【正文】 S2PLAYR1 10kΩR2 10kΩVCCR6 10kΩ+C4 10uFS3RESETVCCM0 M1 M2 M3 M4 M5 CE PD PRC130.1uFC140.1uF+C1522uFVCCGNDVCCC16 220uFR1310kΩGNDC17 0.1uFR95.1kΩ+C184.7uFR14470kΩR101kΩ+C19220uFC200.1uFR1110kΩVCCR1210kΩC210.1uFGNDMK1MICROPHONEC50.1uFVCCGND+C6 10uFR7 1.2kΩR8 10ΩC80.1uF+C7 250uFLS18Ω,0.25WGNDD2LED2D3LED3R4 560ΩR5 560ΩEOMM6 M7M6 M7 P24P25P24P25EOM+C90.uFText基于51單片機語音存儲與回放系統(tǒng)設計VCC制作人：黃思羽指導老師：陳靜 周申培武漢理工大學自動化學院 29 AT89C51 芯片引腳圖： ISD2560 芯片引腳圖： LM386 引腳圖： 30 附錄 2 程序代碼： LED1 BIT 。錄音按鍵 PLAY BIT 。ISD2560 POWER DOWN 按 鍵 CE BIT 。點亮燈 1 CLR PR。芯片停止工作 STEB LED1 END ；系統(tǒng)初始化程序 SYSINT： CLR EA MOV P1,40H。開始錄音 CLR LED2 SETB LED1。燈 2 滅，燈 1 亮 RET 。 STEB LED1。燈 3 滅，燈 1 亮 RET 。等待語音段結束信號 SETB LED3。置放音狀態(tài) CLR CE。錄音鍵松開后，錄音結束 SETB LED2。A8,A9 置為高電平 RET 。錄音鍵按下否？ LCALL DELAY10MS LCALL TORECORD LOOPE: JB PLAY,LOOP。系統(tǒng)初始化 CLR PD。Play or record EOM BIT 。燈 2 LED3 BIT 。而對于軟件部分，可以利用 ISD2560 直接尋址模式對語音信號分段錄放。 上面這個語音芯片設計電路可以應用于家電、防盜、通信、汽車偵測器、工業(yè)產品、醫(yī)療、美容器材及警報，絨毛玩具 、精美禮品、精美廣告贈品、益智玩具、圣誕及節(jié)日禮品玩具、圣誕樹、圣誕魚、有聲語音鬧鐘。放音程序段如下： SETB PR；置放音狀態(tài) 25 CLR CE；啟動播 放 CLR LED3； STEB LED1；點亮燈 3，熄滅燈 1 NOP NOP TURN: JB EOM,TURN；等待語音段結束信號 SETB LED3； CLR LED1；燈 3 滅，燈 1 亮 26 結束語 本文設計的語音系統(tǒng)硬件電路簡單，調試方便。 置 放 音 狀 態(tài)C E 置 0 啟 動 放 音燈 3 點 亮 燈 1 熄 滅語 音 結 束 信 號 E O M 為 0 ？燈 3 熄 滅 燈 1 點 亮YN返 回 圖 33 放音程序流程圖 放音鍵按下后，置 PR端為 1，進入放音狀態(tài)。 子程序流程圖及代碼 錄音子程序 錄音子程序流程圖如圖 32 所示。 RECORD 鍵按下后，進入錄音模式，調用錄音子程序開始錄音。 程序首先是系統(tǒng)的初始化，設置 P1的狀態(tài)使得語音芯片處于按鍵控制的操作模式下。二是語音字段如果較少，則可根據(jù)每一字段的內容多少，直接分配地址單元。 22 開 始系 統(tǒng) 初 始 化P D 端 置 0 ， 芯 片 開 始 工 作 ； 燈 1 點 亮P R 端 置 0 ， 設 為 錄 音 狀 態(tài)錄 音 鍵 按 下 ？延 時 1 0 m s去 抖 動調 用 錄 音 子 程 序 ， 開 始 錄 音放 音 鍵 按 下 ？調 用 放 音 子 程 序 ， 開 始 放 音結 束YNYN芯 片 停 止 工作 ， 燈 1 熄 滅 圖 31 主程序流程圖 ISD2560 雖然提供了地址輸入線，但它的內部信息段的地址卻無法讀出。當 CE=0 且 PD=0 時，允許芯片進行錄放的的操作；CE=1 時，無法進行錄放操作。 PD=0 時，芯片開始工作； PD=1 時，芯片停止工作，進入節(jié)電狀態(tài)。該變量為 1 表示錄音鍵按下，為 0 表示錄音鍵松開。在這章節(jié)中，將結合具體硬件電路來介紹各模塊的軟件設計。同樣的，軟件是硬件的靈魂，沒有了軟件，再強大的 硬件也只是一部廢鐵。 圖 24 功放電路圖 鍵盤輸入電路和狀態(tài)顯示電路設計 鍵盤輸入的功能主要包括設定錄與放，因此該系統(tǒng)具有 2個按鍵：錄音按鍵、放音按鍵。 圖 23 語音電路設計圖 19 各引腳外圍電路的接法可參考前文所述的引腳說明。因此，看門狗復位可以有效的監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況，提高了系統(tǒng)自身的抗干擾能力，使系統(tǒng)能夠在具有一定干擾的環(huán)境中正常工作。 (3) 看門狗 (WDT)復位。 51單片機有 3 個復位源： (1) 上電復位。 本系統(tǒng)采用的是 12MHz 的晶振，電容采用 22pF 的陶瓷電容 ，具體設計如圖21所示。單片機的 P1口、 和 分別與 ISD2560 的地址線相連，用以設置語音段的起始地址和控制操作模式； ~ 以控制錄放音狀態(tài)； 、 連接按鍵，供錄放音使用；~ 接發(fā)光二極管，用以提示當前錄放音狀態(tài)。 AT89C51 單片機適合于許多較為復雜控制應用場合。 16 2 語音錄放系統(tǒng)硬件電路設計 系統(tǒng)硬件電路總體設計 本系統(tǒng)主要可分為三個部分：單片機控制部分、語音錄放部分、功放部分。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號。增大這個電容的容值，減緩直流基準電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。好處是： “＋ ”、 “－ ”輸出端可以很好地抵消共模信號，故能有效抑制共模噪聲。 各引腳外圍電路的接法介紹如下： (1) 通過接在 1 腳、 8 腳間的電容（ 1 腳接電容 “+”極）來改變增益，斷開時增益為 20dB。引腳 2 為反相輸入端， 3 為同相輸入端，引腳 5為輸出端，引腳 6 和 4 分別為電源和地，引腳 1 和 8 為電壓增益設定端。 LM386 電子特性 LM386 芯片的電子特性如表 16 所示。同樣的，按下錄放模式鍵 RP/ 接高電平，使節(jié) 電控制鍵 PD 端為低電平啟動放音功能；結束時，松開按鍵， 即完成一段語音的播放。接口簡單，使用方便。 2500 系列地址空間是這樣分配的：地址 0~599 作為分段用 (見表 15)，地址600~767 未使用，地址 768~1023 為工作模式選擇。這種操作模式將一直有效，直到 CE再次由高變低，芯片重新鎖存當前的地址／模式端電平并執(zhí)行相應的操作為止。操作模式可由微控制器也可由硬件實現(xiàn)。 ISD2560 的操作模式 由于 ISD2560 內置了若干種操作模式，因而可用最少的外圍器件實現(xiàn)最多的功能。高電平選擇放音，低電平選擇錄音。芯片內部會檢測電源電壓以維護信息的完整性，當電壓低于 時，本端變低，芯片只能放音。芯片在本端的下降沿鎖存地址線和 RP/ 端的狀態(tài)。 ANA OUT： 前置放大器的輸出，前置電壓增益取決于 AGC 端電平。釋放時間取決于本端外接的并聯(lián)對地電容和電阻的時間常數(shù)。 MIC REF：本端是前置放大器的反向輸入。 10 VSSD、 VSSA：數(shù)字地和模擬地，這兩腳最好在引腳焊盤上相連。 ISD2560 集成度較高，內部包括前置放大器、內部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控 制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和 480K 字節(jié)的 EEPROM等。 ISD2560 語音芯片是美國 ISD 公司產品，是 ISD 系列單片語音錄放集成電路的一種。如果是使用 AT89C51或其它內部有程序空間的單片機時，此引腳接成高電平使程序運行時訪問內部程序存儲器，當程序指針 PC值超過片內程序存儲器地址（如8051/8751/89C51的 PC超過 0FFFH）時，將自動轉向外部程序存儲器繼續(xù)運行。在片內接至振蕩器的反相放大器輸出端和內部時鐘發(fā)生器輸入端。 XTAL1： 接外部晶振的一個引腳。 P3口除了作為一般的 I/O口線外，更重要的用途是它的復用功能，如表 13所示。 P2口（ ~）是具有內部提升電路的雙向 I/O端口（準雙向并行 I/O口），當訪問外部程序存儲器時，它是高 8位地址。外部不擴展而單片應用時，則作一般雙向 I/O口用?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，與 MCS51指令系統(tǒng)及8051產品引腳兼容，片內置通用 8位中央處理器和 Flash存儲單元，功能強大。目前，在市場上使用較為普遍的語音芯片如表 12 所示。 語音芯片選擇 語音芯片又稱語音 IC，又被叫做聲音芯片。 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51和 AT89C2051 都是高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。單片機也有很多種類，比如 PIC 單片機、 MCS51 單片機和 AVR ATmega128單片機等等。系統(tǒng)框圖如圖 12 所示。 聲音通過 MIC 轉換成微弱的電信號，經專用的音頻前置放大器放大后，由帶通濾波器濾波，輸出的信號經 A/D 轉換送入單片機。 結束語 總結出本文設計的優(yōu)缺點，并對系統(tǒng)的改進方向提出了展望。 第 2 章 語音錄放系統(tǒng)硬件電路設計。 （ 4）本文的主要工作 本設計的主要任務是查閱國內外相關文獻資料，在了解和熟悉目前語音存儲與回放系統(tǒng)結構、功能以及發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，完成基于 51 單片機語音存儲與回放系統(tǒng)設計。采用閃存保存語音，即使斷電仍然能保持信息不丟失，所以保存信息安全可靠。單片機在這個過程中起到了舉足輕重的作用。另外芯片功能強大：即錄即放、語音可掉電保存、 10 萬次的擦寫壽命 、手動操作和 CPU 控制兼容、可多片級聯(lián)、無需開發(fā)系統(tǒng)等等，確實給欲實現(xiàn)語音功能的單片機應用設計人員提供了解決方案。對語音的采集、處理從以前簡單的波形 編碼轉變?yōu)閰?shù)編碼、壓縮，從而大大減少了存儲數(shù)據(jù)。 （ 2）國內外研究現(xiàn)狀 隨著 IT 行業(yè)的不斷進步，現(xiàn)在我們的生活中各種語音錄播設備層出不窮。 為了解決這個問題，我們可以采用專用的語音芯片。例如監(jiān)控環(huán)境中使用的語音采集系統(tǒng)；再如家庭或學校中使用的語音復讀機等，都可看作是數(shù)字語音錄放系統(tǒng)的典型應用。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。在許多場合，設計者需要將語音系統(tǒng)和單片機結合在一起。 本設計首先給出了系統(tǒng)的硬件電路， 接著結合硬件電路編寫了錄、放音控制程序，最后，對本設計進行總結與展望。在許多場合需要將 語音合成、語音識別、語