AT89C2051是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元,AT89C2051單片機(jī)在電子類產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用.
　　在工業(yè)生產(chǎn)控制、科技農(nóng)業(yè)、科研測(cè)量、體育運(yùn)動(dòng)等應(yīng)用各種機(jī)械、電子、電氣技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng),現(xiàn)都有大量的閃爍指示燈、數(shù)碼管、蜂鳴器、單音警報(bào)器等提醒裝置.指示燈的多少幾乎與所用設(shè)備的復(fù)雜和精密程度成正比.在各大工礦企業(yè)、交通樞紐、公安消防、軍事基地等的中央控制調(diào)度室里,巨大的不斷閃爍的監(jiān)控流程示意圖墻成為當(dāng)今大工業(yè)時(shí)代的象征.
　　目前許多家大型工業(yè)企業(yè)的調(diào)度通過(guò)科技革新、技術(shù)改造,已逐步引進(jìn)多點(diǎn)巡檢語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)與原設(shè)備接口,在不對(duì)原設(shè)備、系統(tǒng)作任何改動(dòng)的情況下加接語(yǔ)音功能,使原本眼花撩亂的指示燈和嘟嘟聲響成一片的蜂鳴器都變成了直接用語(yǔ)言播報(bào)事況狀態(tài)的明確提示.廠方為慎重起見(jiàn),先從最常用的幾個(gè)控制點(diǎn)開(kāi)始,制作了"四路巡檢語(yǔ)音系統(tǒng)",語(yǔ)音總長(zhǎng)度不到20秒,只錄上原指示燈標(biāo)示的告警文字,使用一段時(shí)間后感覺(jué)效果極好.原來(lái)出現(xiàn)情況時(shí)只是指示燈閃燈、蜂鳴器響,調(diào)度人員還需要認(rèn)真查看其對(duì)應(yīng)的文字標(biāo)識(shí),現(xiàn)在則不用"看"和"找"的過(guò)程,就可以聽(tīng)到事故點(diǎn)播報(bào),提高了反應(yīng)速度和準(zhǔn)確性,也減輕了調(diào)度人員的疲勞程度.之后廠方又增加了語(yǔ)音內(nèi)容,將解決該路問(wèn)題的做法,如"二號(hào)油閥超壓,請(qǐng)檢查五號(hào)油管"等也一并錄入,這樣又進(jìn)一步提高了工作效率,受到極大歡迎.現(xiàn)在廠方開(kāi)始全面推廣使用該技術(shù),巡檢點(diǎn)數(shù)增加到24路、48路,語(yǔ)音長(zhǎng)度提高到2~16分鐘.
　　多路巡檢語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)是將原設(shè)備的指示燈或蜂鳴器信號(hào)取出,經(jīng)光電耦合器隔離,由單片機(jī)處理控制,對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)不同的語(yǔ)音段內(nèi)容,由語(yǔ)音芯片及其功放喇叭播報(bào)出來(lái).巡檢系統(tǒng)的每段語(yǔ)音均可由用戶自行錄制、更改、增加、刪除,如果多路同時(shí)報(bào)警,還能按優(yōu)先級(jí)自動(dòng)排序播放:當(dāng)一段語(yǔ)音正在播報(bào)時(shí),其它路報(bào)警將自動(dòng)存儲(chǔ),直到該段播完后再按先后順序播放;如果有一路一直在報(bào)警,則該段語(yǔ)音一直循環(huán)播放.
　　附圖示出了一個(gè)四路巡檢系統(tǒng)的電路原理圖.該系統(tǒng)采用ATMEL公司的AT89C2051芯片作為主控單片機(jī),語(yǔ)音芯片采用ISD公司的ISD1420.為了不影響原設(shè)備的任何性能,也為了方便連接安裝,減少各種電氣干擾,該系統(tǒng)的輸入端均采用光電耦合器隔離,檢測(cè)端可以方便地連接到幾乎任何位置的發(fā)光管、低壓指示燈、有源蜂鳴器等,一旦檢測(cè)端加上電壓(即原設(shè)備的指示燈亮、閃爍或蜂鳴器響),光耦即輸出低電平,觸發(fā)單片機(jī).

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　附圖

　　單片機(jī)AT89C2051是一片內(nèi)含2K可擦寫(xiě)程序存儲(chǔ)器的集成電路,僅20根引腳,使用MCS-51語(yǔ)言編寫(xiě)控制程序.它是整個(gè)電路的控制,負(fù)責(zé)上電初始化、檢測(cè)端口、排除干擾及誤動(dòng)觸發(fā)、控制并管理語(yǔ)音芯片等工作.平時(shí),單片機(jī)一直在掃描查詢A、B、C、D四個(gè)端子,一查到有端口變成低電平即按照收到的先后順序存儲(chǔ)起來(lái),然后再查詢語(yǔ)音芯片的工作狀態(tài),如果語(yǔ)音芯片處于空閑(未放音)狀態(tài),即去觸發(fā)語(yǔ)音芯片某段的放音;如果查到語(yǔ)音芯片不在放音狀態(tài),則等待到語(yǔ)音芯片處于空閑狀態(tài).
　　ISD1420是20秒可任意分段錄放語(yǔ)音芯片,設(shè)計(jì)中需要分成四段,每段的錄放音時(shí)間不限.ISD1420內(nèi)置了多種工作模式,在手動(dòng)控制使用時(shí)多設(shè)成"地址模式"(A6、A7地址有一位是低電平),每段語(yǔ)音由語(yǔ)音段的8位起始地址決定,錄放音時(shí)間一般需要平均分配,如分四段,每段5秒.這種方式涉及的引腳多(達(dá)11個(gè)引腳),應(yīng)用上也受很多限制.該系統(tǒng)由于有單片機(jī)控制,被置成操作模式(A6、7全接成高電平),僅需要5個(gè)引腳就可以實(shí)現(xiàn)任意分段的錄音、放音.在錄音狀態(tài)下,用戶按AN鍵,即從00地址開(kāi)始錄音,松開(kāi)按鍵時(shí)停止錄音,芯片自動(dòng)插入EOM標(biāo)志.由于語(yǔ)音芯片的A4端被單片機(jī)控制,其內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器不復(fù)位,用戶再按鍵時(shí)又從下一個(gè)地址開(kāi)始連續(xù)錄音,因此四段錄音的時(shí)間長(zhǎng)度可由用戶需要任意確定,直到芯片錄滿溢出停止.在放音狀態(tài)下,單片機(jī)以快速信息檢索方式控制語(yǔ)音芯片,例如需要播放第三段,單片機(jī)從A0端輸入一個(gè)低電平,語(yǔ)音芯片的內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器即跳到下一段錄音,同時(shí)控制A4端不讓地址計(jì)數(shù)器復(fù)位,如此跳到第三段,再置PE端為低電平,即開(kāi)始放間第三段,第三段語(yǔ)音結(jié)束時(shí)自動(dòng)停止.
　　由于ISD1420芯片沒(méi)有忙信號(hào)輸出端,單片機(jī)無(wú)法直接判別語(yǔ)音芯片所處的狀態(tài),因此由三極管Q1的基極檢測(cè)語(yǔ)音芯片的喇叭推動(dòng)端.當(dāng)播放語(yǔ)音時(shí)SP+端直流電位達(dá)到約1.5V,語(yǔ)音結(jié)束時(shí)回到0V,此檢測(cè)信號(hào)送給單片機(jī)作"忙信號(hào)"判斷.
　　ISD1420芯片可以用接好的駐極體話筒直接由用戶講話錄錄,如果需要音質(zhì)效果,可以由播音員在錄音棚內(nèi)錄好,通過(guò)計(jì)算機(jī)和ISD1425編程拷貝機(jī)將這些語(yǔ)音錄制到語(yǔ)音芯片中,再將芯片插到該系統(tǒng)中只做放音使用,這樣會(huì)達(dá)到相對(duì)較為理想的語(yǔ)音播報(bào)效果.
　　由于整個(gè)電路板僅一張名片大小,可以將其安裝在市售的有源音箱內(nèi)部.因?yàn)槭惺鄣挠性匆粝洳粌H外觀漂亮大方、款式多樣、功率有大有小,而且該語(yǔ)音電路板需要的直流電源、電源開(kāi)關(guān)、音量音調(diào)調(diào)節(jié)器、音頻功率放大器、喇叭音箱等在有源音箱中全都是現(xiàn)成的,只要從有源音箱中找到12V直流電源、功放輸入端等接入該電路板,一臺(tái)美觀、實(shí)用的"四路巡檢語(yǔ)音播報(bào)器"即告完成.
　　同樣的電路結(jié)構(gòu)還可以設(shè)計(jì)成24路或更多路的自動(dòng)巡檢語(yǔ)音播報(bào)器.