移动电话及其它便携式电子产品中。芯片采取CMOS 技术,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闪烁存放陈列。芯片设计是基于全部操作必需由微控制器控制,操作命令可经过串行通信接口(SPI或Microwire)送入。芯片采取多电平直接模拟量存放技术, 每个采样值直接存放在片内闪烁存放器中,所以能够很真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了通常固体录音电路因量化和压缩造成量化噪声和金属声。采样频率能够是4.0,5.3,6.4或8.0kHz，频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存放器中,可在断电情况下保留一百年(经典值),可反复录音十万次。
3.2.1 ISD4004芯片内部结构
ISD4004芯片内部逻辑结构组成图3.11所表示

图3.11 ISD4004内部结构
3.2.2 芯片引脚描述
1）电源(VCCD,VCCA) 芯片内部数字电路电源正极引脚和模拟电路电源正极引脚。为使噪声最小,芯片数字电路和模拟电路使用不一样电源供电,而且分别引到外封装不一样管脚上,数字和模拟电源端最好分别走线,尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽可能靠近器件。
2）地线(VSSD,VSSA) 芯片内部数字电路电源地线和模拟电路电源地线引脚。芯片数字电路和模拟电路也要使用不一样地线。
3）同相模拟输入(ANA IN+) 录音信号同相输入端。输入放大器可用单端或差分驱动。单端输入时,信号由耦合电容输入,最大幅度为峰-峰值32mV,耦合电容和本端3KΩ电阻输入阻抗决定了芯片频带低端截止频率。差分驱动时,信号最大幅度为峰-峰值16mV。
ISD4004芯片实物图和引脚图分别图3.12 、图3.13所表示

图3.12 ISD4004实物图

图3.13 ISD4004引脚图
4）反相模拟输入(ANA IN-) 差分驱动时,这是录音信号反相输入端。信号经过耦合电容输入,最大幅度为峰-峰值16mV。
5）音频输出(AUD OUT) 提供音频输出,可驱动5KΩ负载。
6）片选(SS)此端为低,即向ISD4004芯片发送指令，两条指令之间为高电平。
7）串行输入(MOSI) 此端为串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端,以供输入。
8）串行输出(MISO) 此端为串行输出端，芯片未被选中时,本端呈高阻态。
9）串行时钟(SCLK) 时钟输入端,由主控制器产生,用于同时MOSI 和MISO数据传输。数据在SCLK上升沿锁存到芯片,在下降沿移出芯片。
10）中止() 本端为漏极开路输出。芯片在任何操作(包含快进)中检测到EOM或OVF时,本端变低并保持。中止状态在下一个SPI周期开始时清除。中止状态也可用RINT指令读取（OVF标志指示芯片录/放操作已抵达存放器末尾；EOM标志只在放音中检测到内部EOM标志时,此状态位才置1）。
11）行地址时钟(RAC) 漏极开路输出。每个RAC周期表示芯片存放器操作进行了一行(ISD4004系列中存放器共2400行)。该信号保持高电平175ms,低电平25ms。快进模式下,RAC 218.75μs是高电平，31.25μs为低电平。该端可用于存放管理技术。
12）外部时钟(XCLK) 本端内部有下拉元件。芯片内部采样时钟在出厂前已调校,误差在1%以内。商业级芯片在整个温度和电压范围内, 频率改变在2.25%以内。工业级芯片在整个温度和电压范围内,频率改变在4%以内,此时提议使用稳压电源。若要求更高精度,可从本端输入外部时钟。因为内部防混淆及平滑滤波器已设定,故上述推荐时钟频率不应改变。输入时钟占空比无关紧要,因内部首优异行了分频。在不外接时钟时,此端必需接地。
13）自动静噪(AM CAP) 当录音信号电平下降到内部设定某一阈值以下时,自动静噪功效使信号衰弱,这么有利于滤除无信号(静音)时噪声。通常本端对地接1µF电容,组成内部信号电平峰值检测电路一部分。检出峰值电平和内部设定阈值作比较,决定自动静噪功效翻转点。大信