【正文】 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 1 摘 要 用單片機(jī)控制語音芯片，再把單片機(jī)和語音芯片嵌入到通信設(shè)備，智能儀器， 娛樂設(shè)備， 治安報(bào)警及兒童玩具中，就可做成語音播放的機(jī)器。 本文介紹了基于 AT89S52單片機(jī)及 ISD1760語音板為主要部件的語音錄放電路的工作原理、硬件和軟件的設(shè)計(jì)。 ISD1760系列工作電壓 為 ,單片錄放時(shí)間 26s至 120s,音質(zhì)好 ,適用于移動(dòng)電話及其他便攜 式電子 產(chǎn)品中。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制 ,操作命令可通過串行通信接口 SPI 送入 。論文概述了語音錄放電路的原理，并且在介紹語音錄放系統(tǒng)功能的基 礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。針對錄放系統(tǒng)的錄音、放音部分的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了論證。進(jìn)一步介紹了單片機(jī) AT89S52 在系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析了系統(tǒng)各部分的硬件及軟件 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn)。 關(guān)鍵詞 ： ISD1760； AT89S52 單片機(jī)； 語音錄放 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 2 Abstract With the singlechip microputer control, and then make the pronunciation chip microcontroller and pronunciation chip embedded in munication equipment, intelligent instruments, security alarm and children39。s toys, so can make a speech broadcast machine. This paper introduces ISD1760 based on AT89S52 single chip puter and of the main parts of speech plate as the working principle of voice recording circuit and the design of hardware and software. ISD1760 series working voltage, monolithic to ,recording time 26 to 120 seconds, timbre, suitable for mobile phones and other portable electronics. Chip design is based on all the operation must by SPI into. This paper summarizes the principle of voice recording circuit, and introduces the function of speech on the basis of recording system, puts forward the general structure of the system. Recording system for the recording, playback part of the overall design scheme is demonstrated. This paper introduces microcontroller AT89S52 single applications in system, the application system were analyzed each part of hardware and software realization. Key words: ISD1760； AT89S52microcontroller； voice recording and playback. 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 3 引 言 語音，作為一種典型的非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)，是人類交流信息最自然、最有效、最方便的手段，在人類文明和社會(huì)進(jìn)步中起著重要的作用。隨著電子通信業(yè)的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們開始可以從數(shù)字信號(hào)處理的角度了解語音。語音信號(hào)的研究可以從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面進(jìn)行。其中時(shí)域的分析處理有兩種方法：一是進(jìn)行語音信號(hào)分析，這屬于小型處理的范疇，主要是通過信號(hào)的加減、時(shí)移、倍乘、卷積、求相關(guān)函數(shù)等來實(shí)現(xiàn)；另一種是 生成和變換成各種調(diào)制信號(hào)，這屬于非線性的范疇，主要是對信號(hào)平均累加器的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行壓縮擴(kuò)張，用門限方法對噪聲的抑制。對頻域分析處理，即對信號(hào)的頻率特性在頻譜中加以分析研究，這拓展了信號(hào)分析的范圍，是對不確定信號(hào)分析的主要方法。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)處理和信息技術(shù)的發(fā)展，語音交互已經(jīng)成為人機(jī)交互的必要手段，而語音信號(hào)的采集處理是人機(jī)交互的前提和基礎(chǔ)。聲卡是計(jì)算機(jī)對語音信息進(jìn)行加工的重要部件，它具有對信號(hào)濾波、放大、采樣保持、 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換等功能。 進(jìn)入 90 年代以來，語音信號(hào)處理在實(shí)用化方面取得了許多實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。 一方面，對聲音語音學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的研究逐漸深入，魯棒的語音識(shí)別、基于語音段的建模方法及隱馬爾可夫模型與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合成為研究的熱點(diǎn)。另一方面，為了語音識(shí)別使用化的需要，講著自適應(yīng)、聽覺模型、快速搜索識(shí)別算法以及進(jìn)一步的語言模型的研究等課題備受關(guān)注。 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 4 1 緒論 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 語音不僅是人與人之間進(jìn)行信息交流最直接、最方便和最有效的工具，而且也是人與機(jī)器之間進(jìn)行通信的重要工具。 1874 年電話的發(fā)展可以認(rèn)為是現(xiàn)代處理的開端。電話的理論基礎(chǔ)是盡可能不失真地傳送語音波形。這種“波形原則”幾乎統(tǒng)治了其后整整 一百年。 1939 年產(chǎn)生了一種概念全新的語音處理技術(shù)，這就是著名的通道聲碼器技術(shù)。聲碼器的理論基礎(chǔ)是認(rèn)為語音是由人的聲帶振動(dòng)產(chǎn)生的生源（載波）受到運(yùn)動(dòng)的聲道的控制（調(diào)制）而產(chǎn)生的，因而將載波和調(diào)制兩部分分開來進(jìn)行傳送便可極大地壓縮頻帶。這一概念已經(jīng)包含著其后出現(xiàn)的語音參數(shù)模型的基本思想。 40 年代后期，研制成功了能夠把語音信號(hào)的時(shí)變譜用語音表示出來的儀器 —— 語音儀，為語音信號(hào)分析提供了一個(gè)有力的工具。 對于語音信號(hào)，數(shù)字處理比模擬處理具有更多的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)椋旱谝?，?shù)字技術(shù)能夠完成許多很復(fù)雜的信號(hào)處理工作；第二 ，通過語音進(jìn)行交換的信息本質(zhì)上具有離散的性質(zhì)，因?yàn)檎Z音可以看成是因素的組合，這就特別適合于數(shù)字處理；第三，數(shù)字系統(tǒng)具有高可靠性、價(jià)廉、緊湊、快速等特點(diǎn)，很容易完成實(shí)時(shí)處理任務(wù)；第四，數(shù)字語音適合于在強(qiáng)干擾通信中傳輸，易于和數(shù)據(jù)一起在通信網(wǎng)中傳輸，也易于進(jìn)行加密傳輸。因此數(shù)字語音信號(hào)處理是主要研究方向。 單片機(jī)的應(yīng)用無處不在，利用單片機(jī)控制語音的錄放也多不勝舉。用單片機(jī)控制語音芯片，再把單片機(jī)和語音芯片嵌入到通信設(shè)備，智能儀器，治安報(bào)警及兒童玩具中，就可做成語音播放的機(jī)器，應(yīng)用范圍廣泛。用單片機(jī)控制語音芯片設(shè) 計(jì)語音錄放系統(tǒng) ,該系統(tǒng)功能多，錄放音音質(zhì)好，外圍電路簡單。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字語音錄放系統(tǒng)，可以應(yīng)用于通訊設(shè)備、娛樂設(shè)備、智能儀表、治安報(bào)亭、語音報(bào)站、報(bào)數(shù)報(bào)價(jià)、語音講解、語音記錄、語音復(fù)讀、教學(xué)儀器、智能玩具、電子禮品等領(lǐng)域。要求放音質(zhì)量好，用二極管顯示工作狀態(tài)。系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，便于安裝和擴(kuò)展。同時(shí)通過設(shè)計(jì)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用模數(shù)電子技術(shù)、 Protel99SE 設(shè)計(jì)電子內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 5 產(chǎn)品 ,KEIL C51 軟件編程 和查閱資料及撰寫科技論文的能力。 系統(tǒng)的主要工作方法 (1) 收集整 理相關(guān)資料和文獻(xiàn)，熟悉單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及單片機(jī)外圍電路的相關(guān)知識(shí) ，并設(shè)計(jì)出總體方案。 (2) 設(shè)計(jì)硬件原理圖 ,繪制 PCB 圖，焊接電路板 , 單片機(jī)和 ISD1760 的具體連接。 (3) 利用 keil 技術(shù)編輯軟件， 結(jié)合單片機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)錄、放、快進(jìn)、 等功能。 并使用 proteus 仿真實(shí)現(xiàn)模數(shù)數(shù)模采集、存儲(chǔ)、讀取功能。 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 6 2 單片機(jī)控制技術(shù)和開發(fā)環(huán)境介紹 AT89S52 單片機(jī)性能和引腳介紹 概述 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器 技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定 時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及 時(shí)鐘電路 。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容 被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 AT89S52 單片機(jī) 主要 性能 參數(shù) 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容； 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器； 1000 次擦寫周期； 全靜態(tài)操作： 0Hz33MHz； 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器； 32 個(gè)可編程 I/O 口線； 三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 八個(gè)中斷源； 全雙工 UART 串行通道； 低功耗空閑和掉電模式； 1掉電后中 斷可喚醒； 1看門狗定時(shí)器； 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 7 1雙數(shù)據(jù)指針； 1掉電標(biāo)識(shí)符 引腳功能說明 圖 1 AT89S52 引腳圖 DIP 封裝 圖 2 AT89S52 引腳圖 PLCC 封裝 keil 開發(fā)環(huán)境和建立工程 keil簡介 Keil C51 是 美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、 可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 keil工程建立 啟動(dòng) uVison3，點(diǎn)擊 “File New…” 在工程管理器的右側(cè)打開一個(gè)新的文件輸入窗口，在這個(gè)窗口里輸入 一個(gè) 源程序，注意大小寫及每行后的分號(hào)，不要錯(cuò)輸及漏輸。 輸入完畢之后，選擇 “File Save”，給 這個(gè)文件取名保存，取名字的時(shí)候必須要加上擴(kuò)展名，一般 C 語言程序均以 “.C”為擴(kuò)展名，這里將其命名為 ，保存完畢后可以將該文件關(guān)閉。 Keil 不能直接對單個(gè)的 C 語言源程序進(jìn)行處理，還必須選擇單片機(jī)型號(hào)；確定編內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 8 譯、匯編、連接的參數(shù)；指定調(diào)試的方式；而且一些項(xiàng)目中往往有多個(gè)文件，為管理和使用方便， Keil 使用工程（ Project）這一概念，將這些參數(shù)設(shè)置和所需的所有文件都加在一個(gè)工程中，只能對工程而不能對單一的源程序進(jìn)行編譯和連接等操作。 點(diǎn)擊 “ProjectNew Project…” 菜單，出 現(xiàn)對話框，要求給將要建立的工程起一個(gè)名字，這里起名為 yuyin，不需要輸入擴(kuò)展名。點(diǎn)擊 “保存 ”按鈕，出現(xiàn)第二個(gè)對話框 ,這個(gè)對話框要求選擇目標(biāo) CPU（即你所用芯片的型號(hào)）， Keil 支持的 CPU 很多，這里選擇 Atmel 公司的 89S52 芯片。點(diǎn)擊 ATMEL 前面的 “+”號(hào)，展開該層，點(diǎn)擊其中的 89S52，然后再點(diǎn)擊 “確定 ”按鈕，回到主窗口，此時(shí)，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了 “Target 1”，前面有 “+”號(hào)，點(diǎn)擊 “+”號(hào)展開，可以看到下一層的 “Source Group1”，這時(shí)的工程還是一個(gè)空的工程，里面什么文件 也沒有，需要手動(dòng)把剛才編寫好的源程序加入，點(diǎn)擊 “Source Group1”使其反白顯示，然后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單 ，選中其中的 “Add file to Group Source Group1”，出現(xiàn)一個(gè)對話框，要求尋找源文件 。