公交车站自动报站器的设计
电源 (VCCA,VCCD)：为使噪声最小,芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线,并且分别引到外封装的不同管脚上,模拟和数字电源端最好分别走线,尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽量靠近器件。
地线(VSSA,VSSD)：芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线。
同相模拟输入(ANA IN+)： 这是录音信号的同相输入端。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,耦合电容和本端的3KΩ电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。差分驱动时,信号最大幅度为峰峰值16mV，为ISD33000系列相同。
反相模拟输入(ANA IN-)：差分驱动时,这是录音信号的反相输入端。信号通过耦合电容输入,最大幅度为峰峰值16mV
音频输出(AUD OUT)：提供音频输出,可驱动5KΩ的负载。
片选(SS)：此端为低,即向该ISD4004芯片发送指令，两条指令之间为高电平。 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,供ISD输入。
串行输出(MISO)：ISD的串行输出端。ISD未选中时,本端呈高阻态。
串行时钟(SCLK)：ISD的时钟输入端,由主控制器产生,用于同步MOSI和MISO的数据传输。数据在SCLK上升沿锁存到ISD,在下降沿移出ISD。
中断(/INT)：本端为漏极开路输出。ISD在任何操作(包括快进)中检测到EOM或OVF时,本端变低并保持。中断状态在下一个SPI周期开始时清除。中断状态也可用RINT指令读取。OVF标志----指示ISD的录、放操作已到达存储器的未尾。EOM标志----只在放音中检测到内部的EOM标志时,此状态位才置1。
行地址时钟(RAC)：漏极开路输出。每个RAC周期表示ISD存储器的操作进行了一行(ISD4004系列中的存贮器共2400行)。该信号175ms保持高电平，低电平为25ms。快进模式下，RAC的218.75μs是高电平，31.25μs为低电平。该端可用于存储管理技术。
外部时钟(XCLK)：本端内部有下拉元件。芯片内部的采样时钟在出厂前已调校,误差在 +1%内。商业级芯片在整个温度和电压范围内, 频率变化在+2.25%内。工业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化在-6/+4%内,此时建议使用稳压电源。若要求更高精
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度,可从本端输入外部时钟(如前表所列)。由于内部的防混淆及平滑滤波器已设定,故上述推荐的时钟频率不应改变。输入时钟的占空比无关紧要,因内部首先进行了分频。在不外接地时钟时,此端必须接地。
自动静噪(AMCAP)：当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时,自动静噪功能使信号衰弱,这样有助于养活无信号(静音)时的噪声。通常本端对地接1mF的电容,构成内部信号电平峰值检测电路的一部分。检出的峰值电平与内部设定的阈值作比较,决定自动静噪功能的翻转点。大信号时,自动静噪电路不衰减,静音时衰减6dB。1mF的电容也影响自动静噪电路对信号幅度的响应速度。本端接VCCA则禁止自动静噪。
3. 极限参数
支流电源电压范围（Vcc～Vss）：-0.3～+0.7V
输入电压范围（所有引脚）：（Vss-0.3V）～（Vcc+0.3V）
输入电压范围（所有引脚，输入电流不超过±20mA）：（Vss-1.0V）～（Vcc+1.0V） 输入电压范围（MOSI、SCLK、INT、RAC、SS引脚，输入电流不超过±20mA）：（Vss-1.0V）～5.5V
结温：+150℃
存储温度范围（Tstg）：-65～+150℃ 引脚焊接温度（10s）：+300℃ 4. 串行外围接口SPI
ISD4004的串行操作是通过SPI串行接口实现的，SPI串行接口协议如下： 数据传输协议设定微控制器SPI的移位寄存器是有串行时钟SCLK的下降沿驱动。而对ISD4004数据输入是由MOSI引脚上的上升沿驱动，数据输出是由MISO引脚上的下降沿驱动。
所有串行数据传送都是由/SS引脚上的下降沿开始。
在所有串行通信期间，/SS引脚上都保持低电平，而在两条指令之间保持高电平。 数据输入由时钟的上升沿驱动，数据输出由时钟的下降沿驱动。
录音和放音操作的初始化是通过把/SS引脚为低电平使能芯片，把操作码和地址串行输入。
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输入操作码和地址的格式如下： <8位控制码>和<16位地址>
每个由EOM或溢出产生的结果信号都将产生中断，包括报文周期插入周期。当下一次初始化SPI周期时，中断将被清除。
当中断数据被移位移出MISO引脚时，控制和地址数据就同时被移进MOSI引脚。需要注意的是，移入的数据与当前系统的操作是一致的。有可能在同一个SPI周期读中断数据和启动一个新的操作。
任何一个操作都是从RUN位被置1开始，由RUN位清零结束。 所有的操作都是有/SS的上升沿开始。
SPI控制寄存器用于各个期间功能的控制，这些控制包括放音、录音、报文插入、上电和掉电、启动和停止操作以及忽略地址指针等。
以下是控制寄存器的说明：
N控制寄存器：用于控制操作。当其为1时，启动操作；当其为0时，停止操作。 /R控制寄存器：用于选择放音和录音操作。当其为1时选择放音操作；当其为时，选择录音操作。
图3.14 SPI端口及其相关控制位示意图
MC控制寄存器：用语控制报文插入功能。当其为1时，允许报文插入；当其为0时，关闭报文插入功能。
PU控制寄存器：用于主电源控制。当其为1时，控制上电；当其为0时，掉电进入节能状态。
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IAB控制寄存器：忽略地址控制位。当其为1时，忽略输入地址寄存器的内容A9-A0/A15-A0。当其为0时，使用在操作上使用的输入地址寄存器的内容
A9-A0/A15-A0。当IAB被清0时，放音或录音操作就从地址A9-A0/A15-A0开始。为了连续放音或录音，IAB应该在相应行结束前变为1，否则将会从同一行的地址处重复操作。存储器管理时，RAC（行地址时钟）引脚和IAB可以用来绕着存储器分段移动。
P9-P0/P15-P0：行指针寄存器的输出。 A9-A0/A15-A0：输入地址寄存器[12]。
3.3.2 录音、放音电路的设计
ISD4004声音录放器件的采样频率为6.4kHz，它单片录放时间有8min、10min、12min和16min几种，其采用内置非易失性FLASH存储器，这种快擦写存储器断电不会丢失数据，所以保存数据不需要耗电。典型的被存储信息可以保存时间高达100年，同一个存储单元可以反复被录音10万次[13]。
3.3.2.1 功放电路的设计
ISD4004芯片的音频输出引脚AUD OUT可以驱动一个5k?的负载，当器件上电后，该引脚输出的电源为1.2V。本设计中选用的放大器是LM386，LM386是为低电压应用设计的音频功率放大器[13]，其工作电压为6V，最大失真度为0.2，功率频响为20～100kHz。功放电路连线图如图3.15所示。
AUDOUT+220uF67+6V310K1232U5220uF5+-+0.047uFLM38610481
图3.15 功放电路
由于功率放大器LM386要接+6V电压，因此还需要一个电压变换电路将24V电压
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变换成+6V的电压。这里选用的是芯片LM317。LM331是三端可调式集成稳压器，其电路结构和外接元件如图3.15所示。它的内部电路有比较放大器、偏置电路（图中未画出）、恒流源电路和带隙基准电压VREF等，它的公共端改接到输出端，器件本身无接地端。所以消耗的电流都从输出端流出，内部的基准电压（约1.2V）接至比较放大器的同相端和调整端之间。若接上外部的调整电阻R1、R2后，输出电压为
VO?VREF?(VREF?Iadj)R2 R1R2)?IR1R （3.2）
?VREF(1?ad2jLM317的VREF=1.2V，Iadj=50uA，由于调整端电流Iadj 上式化简为
VO?VREF(1? I1，故可以忽略，所以
R2) （3.3） R1
图3.16 三端可调试集成稳压器结构图
电压变换电路连线图如图3.17所示。
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