- Nguồn cho 89C51:
1.3.6 Giới thiệu IC thu và phát tiếng nó
Giới thiệu IC ISD 1420
ISD 14XX là IC thu phát ngữ âm thời gian thu và phát ngữ âm phụ thuộc vào 2 số cuối nếu là ISD 1416 thì thời gian thu là 16s, còn ISD 1420 thì thời gian thu phát là 20s. Đặc điểm nổi bật của IC này là dùng kỹ thuật lưu trữ trực tiếp tín hiệu tương tự tất cả các mạch cần thiết cho tín hiệu tương tự như mạch khuếch đại, các mạch điều khiển số.... đều được chứa trong IC.
ISD 1420 không dùng các bộ ADC và DAC mà thay vào đó là kỹ thuật CMOS EPROM công suất thấp và chứa dữ liệu lấy mẫu như một mức tương tự trong mỗi ô nhớ. Như vậy mỗi mẫu dữ liệu chỉ cần duy nhất một ô nhớ trong EPROM. Do sử dụng EPROM nên có thể đọc ghi dữ liệu dễ dàng và chất lượng tín hiệu đạt được rất cao. Mặt khác dữ liệu ghi vào trong ROM thì không mất đi khi mất nguồn diện cung cấp.
Sơ đồ chân:
- Chân 1.2.3.4.5.6.9.10 (A0 – A7): là địa chỉ ngõ vào
- Chân 27 : là đầu ghi âm REC ở mức cao thì ghi âm, REC xuống mức thấp ngừng ghi âm.
- Chân 24: (PLAYER) là đầu kích phát âm ở sườn lên.
- Chân 23: (PLAYL) kích mức điện phát âm, từ mức điện thấp biến thành mức điện cao thì IC bắt đầu phát âm.
- Chân 17: là đầu vào MICRO, bên trong được nối với bộ tiền khuếch đại, micro nối ngoài nên thông qua các tụ điện nối tiếp ghép với nó.
- Chân 18: là đầu vào gốc chuẩn MICRO REF, đây là đầu vào chiều ngược của bộ tiền khuếch đại.
- Chân 19: là chân điều khiển độ lợi AGC. - Chân 14 và 15: là 2 đầu ra loa SP+, SP-. Đầu ra này có thể kích các loa trên 8Ω. - Chân 25: là chân TEST, chân này nên nối đất. - Chân 26: là xung nhịp đồng hố XCLK.
Đặc tính kĩ thuật
- Vi mạch đơn thu/ phát tiếng nói sử dụng dễ dàng
- Chất lượng cải tạo âm thanh tiếng nói một cách tự nhiên
- Có thể điều khiển bằng máy tính hoặc chuyển mạch thông thường chế độ phát có thể kích thích bằng mức hay cạnh.
- Lưu trữ được 20 giây âm thanh.
- Lưu trữ thông tin không cần nguồn nuôi.
- Có thể đánh dấu toàn bộ vùng nhớ để xử lí nhiều thông điệp. - Mạch tạo xung clock có sẵn bên trong chíp.
- Có sẵn AGC.
- Nguồn đơn cung cấp điện áp là +5V. - Tốc độ lấy mẫu input là 3.4 KHz. - Băng thông 3.4 KHz.
ISD 1420 cung cấp giải pháp thu phát âm thanh chất lượng, có bộ tiền khuếch đại Microphone, mạch AGC, mạch lọc tinh chế tinh chế tín hiệu và mạch khuếch đại tín hiệu ra loa. Thêm vào đó các mạch ISD 1420 hoàn toàn tương thích với các bộ vi xử lí và bộ vi điều khiển, cho phép thực hiện các tác vụ đánh địa chỉ và phát thông điệp phức tạp.
Các thông báo sau khi thu được lưu vào bộ nhớ, không bay hơi trên các mạch khiến cho việc lưu trữ các thông báo không cần đến nguồn nuôi liên tục. Bộ nhớ đa cấp của ISD 1420 cho phép tái tạo âm thanh tự nhiên trên cùng một vi mạch. Công nghệ lưu trữ đa mức ISD 1420 đạt được phương pháp lưu trữ có mật độ cao gấp 8 lần, so với bộ nhớ số phức tạp, mạch tích hợp ISD 1420 chứa tất cả các chất năng cần thiết cho công việc thu và phát tiếng nói có chất lượng cao. Bộ khuếch đại khử nhiểu microphone và các mạch điều chỉnh độ lợi (AGC) cho phép thu được các âm thanh chất lượng lớn hay nhỏ.
ISD1420 điều khiển loa qua các ngõ suất vi sai. Điều này làm tăng biên độ lên 4 lần và do đó không cần dùng tụ hay mạch khuếch đại ngõ xuất.
ISD 1420 có dãy ô nhớ chia thành 160 đoạn (segments). Các địa chỉ A0÷A7 cho phép truy cặp đến từng đoạn. Do đó dễ dàng định vị thông báo. Khả năng định vị này cho phép tuy xuất đến từng đoạn của dãy tín hiệu analog được chứa.
Nguyên lí hoạt động
Tín hiệu từ microphone được kết nối điện dung với đầu vào bộ tiền khuyến đại. Bộ tiền khuếch đại được chỉnh tự động bằng mạch AGC mạch này sẽ điều chỉnh bộ tiền khuếch đại tương ứng với độ lớn của tín hiệu vào và tần số này còn điều khiển bộ lọc để khử nhiểu và các tín hiệu không mong muốn nằm ngoài băng thông.
Tín hiệu analog sau khi được điều khiển khuyến đại và lọc sẽ được đưa qua bộ truyền nhận (analog transceiver) ở chế độ thu, ngõ vào chế độ phát, nó lấy ngõ vào từ dãy bộ nhớ analog và gửi đến ngõ xuất cuả bộ lọc.
Mạch định thì bên trong (timingcircuit internal) của ISD 1420 đồng bộ hoạt động của dãy bộ nhớ analog và bộ tryền nhận analog đồng thời sinh ra xung clock lấy mẫu. Tín hiệu âm thanh được lấy mẫu xung này ở tần số 8 Khz (đủ cho băng
thông tiếng nó 3.4 Khz) và được chứa trong các ô nhớ như một điện áp. Trong lúc phát các ô nhớ được lấy mẫu và gửi ra các ngõ xuất có bộ lọc thông qua bộ truyền nhận analog. Tín hiệu hiệu sau khi nhận đuợc gửi tới bộ dồn kênh analog nó sẽ chọn một trong hai đầu ra để điều khiển bộ khuếch đại công suất. Ở chế độ phát các tín hiệu được lưu trữ sẽ chọn lọc khuếch đại và đưa ra loa. Khi không ở chế độ thu cũng như phát bộ dồn kênh sẽ chọn một ngõ vào hỗ trợ là nguồn tín hiệu điều này cho phép ta lợi dụng bộ khuếch đại khi ISD 1420 ở trạng thái nghỉ.
Bất cứ khi nào ISD1420 bị tàn phá (quá 20s thu/ phát) bộ điếm địa chỉ ở mức đếm tối đa của nó (9FH) và sinh ra xung EOM (End of message). Ngõ CE tích cực sẻ không khởi động lại thiết bị cho đến khi PD thu xong một chu kì cao thấp.
Chú ý: khi thu đa thông báo việc kết thúc một thông báo thực hiện bằng cách
cấm CE trong khi giữ ở mức thấp. Điều dó sẽ ngăn cản bộ đếm địa chỉ reset về zero lúc bắt đầu thông báo tiếp theo. Khi EOM phát ra xung Low khi bị tràn thì PD cũng lên mức High để reset con trỏ địa chỉ về đầu vùng nhớ lưu trữ âm thanh.
CE: Chip Enable Input – ngỏ nhập cho phép hoạt động. Sau một thời gian SetUp (300ms) địa chỉ các ngõ thu /phát sẽ được cài đặt xuống của xung này. Khi chân này ở mức cao thì IC này bị cấm và ngõ vào hỗ trợ sẽ được chọn như một ngõ nhập cho bộ khuếch đại công suất ra.
Chú ý: Khi thu phát thì phải đưa CE xuống mức thấp các ngõ nhập địa chỉ và
ngõ nhập thu phát được cài ở cạnh xuống của CE khi CE ở mức cao thì mạch không hoạt động.
P/R: (Playback/Record)là ngõ nhập thu phát trạng thái của ngõ vào này sẽ được cài ở cạnh xuống CE (song song với các ngõ vào địa chỉ A0 –A7).
• Khi P/R = 1 thì chọn chu kỳ phát • Khi P/R = 0 thì chọn chu kỳ thu
Đoạn thông báo thu phát sẽ bắt đầu địa chỉ đã được cài đặt khi CE xuống mức thấp và kết thúc khi có xung ở chân EOM. Bit EOM sẽ được tự động chèn vào khi đang thu lúc vùng lưu trữ đầy hoặc khi hoạt động thu kết thúc do PD lên cao hoặc CE lên cao.
Nếu có đa thông báo được thu thì các xung thấp của các thông báo được lưu trữ và phát liên tục.
EOM (End of message output): Ngõ xuất báo hiệu hết thông điệp. Cuối mỗi thông điệp trong bộ nhớ được tự động chèn vào một dấu EOM và dấu này tồn tại ở đó cho đến lúc bị ghi đè lên một chu kỳ phát lại. Ngõ xuất sẽ xuất ra xung low trong một thời gian có độ rộng xung tối thiểu là 125ms tại cuối mỗi thông điệp hoặc tràn bộ nhớ. Nếu nguồn cung cấp dưới 3,5V thì EOM sẽ đi xuống và đặt IC ở chế độ phát điều này ngăn ngừa mạch thu khi điều kiện năng lượng không đạt.
MIC (Microphone Input): Ngõ nhập microphone, chân này được nối qua cả tụ điện và điện trở do nhà sản xuất đưa ra. Loại Electret Microphone chất lượng tốt hơn cả trở kháng của nó khoảng 1K độ nhạy 64 dB đáp ứng tần số từ 50Hz - 80Hz . Nếu tỉ số S/N lớn hơn 4 dB thì ngõ nhập Mic này chuyển tín hiệu đến bộ khuếch đại từ 15dB – 24dB.
AGC (Automatic Gain Control): Ngõ nhập tự động điều chỉnh độ lợi một cách linh hoạt cho độ lợi của bộ khuếch đại nhằm cân bằng với nhiều ngõ nhập khác nhau của microphone. Điện áp đỉnh xuất ra ở bộ tiền khuếch đại sẽ được phát hiện và nạp vào tụ điện bên ngoài. Thời gian nạp của tụ đến một mức nào đó mà nó sẽ bắt đầu giảm độ lợi của bộ tiền khuếch đại. Thời gian nghỉ của AGC được xác định bằng một điện trở mắc song song với tụ điện này. Tóm lại ngõ nhập ACG cho phép thu lại các âm thanh có cường độ biến đổi.
ANAOUT (Analog Output): Ngõ xuất tương tự chân này là là ngõ của bộ tiền khuếch đại cấp cho người sử dụng. Độ lợi tối đa khoảng 24dB đối với các mức tín hiệu nhỏ.
ANAIN (Analog Input): Ngõ nạp tương tự chân này có 2 vai trò:
Chân ANAOUT của tiền khuếch đại có thể được nối ANAIN qua một tụ điện bên ngoài nếu thu qua đường microphone. Ở chân này có thể cho phép cắt bổ sung tần số thấp cuối băng thông.
Chân này có thể dùng để nhập các tín hiệu tương tự khác nhau ngoài tín hiệu từ microphone.
XCLK (External Clock Intput): Ngõ nhập xung từ bên ngoài SP+ /SP-: ngõ xuất ra loa dạng vi sai có thể xuất ra loa có trở kháng lên đến 160 công suất tối đa giữa 2 chân này là 50mW không cần thêm tụ điện. Tuy nhiên thiết bị có thể dùng ngõ xuất đơn thì phải dùng thêm tụ điện AC và công suất bị suy hao khoảng 12mW. Sơ đồ thu phát thông báo:
Hình 1.20: Sơ đồ thu phát thông báo
Chỉ cần mắc các linh kiện theo đúng sơ đồ trên là có thể thu phát một thông báo các chỉ số của linh kiện là do nhà sản xuất đưa ra.
Để thu một thông báo:
Đầu tiên đặt địa chỉ của thông báo cần thu sau đó ấn công tắc S3 để thu. Ta có thể bằng cách nói vào microphone hoặc sử dụng băng tape recorder. Muốn chấm dứt thu thì nhả công tắc S3 muốn thu một đoạn khác thì làm tương tự nhưng phải thay đổi địa chỉ. Khi thu thì chân RECLED tích cực và LED sẽ sáng.
Hình 1.21: Giản đồ thu một thông báo
Để phát một thông báo:
Đầu tiên đặt địa chỉ của thông báo cần phát sau đó ấn công tắc S1 hoặc S2. Nếu ấn công tắc S1 thì phải giữ, còn ấn công tắc S2 thì không cần giữ. Đây chính là sự khác nhau giữa chân PLAYL và chân PLAYE khi phát hết một thông báo thì chân RECLED sẽ xuất ra một xung kích cạnh xuống làm cho LED sáng lên rồi tắt.