电子产品世界

　　2. 1 主控制器芯片的选择

　　主控制器是整个系统的核心部分， 主控制器芯片的选择关系到整个系统功能的实现与否。本系统要实现语音播放、无线收发、多路模拟开关、电源低功耗、上位机教学等功能， 所以就要求该芯片具有较高的运算速度， 较大的RAM 和FLA SH 空间， 具有可扩展的IO 口（ 比如I2C, SPI 等） 兼容一些外部芯片（ 如带有SPI 的FLASH 存储器或者一些其他芯片） , 并且功耗较低， 调试方便等。综合上述因素， 主控制芯片用美国德克萨斯（ TI） 公司生产的MSP430, 因为该系统是便携式心肺听诊系统， 采用电池供电的方式， 所以要求必须超低功耗，这样才能满足医学教学的要求， 而该芯片最大的特点就是低功耗， 电压准备工作模式是3. 3 V, 正常工作时电流在几毫安， 完全满足系统要求。该芯片具有如下性能：

　　低电压范围： 1. 8~ 3. 6 V;

　　超低功耗：标准模式1. 3 mA, RAM 保持关闭时为0. 1 mA;

　　低电流： 7 mA 在32 kHz, 2. 2 V, 250 mA 在1 MHz, 2. 2 V;

　　5 种节点模式和6 ms 内从等待模式唤醒；

　　16 位RISC 指令结构和125 ns 指令周期；

　　12 位A/ D 转换和内部参考电压、采样保持、自动扫描特性；

　　16 位定时器并带有映射寄存器的7 路捕获、比较寄存器， 定时器B;

　　16 位定时器并带有3 路捕获/ 比较寄存器， 定时器A;

　　片内比较器；

　　串行在线编程， 无须外部编程电压， 安全熔丝保护程序代码；

　　内含60 KB 闪存， 2 KB 随机存储器。

　　2. 2 语音播放

　　语音播放是本系统一个重要组成功能之一。在这里有两个问题需要解决， 一个是语音数据的存储， 另一个是语音的编解码和播放。由于WAV 波形数据占用的空间较大， 所以有必要先对原始数据进行压缩编码。因此该系统选用中青世纪科技公司开发的PM50 智能语音芯片， 它既是语音播放电路， 也是智能单片机， 其音质水平， 价格都要略优于着名的ISD 电路， 同时也有21 kHz 的高保真音质。该芯片由专用的语音单片机和FLA SH RAM 存储器集合构成， 它既有13~ 100 s 的多段语音播放功能， 也有单片机可编程的智能特性， 该芯片具有如下特点：

　　可存储声音长度： 13~ 100 s;

　　宽范围工作电压： DC 3~ 6 V;

　　工作电流50 mA, 静态电流1 A;

　　直接驱动8 0. 5 W 的喇叭， 具备PWM 和DAC两种音频输出模式；

　　宽范围采样频率： 4. 8~ 21 kHz;

　　录制的语音可分并行1~ 8 段和串行128 段；

　　自带8 个输入端口， 9 个输出端口， 功能均可由用户自定义；

　　FLASH RAM 结构， 可以反复擦写录入， 寿命在1 万次以上；

　　两种封装形式： COB28 和COB16;

　　开发用的电脑软件系超智能傻瓜图形设计， 外行也能使用；

　　配合编程软件可以开发出并行、串行、智能型等多种控制模式；

　　最小系统的外围电路只需一只振荡电阻、一只电源滤波电容；

　　有13 s/ 20 s/ 50 s/ 100 s 多个时间档次可选；

　　完成开发和试验生产后， 直接用源文件投产掩膜，音质效果、功能性能不变。

　　2. 3 多路模拟开关

　　多路模拟开关主要是用来选择播放位置点喇叭声音的， 因为PM50 芯片只能连接一路扬声器， 所以只能通过多路模拟开关来选择各路喇叭接通， 而MAX306CPI 芯片是十六位多路选择开关， 可以将两片芯片扩展起来形成32 路选择开关， 芯片电压在4. 5~30 V 之间， 功耗非常小， 且不影响喇叭的发音， 完全满足要求。并且听诊器探头可以轻易地触动模型人皮下的专用位置， 所以采用这种技术对本系统来说是一个很好的选择。

关键词： 系统 设计 方案 训练 技能 单片机 心肺 听诊 基于