2．1 主控制器芯片的選擇
主控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，主控制器芯片的選擇關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)與否。本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播放、無(wú)線收發(fā)、多路模擬開(kāi)關(guān)、電源低功耗、上位機(jī)教學(xué)等功能，所以就要求該芯片具有較高的運(yùn)算速度，較大的RAM和FLASH空間，具有可擴(kuò)展的IO口(比如I2C，SPI等)兼容一些外部芯片(如帶有SPI的FLASH存儲(chǔ)器或者一些其他芯片)，并且功耗較低，調(diào)試方便等。綜合上述因素，主控制芯片用美國(guó)德克薩斯(TI)公司生產(chǎn)的MSP430，因?yàn)樵撓到y(tǒng)是便攜式心肺聽(tīng)診系統(tǒng)，采用電池供電的方式，所以要求必須超低功耗，這樣才能滿(mǎn)足醫(yī)學(xué)教學(xué)的要求，而該芯片最大的特點(diǎn)就是低功耗，電壓準(zhǔn)備工作模式是3．3 V，正常工作時(shí)電流在幾毫安，完全滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。該芯片具有如下性能：
低電壓范圍：1．8～3．6 V；
超低功耗：標(biāo)準(zhǔn)模式1．3 mA，RAM保持關(guān)閉時(shí)為0．1 mA；
低電流：7 mA在32 kHz，2．2 V，250 mA在1 MHz，2．2 V；
5種節(jié)點(diǎn)模式和6 ms內(nèi)從等待模式喚醒；
16位RISC指令結(jié)構(gòu)和125 ns指令周期；
12位A／D轉(zhuǎn)換和內(nèi)部參考電壓、采樣保持、自動(dòng)掃描特性；
16位定時(shí)器并帶有映射寄存器的7路捕獲、比較寄存器，定時(shí)器B；16位定時(shí)器并帶有3路捕獲／比較寄存器，定時(shí)器A；片內(nèi)比較器；
串行在線編程，無(wú)須外部編程電壓，安全熔絲保護(hù)程序代碼；
內(nèi)含60 KB閃存，2 KB隨機(jī)存儲(chǔ)器。
2．2 語(yǔ)音播放
語(yǔ)音播放是本系統(tǒng)一個(gè)重要組成功能之一。在這里有兩個(gè)問(wèn)題需要解決，一個(gè)是語(yǔ)音數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，另一個(gè)是語(yǔ)音的編解碼和播放。由于WAV波形數(shù)據(jù)占用的空間較大，所以有必要先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼。因此該系統(tǒng)選用中青世紀(jì)科技公司開(kāi)發(fā)的PM50智能語(yǔ)音芯片，它既是語(yǔ)音播放電路，也是智能單片機(jī)，其音質(zhì)水平，價(jià)格都要略?xún)?yōu)于著名的ISD電路，同時(shí)也有21 kHz的高保真音質(zhì)。該芯片由專(zhuān)用的語(yǔ)音單片機(jī)和FLASH RAM存儲(chǔ)器集合構(gòu)成，它既有13～100 s的多段語(yǔ)音播放功能，也有單片機(jī)可編程的智能特性，該芯片具有如下特點(diǎn)：
可存儲(chǔ)聲音長(zhǎng)度：13～100 s；
寬范圍工作電壓：DC 3～6 V；
工作電流50 mA，靜態(tài)電流1μA；
直接驅(qū)動(dòng)8 Ω 0．5 W的喇叭，具備PWM和DAC兩種音頻輸出模式；
寬范圍采樣頻率：4．8～21 kHz；
錄制的語(yǔ)音可分并行1～8段和串行128段；
自帶8個(gè)輸入端口，9個(gè)輸出端口，功能均可由用戶(hù)自定義；
FLASH RAM結(jié)構(gòu)，可以反復(fù)擦寫(xiě)錄入，壽命在1萬(wàn)次以上；
兩種封裝形式：COB28和COB16；
開(kāi)發(fā)用的電腦軟件系超智能傻瓜圖形設(shè)計(jì)，外行也能使用；
配合編程軟件可以開(kāi)發(fā)出并行、串行、智能型等多種控制模式；
最小系統(tǒng)的外圍電路只需一只振蕩電阻、一只電源濾波電容；
有13 s／20 s／50 s／100 s多個(gè)時(shí)間檔次可選；
完成開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)生產(chǎn)后，直接用源文件投產(chǎn)掩膜，音質(zhì)效果、功能性能不變。
2．3 多路模擬開(kāi)關(guān)
多路模擬開(kāi)關(guān)主要是用來(lái)選擇播放位置點(diǎn)喇叭聲音的，因?yàn)镻M50芯片只能連接一路揚(yáng)聲器，所以只能通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)來(lái)選擇各路喇叭接通，而MAX306CPI芯片是十六位多路選擇開(kāi)關(guān)，可以將兩片芯片擴(kuò)展起來(lái)形成32路選擇開(kāi)關(guān)，芯片電壓在4．5～30 V之間，功耗非常小，且不影響喇叭的發(fā)音，完全滿(mǎn)足要求。并且聽(tīng)診器探頭可以輕易地觸動(dòng)模型人皮下的專(zhuān)用位置，所以采用這種技術(shù)對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的選擇。