C8051F單片機實驗系統(tǒng)設計方案

2. 5 A／D和D／A模塊
C8051F020有一個片內(nèi)12位ADC(ADCO)和一個8位ADC(ADCl)，通道輸入多路選擇開關(guān)和可編程增益放大器。
ADC的電壓基準可以在模擬電源電壓(AV+)和一個外部VREF引腳之間選擇。A／D轉(zhuǎn)換有4種啟動方式：軟件命令、定時器2溢出、定時器3溢出和外部信號輸入。這種靈活性允許用軟件事件、外部硬件信號或周期性的定時器溢出信號觸發(fā)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束由一個狀態(tài)位指示，或者產(chǎn)生中斷(如果中斷被使能)。在轉(zhuǎn)換完成后，12位或8位轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)字被鎖存到兩個特殊功能寄存器中。這些數(shù)據(jù)字可以用軟件控制為左對齊或右對齊。
C805lF020內(nèi)部有兩個片內(nèi)12位電壓方式數(shù)／模轉(zhuǎn)換器(DAC)。每個DAC的輸出擺幅均為0 V到(VREF-1LSB)，對應的輸入碼范圍是Ox000到OxFFF。C8051F020的VREF引腳可以由內(nèi)部電壓基準或一個外部源驅(qū)動。如果使用內(nèi)部電壓基準，為了使DAC輸出有效，該基準必須被使能。
本文設計了利用A／D和D／A模塊進行簡單的語音信號的存儲和回放，基本思想是將模擬語音信號經(jīng)過前置放大和濾波電路的處理，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器A／D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過單片機控制存儲在存儲器中，回放時，由單片機控制將數(shù)據(jù)從存儲器中讀出，然后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器D／A轉(zhuǎn)換成模擬信號，經(jīng)放大在揚聲器或耳機上輸出語音。音頻前置放大和濾波電路如圖5所示。

3 結(jié)束語
本開發(fā)系統(tǒng)采用MCU+FPGA結(jié)構(gòu)，單片機負責過程控制和數(shù)據(jù)處理，F(xiàn)PGA實現(xiàn)各種外設的接口，同時FPGA還可以為單片機提供存儲器和I／O口等資源。由于電路中具有數(shù)字部分和模擬部分，在PCB制板時特別注意抗干擾處理，例如加去耦電容、數(shù)字地和模擬地一點連接、數(shù)字電源和模擬電源隔離等措施。
需要注意的是，采樣后的數(shù)字語音信號由于數(shù)據(jù)量很大，為了節(jié)省存儲空間，可以采取相應的編碼技術(shù)去除冗余度，回放的語音質(zhì)量性噪比(RSN)較高。系統(tǒng)采用3．3 V供電單片機，功耗降低50％左右。通過配置內(nèi)部寄存器和外部時鐘切換電路，可靈活配置系統(tǒng)時鐘。通過單片機內(nèi)部交叉開關(guān)的配置，設計者可以實現(xiàn)數(shù)字和模擬外設的引腳分配和器件的使能。經(jīng)過測試，各模塊均能夠達到設計要求，具有良好的可擴展性和穩(wěn)定性，適合作為電子設計大賽和電子愛好者的開發(fā)用板。