【正文】 統(tǒng)的錄音、放音部分的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了論證。 本文介紹了基于 AT89C52 單片機(jī)及 ISD4004 語(yǔ)音板為主要部件的語(yǔ)音錄放電路的工作原理、硬件和軟件的設(shè)計(jì)。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 安陽(yáng)工 學(xué)院 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 ISD4004 系列工作電壓 3V,單片錄放時(shí)間 8 至 16 分鐘 ,音質(zhì) 好 ,適用于移動(dòng)電話(huà)及其他便攜 式電子 產(chǎn)品中。進(jìn)一步介紹了單片機(jī) AT89C52 應(yīng)用在系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析了系統(tǒng)各部分的硬件及軟件實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)原理電路設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 27 語(yǔ)音錄放模塊 ............................................................................................................... 28 結(jié) 論 ......................................................................................................................................... 29 致 謝 ......................................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 31 1 引 言 語(yǔ)音，作為一種典型的非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)，是人類(lèi)交流信息最自然、最有效、最方便的手段，在人類(lèi)文明和社會(huì)進(jìn)步中起著重要的作用。對(duì)頻域分析處理，即對(duì)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(duì)不確定信號(hào)分析的主要方法。但是它的快速發(fā)展可以說(shuō)是從 1940 年前后 Dudley 的聲碼器和 Potter 等人的可見(jiàn)語(yǔ)音開(kāi)始的； 20 世紀(jì) 60 年代中期形成的一系列數(shù)字信號(hào)處理方法和技術(shù)，如數(shù)字濾波器、快速傅里葉變換等成為語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字處理的理論和技術(shù)基礎(chǔ)；到了 80 年代，由于矢量量化、隱馬爾克夫模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等相繼被應(yīng)用于語(yǔ)音信號(hào)處理，并經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)與完善，使得語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)產(chǎn)生了突破性的進(jìn)展。 2 第 1 章緒論 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 語(yǔ)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。1939 年產(chǎn)生了一種概念全新的語(yǔ)音處理技術(shù)，這就是著名的通道聲碼器技術(shù)。 對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)，數(shù)字處理比模擬處理具有更多的優(yōu)點(diǎn)。 單片機(jī)的應(yīng)用無(wú)處不在，利用單片機(jī)控制語(yǔ)音的錄放也多不勝舉。要求放音質(zhì)量好，用二極管顯示工作狀態(tài)。功能強(qiáng)大 AT89C52 單片機(jī)適合與許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容 ，但震蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)部件復(fù)位。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口 P0 寫(xiě)“ 1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。對(duì)端口寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 表 和 的第二功能 引腳號(hào) 功能特性 T2（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX(定時(shí) /計(jì)數(shù) 2 捕獲、重裝載觸發(fā)和方向控制） 5 P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 8 ALE/PROG： 當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位 字節(jié)。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。在此期間，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSEN 信號(hào)。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。 Keil 不能直接對(duì)單個(gè)的 C 語(yǔ)言源程序進(jìn)行處理，還必須選擇單片機(jī)型號(hào)；確定編譯、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(duì)工程而不能對(duì)單一的源程序進(jìn)行編譯和連接等操作。 9 圖 選擇單片機(jī)型號(hào) 圖 加入文件 雙擊 文件， 將文件加入項(xiàng)目，注意，在文件加入項(xiàng)目后，該對(duì)話(huà)框并不消失，等待繼續(xù)加入其它文件，但初學(xué)時(shí)常會(huì)誤認(rèn)為操作沒(méi)有成功而再次雙擊同一文件，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)如圖 所示的對(duì)話(huà)框，提示你所選文件已在列表中，此時(shí)應(yīng)點(diǎn)擊 “確定 ”，返回前一對(duì)話(huà)框，然后點(diǎn)擊 “Close”即可返回主接口，返回后，點(diǎn)擊 “Source Group 1”前的加號(hào)， 文件已在其中。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(guò)串 行 通 信接 口 SPI送入 。 12 2 地線(xiàn) :(VSSA,VSSD) 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線(xiàn)。差分驅(qū)動(dòng)時(shí) ,信號(hào)最大幅度為峰峰值 16mV，為 ISD33000 系列相同。 6 串行輸入 (MOSI) 此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端 ,供 ISD輸入。數(shù)據(jù)在 SCLK上升沿鎖存到 ISD,在下降沿移出 ISD。中斷狀態(tài)也可用 RINT 指令讀取。每個(gè) RAC 周期表示 ISD 存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行 (ISD4004 系列中的 存貯器共 2400 行 )。芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠(chǎng)前已調(diào)校 ,誤差在 +1%內(nèi)。由于內(nèi)部 的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定 ,故上述推薦的時(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。通常本端對(duì)地接 1mF 的電容 ,構(gòu)成內(nèi)部信號(hào)電平峰值檢測(cè)電路的一部 分。本端接 VCCA 則禁止自動(dòng)靜噪。 2 SS 在傳輸期間必須保持為低電平 ,在兩條指令之間則保持為高電平。 6 ISD 的任何操作 (含快進(jìn) )如果遇到 EOM 或 OVF,則 產(chǎn)生一個(gè)中斷 ,該中斷狀態(tài)在下一個(gè) SPI 周期開(kāi)始時(shí)被清除。 8 所有操作在運(yùn)行位 (RUN)置 1 時(shí)開(kāi)始 ,置 0 時(shí)結(jié)束。放音 速度 是正 常的 1600 倍 ,遇到 EOM 后停止 ,然后內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器加 1,指向下條信息的開(kāi)始處。 例如 ,從 00 從處發(fā)音 ,應(yīng)遵循如下時(shí)序 : 1 發(fā) POWERUP 命令 。器件會(huì)從此 00 地址開(kāi)始放音 ,當(dāng)出現(xiàn) EOM 時(shí) ,立即中斷 ,停止放音。 4 等待 2 倍 TPUD。 15 表 指令表 指令 8 位控制碼 16 位地址 操作摘要 POWERUP 00100XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 上電 :等待 TPUD后器件可以工作 SET PLAY 11100XXX A15A0 從指定地址開(kāi)始放音。 SPI 端口的控制位 SPI 端口有兩個(gè)硬件控制位 MISO 和 MOSI， SPI 控制寄存器控制放、錄、信息檢索、上電、掉電、啟動(dòng)和停止、忽視地址指示等功能。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)語(yǔ)音提 示功能很有用。那么第一個(gè)上升沿來(lái)的時(shí)候數(shù)據(jù)將會(huì)是 sdo=1；寄存器 =0101010x。sec TSCKhi SCLK High Time 400 nsec TSCKlow SCLK Low Time 400 nsec F0 CLK(Frequency) 1000 kHz 18 第 3 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì) 本文的語(yǔ)音錄放系 統(tǒng)所采用的是錄放時(shí)間為 八至十六分鐘 的 ISD4004 語(yǔ)音芯片。該系統(tǒng)的硬 件電路連接如圖 1 所示： 本系統(tǒng)可以主要分為三部分 。 圖 硬件連接圖 ISD4004 原理圖 ISD4004 開(kāi)發(fā)板是由 ISD4004 芯片、 LM386 低壓音頻小功率放大器和 AMS1117 電壓轉(zhuǎn)換芯片焊接而成，其連接如圖 所示。 若干條信息按順序分別錄入到芯片內(nèi) ，比如稱(chēng)其 為 a,b,c,d信息 。為了理解其工作原理，有必要先介紹器件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。 ISD40048MP 每一行周期為 200ms,這就是器件的地址分辨率。這個(gè)時(shí)鐘相對(duì)于微控制 器的速度來(lái)說(shuō)較慢，上例為 200ms。 我們可以利用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì) RAC引腳進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且通過(guò) LED顯示器實(shí)時(shí)地把計(jì)數(shù)器的值顯示出來(lái)，這樣我們不但可以知道錄入的每段信息的開(kāi)頭和結(jié)尾的地址，而且還可以知道每段信息之中特定內(nèi)容的地址，從而可以建立地址表對(duì)信息進(jìn)行剪輯、合成等處理達(dá)到對(duì)語(yǔ)音信息特定的要求。 監(jiān)控 ISD4004 錄音地址的實(shí)例 我們可以用 ST89C51來(lái)檢測(cè) ISD4004的 RAC引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)錄音地址的監(jiān)控。如果有按鍵按下 ， 則轉(zhuǎn)去 執(zhí)行該按鍵指向的工作程序 。 測(cè)試 3： 若錄音時(shí)按下 鍵，則能停止錄音功能；若放音時(shí)按下 鍵，能夠停止放音功能。在有警情發(fā)生時(shí)這些報(bào)警系統(tǒng)會(huì)通知主人或報(bào)警中心，但是他們的響應(yīng)都需要一定的時(shí)間，24 很有可能在他們的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)不法分子已經(jīng)完成了偷盜行為。其中報(bào)警子系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器作為報(bào)警信號(hào)采集裝置， AT89S51 單片機(jī)作為主控制器，語(yǔ)音芯 片 ISD4004 作為報(bào)警和語(yǔ)音服務(wù)執(zhí)行裝置，鍵盤(pán)和數(shù)碼管作為人機(jī)接口 。若啟動(dòng)報(bào)警，則通過(guò)控制已存有報(bào)警內(nèi)容的語(yǔ)音芯片對(duì)不法分子進(jìn)行語(yǔ)音警告，然后重復(fù)播放若干次語(yǔ)音報(bào)警內(nèi)容以警醒主人或周?chē)娜?，接著?duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行錄音，記錄報(bào)警時(shí)間；同時(shí)在數(shù)碼管上顯示報(bào)警次數(shù)，并可以通過(guò)相應(yīng)按鍵查詢(xún)報(bào)警時(shí)間，便于破案。該典型電路中， LM386M 一 1 的 1 腳和 8 腳間外接10uF的旁路電容，可以使電路的放大倍數(shù)提高 200倍。 26 圖 系統(tǒng)流程圖 基于 ISD4004 的紅外遙控醫(yī)院語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 隨著醫(yī)院現(xiàn)代化、智能化的推進(jìn)．靠人工咨詢(xún)掛號(hào)、了解專(zhuān)家、藥品報(bào)價(jià)、科室介紹、疾病預(yù)防傳達(dá)等已經(jīng)不能適應(yīng)醫(yī)院信息化建設(shè)的需求。如果是放音或錄音命令，則把解碼出來(lái)的地址碼傳送給 ISD4004，啟動(dòng) ISD 工作。電路原理圖如圖 所示。 圖 錄放音操作流程圖 29 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)利用單片機(jī)控制技術(shù)設(shè)計(jì)語(yǔ)音錄放系統(tǒng)應(yīng)用的簡(jiǎn)單介紹，使我熟悉了 1SD4004 的基本應(yīng)用。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 具有極強(qiáng)的實(shí)用性 ，由于時(shí)間關(guān)系，無(wú)論軟件設(shè)計(jì)還是硬件設(shè)計(jì)，都還存在不足的地方，還需要在技術(shù)水平和可靠性方面進(jìn)一步改進(jìn)。在我進(jìn)行課題內(nèi)容的研究中，從技術(shù)上給予了我很大的幫助和支持，而且在論文的最后評(píng)閱過(guò)程中，也給我提出了非常有價(jià)值的意見(jiàn)，使我獲益極深。無(wú)論是在課題立項(xiàng)還是在課