可控?cái)?shù)字語(yǔ)音延遲器的PIC設(shè)計(jì)

摘要：詳細(xì)闡述一種采用PIC16C55單片機(jī)實(shí)現(xiàn)可控數(shù)字語(yǔ)音延遲器的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)提供控制電路圖及軟件算法流程圖。
關(guān)鍵詞：延遲器 語(yǔ)音信號(hào) PIC單片機(jī)

    延遲器在音頻信號(hào)處理中有著重要而特殊的用途，是制造混響器、回聲信號(hào)的重要部件，在無(wú)線(xiàn)通信同步控制中也起著重要作用。延遲器大致可分為BBD （Bucket Brigade Device）式延遲器和數(shù)字式延遲器兩類(lèi)。數(shù)字式延遲器與BBD式延遲器相比，具有延時(shí)時(shí)間范圍寬，工作頻帶寬，動(dòng)態(tài)范圍大等特點(diǎn)；而可控式延遲器可以靈活產(chǎn)生多種時(shí)延，以便應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。本文介紹一種基于PIC系列單片機(jī)的可控?cái)?shù)字語(yǔ)音延遲器的設(shè)計(jì)方案。

    本系統(tǒng)采用性?xún)r(jià)比極高的PIC16C55單片機(jī)作為中心控制部件。PID16C55單片機(jī)是PIC系列單片機(jī)中的低檔型單片機(jī)，具有20個(gè)I/O，1個(gè)定時(shí)器和1個(gè)WDT，其最短指令周期可達(dá)200ns。利用該型號(hào)單片機(jī)作為控制部件，具有控制快速、擴(kuò)展方便、低功耗、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，同時(shí)還可以最大限度地減少外圍電路以降低成本，提高性?xún)r(jià)比。

1 系統(tǒng)工作原理

    可控數(shù)字語(yǔ)音延遲器的原理框圖如圖1所示。輸入的語(yǔ)音信號(hào)先經(jīng)過(guò)低通抗混迭濾波器，濾除其中的高頻成分后送入A/D轉(zhuǎn)換器。經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)在PIC16C55單片機(jī)的控制下被寫(xiě)入存儲(chǔ)器。系統(tǒng)中高有兩組存儲(chǔ)器，這兩組存儲(chǔ)器在單片機(jī)的控制下交替工作：在一個(gè)延遲周期內(nèi)，一組存儲(chǔ)器專(zhuān)門(mén)用于存儲(chǔ)本周期內(nèi)采集的數(shù)據(jù)，而另一組存儲(chǔ)器專(zhuān)門(mén)用于把上一個(gè)周期所采集的數(shù)據(jù)按順序送到數(shù)據(jù)總線(xiàn)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器后恢復(fù)出原始信號(hào)。在下一個(gè)延遲周期，兩組存儲(chǔ)器交換工作狀態(tài)，以后按此不斷循環(huán)。可見(jiàn)，延遲的時(shí)間取決于A/D轉(zhuǎn)換器前后兩次啟動(dòng)的時(shí)間間隔和存儲(chǔ)區(qū)的大小。在本系統(tǒng)中，利用PIC16C55中的定時(shí)器定時(shí)產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)信號(hào)，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間為10μs，所以，最小延遲時(shí)間為10μs。而存儲(chǔ)區(qū)的大小設(shè)為256，所以，最大延遲時(shí)間為10μs×256=2560μs=2.56ms。系統(tǒng)中的預(yù)置單元用來(lái)設(shè)置延遲單元數(shù)，進(jìn)而得到所需的延遲時(shí)間。

    系統(tǒng)中PIC16C55單片機(jī)是中心控制部件。它的主要任務(wù)有：定時(shí)控制A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；控制RAM（1）、RAM（2）的讀寫(xiě)；控制D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換；產(chǎn)生RAM（1）、RAM（2）的地信息；控制RAM（1）、RAM（2）的交替；接受預(yù)置輸入?？刂齐娐啡鐖D2所示。

    RA0接收ADC0820的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，RB0控制ADC0820的啟動(dòng)，RB1控制RAM6116的寫(xiě)操作，RB2控制RAM6116的讀操作，同時(shí)控制DAC0832的寫(xiě)操作。PIC16C55 除了控制轉(zhuǎn)換及讀寫(xiě)外，還要產(chǎn)生RAM的地址信息及接收預(yù)置輸入。在本系統(tǒng)中，由PIC16C55的RC口產(chǎn)生地址信息，同時(shí)也能接收預(yù)置輸入。系統(tǒng)中利用74LS373作為預(yù)置輸入的緩存，而74LS373的OE端由RB3控制。當(dāng)RC口作為地址發(fā)生器時(shí)，RB3=OE=1，即74LS373的輸出不允許，其輸出端為高阻態(tài)；當(dāng)RC口接收預(yù)置輸入時(shí)，RB3=OE=0，即74LS373的輸出允許，其輸出端為預(yù)置輸入。系統(tǒng)中兩組存儲(chǔ)區(qū)的選擇由RA3控制：當(dāng)RA3=A8=0時(shí)，選擇的存儲(chǔ)區(qū)為00H～FFH單元；當(dāng)RA3=A8=1時(shí)，選擇的存儲(chǔ)區(qū)為100H～1FFH單元。

3 軟件設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)正常工作時(shí)的時(shí)序如圖3所示。當(dāng)START變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，ADC0820開(kāi)始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為2.5μs。在ADC0820轉(zhuǎn)換期間，讀存儲(chǔ)區(qū)開(kāi)始讀操作，同時(shí)DAC0832開(kāi)始轉(zhuǎn)換，存儲(chǔ)區(qū)的讀操作時(shí)間設(shè)為1μs。當(dāng)ADC0820轉(zhuǎn)換結(jié)束后，INT變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)寫(xiě)存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行寫(xiě)操作，延時(shí)1μs后，START設(shè)為高電平。至此，一次的轉(zhuǎn)換和一次的讀寫(xiě)操作已經(jīng)操作已經(jīng)完成。從此刻到下一次A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始的時(shí)間內(nèi)，主要完成的操作有：存儲(chǔ)地址的改變、兩組存儲(chǔ)區(qū)的交替及預(yù)置值的讀入。

    程序流程如圖4所示。

結(jié)束語(yǔ)

    筆者根據(jù)本文的設(shè)計(jì)方案制作了實(shí)際電路，效果良好。在實(shí)際應(yīng)用中，讀者可根據(jù)實(shí)際情況靈活改變最小延遲時(shí)間和最大延遲單元數(shù)。通過(guò)改變PIC16C55中定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間即可改變最小遲時(shí)間；通過(guò)改變存儲(chǔ)區(qū)的大小即可改變最大延遲單元數(shù)，進(jìn)而改變最大延遲時(shí)間