摘要：詳細闡述一種采用PIC16C55單片機實現(xiàn)可控數(shù)字語音延遲器的設(shè)計方案，同時提供控制電路圖及軟件算法流程圖。
關(guān)鍵詞：延遲器 語音信號 PIC單片機

    延遲器在音頻信號處理中有著重要而特殊的用途，是制造混響器、回聲信號的重要部件，在無線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。數(shù)字式延遲器與BBD式延遲器相比，具有延時時間范圍寬，工作頻帶寬，動態(tài)范圍大等特點；而可控式延遲器可以靈活產(chǎn)生多種時延，以便應(yīng)用于不同的場合。本文介紹一種基于PIC系列單片機的可控數(shù)字語音延遲器的設(shè)計方案。

    本系統(tǒng)采用性價比極高的PIC16C55單片機作為中心控制部件。PID16C55單片機是PIC系列單片機中的低檔型單片機，具有20個I/O，1個定時器和1個WDT，其最短指令周期可達200ns。利用該型號單片機作為控制部件，具有控制快速、擴展方便、低功耗、性能穩(wěn)定等特點，同時還可以最大限度地減少外圍電路以降低成本，提高性價比。

1 系統(tǒng)工作原理

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

    系統(tǒng)中PIC16C55單片機是中心控制部件。它的主要任務(wù)有：定時控制A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換；控制RAM（1）、RAM（2）的讀寫；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，RB0控制ADC0820的啟動，RB1控制RAM6116的寫操作，RB2控制RAM6116的讀操作，同時控制DAC0832的寫操作。PIC16C55 除了控制轉(zhuǎn)換及讀寫外，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，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，RB3=OE=0，即74LS373的輸出允許，其輸出端為預(yù)置輸入。系統(tǒng)中兩組存儲區(qū)的選擇由RA3控制：當(dāng)RA3=A8=0時，選擇的存儲區(qū)為00H～FFH單元；當(dāng)RA3=A8=1時，選擇的存儲區(qū)為100H～1FFH單元。

3 軟件設(shè)計

    系統(tǒng)正常工作時的時序如圖3所示。當(dāng)START變?yōu)榈碗娖綍r，ADC0820開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間約為2.5μs。在ADC0820轉(zhuǎn)換期間，讀存儲區(qū)開始讀操作，同時DAC0832開始轉(zhuǎn)換，存儲區(qū)的讀操作時間設(shè)為1μs。當(dāng)ADC0820轉(zhuǎn)換結(jié)束后，INT變?yōu)榈碗娖?，同時寫存儲區(qū)進行寫操作，延時1μs后，START設(shè)為高電平。至此，一次的轉(zhuǎn)換和一次的讀寫操作已經(jīng)操作已經(jīng)完成。從此刻到下一次A/D轉(zhuǎn)換開始的時間內(nèi)，主要完成的操作有：存儲地址的改變、兩組存儲區(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

    筆者根據(jù)本文的設(shè)計方案制作了實際電路，效果良好。在實際應(yīng)用中，讀者可根據(jù)實際情況靈活改變最小延遲時間和最大延遲單元數(shù)。通過改變PIC16C55中定時器的定時時間即可改變最小遲時間；通過改變存儲區(qū)的大小即可改變最大延遲單元數(shù)，進而改變最大延遲時間