【正文】 4 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。針對錄放系統(tǒng)的錄音、放音部分的總體設(shè)計方案進行了論證。隨著電子通信業(yè)的出現(xiàn)和計算機技術(shù)的發(fā)展，人們開始可以從數(shù)字信號處理的角度了解語音。隨著計算機技術(shù)處理和信息技術(shù)的發(fā)展，語音交互已經(jīng)成為人機交互的必要手段，而語音信號的采集處理是人機交互的前提和基礎(chǔ)。進入 90 年代以來，語音信號處理在實用化方面取得了許多實質(zhì)性的進展。1874 年電話的發(fā)展可以認(rèn)為是現(xiàn)代處理的開端。聲碼器的理論基礎(chǔ)是認(rèn)為語音是由人的聲帶振動產(chǎn)生的生源（載波）受到運動的聲道的控制（調(diào)制）而產(chǎn)生的，因而將載波和調(diào)制兩部分分開來進行傳送便可極大地壓縮頻帶。這是因為：第一，數(shù)字技術(shù)能夠完成許多很復(fù)雜的信號處理工作；第二，通過語音進行交換的信息本質(zhì)上具有離散的性質(zhì)，因為語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、價廉、緊湊、快速等特點，很容易完成實時處理任務(wù)；第四，數(shù)字語音適合于在強干擾通信中傳輸，易于和數(shù)據(jù)一起在通信網(wǎng)中傳輸，也易于進行加密傳輸。用單片機控制語音芯片，再把單片機和語音芯片嵌入到通信設(shè)備，智能儀器，治安報警及兒童玩具中，就可做成語音播放的機器，應(yīng)用范圍廣泛。系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力，便于安裝和擴展。Vcc：電壓電源沒有引出，它作為一個通用 但不可訪問，但可作為固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號，P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流，當(dāng) P3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口：作為輸入端口時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流P3 口還用于實現(xiàn) AT89c2051 特殊的功能，如下圖所示：口引腳 功能特性 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口）（外中斷 0）INT （外中斷 1）I T0（定時／計數(shù)器 0 外部輸入） T1（定時／計數(shù)器 1 外部輸入） 表 1 管腳功能介紹 另 外 重 要 的 一 點 ， 只 要看 一 下 編 譯 后 生 成 的 匯 編 代 碼 ， 就 能 體 會 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 。 點擊“ProjectNew Project…”菜單，出現(xiàn)對話框，要求給將要建立的工程起一個名字，這里起名為 fgf，不需要輸入擴展名。雙擊文件名，即打開該源程序。 芯片采用多電平直接模擬量存儲技術(shù), 每個采樣 值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器 中,因此能夠 非常真實、 自然地再現(xiàn) 語音、音樂 、音調(diào)和效 果聲,避免了 一般固體錄 音電路因量 化和 壓 縮 造成的 量化 噪聲和 金 屬 聲 。3 同相模擬輸入(ANA IN+) 這是錄音信號的同相輸入端。4 反相模擬輸入(ANA IN) 差分驅(qū)動時,這是錄音信號的反相輸入端。7 串行輸出(MISO) ISD 的串行輸出端。9 中斷 (/INT) 本端為漏極開路輸出。OVF 標(biāo)志指示 ISD 的錄、放操作已到達存儲器的未尾。該信號 175ms 保持高電平,低電平為25ms。商業(yè)級 芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi), 頻率變化在+%內(nèi)。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要,因內(nèi)部首 先進行了分頻。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較,決定自動靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點。 SPI(串行外設(shè)接口) 協(xié)議介紹ISD4004 工作于 SPI 串行接口。3 數(shù)據(jù)在時鐘上升沿移入,在下降沿移出。7 使用 讀 指令使中斷狀態(tài)位移出 ISD 的 MISO 引腳時,控制及地址數(shù)據(jù)也應(yīng)同步從 MOSI 端移入。9 所有指令都在 SS 端上升沿開始執(zhí)行。 上電順序器件延時 TPUD(8kHz 采樣時,約為 25 毫秒)后才能開始操作。3 發(fā)地址值為 00 的 SETPLAY 命令。2 等待 TPUD(上電延時)。6 發(fā) REC 命令 。后跟 REC 指令可使錄音繼續(xù)進行下去REC 10110XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 從當(dāng)前地址開始錄音(直至 OVF 或停止)SET MC 11101XXXA15 A0 從指定地址開始快進。位 值 功 能 位 值 功 能RUN 1 0 允許 /禁止操作開始 停止 PU 10電源控制上電 掉電P/R 10 錄 /放模式放音 錄音 IAB 10操作是否使用指令地址忽略輸入地址寄存的內(nèi)容 使用輸入地址寄存的內(nèi)容MC 10 快進模式允許快進 禁止 P15P0A15A0 行指針寄存器輸出輸入地址寄存器 表 3 控制器功能 注： IAB 置 0 時,錄、 放 操作從 A9A0 地址開始。SPI 端口簡單框圖如下：圖 8 SPI 端口基于 ISD4004 芯片的語音錄放系統(tǒng)設(shè)計21 時序SPI 總線協(xié)議是一個環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，由 ss（cs ） 、sck、sdi、sdo 構(gòu)成，其時序主要是在 sck 的控制下，兩個雙向移位寄存器進行數(shù)據(jù)交換。這樣就完成里一個 spi 時序?？刂撇糠謩t主要由單片機AT89C51 構(gòu)成，包含必要的按鍵電路、復(fù)基于 ISD4004 芯片的語音錄放系統(tǒng)設(shè)計22位電路和指示電路等外圍電路。控制部分則主要由單片機 89C2051 構(gòu)成， 包含必要的按鍵電路、 復(fù)位 電路和看門狗電路等外圍電路。用來控制 ISD4004 的錄放音操作。 若 干 條 信 息 按 順 序 分 別 錄 入 到芯 片 內(nèi) ， 比 如 稱 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。這個時鐘相對于微控制器的速度來說較慢，上例為200ms。我們可以利用一個計數(shù)器對RAC引腳進行計數(shù)，并且通過LED顯示器實時地把計數(shù)器的值顯示出來，這樣我們不但可以知道錄入的每段信息的開頭和結(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信息進行剪輯、合成等處理達到對語音信息特定的要求。 監(jiān)控 ISD4004 錄音地址的實例我們可以用ST89C51 來檢測ISD4004的RAC 引腳來實現(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。sbit SCLK=P3^2。sbit KY_REC=P3^7?；?ISD4004 芯片的語音錄放系統(tǒng)設(shè)計31sbit LED_REC=P1^6。sbit LED_ADDR4=P1^2。 //讀取標(biāo)行地址void ISD_Stop(void)。 //發(fā)送放音指令，并延遲 50ms void ISD_SetPlay(uint add)。//========延時函數(shù)===========================void Delay1Ms(uchar t)。//=========變量定義===========================基于 ISD4004 芯片的語音錄放系統(tǒng)設(shè)計32unsigned char id=0。 //選中 ISD4004 SCLK = 0。 { if ((isd_data amp。 //右移一位 SCLK = 1。 //選中 ISD4004 SCLK = 0。 { if ((isd_dataamp。 //右移一位 SCLK=1。MOSI=0。}/******************************************************************名稱：ISD_PowerUp(void)功能：發(fā)送上電指令 指令：ISD_SPI_Send8(uchar isdx8)。 基于 ISD4004 芯片的語音錄放系統(tǒng)設(shè)計35 ISD_SPI_Send8(POWER_UP)。MOSI=0。}/******************************************************************名稱：ISD_Play(void)功能：發(fā)送 play 指令 指令：ISD_SPI_Send8(uchar isdx8)。 ISD_SPI_Send8(PLAY)。MOSI=0。} /******************************************************************名稱：ISD_SetPlay(uint add)功能：發(fā)送 setplay 指令 指令：ISD_SPI_Send8(uchar isdx8)。 //發(fā)送放音起始地址 ISD_SPI_Send8(SET_PLAY)。調(diào)用：無返回：無/******************************************************************/void ISD_SetRec(uint add){ Delay1Ms(1)。}//************************************基于 ISD4004 芯片的語音錄放系統(tǒng)設(shè)計38/*=========================================================================名稱: void Delay1Ms(uchar t)。t) { for (i=0。_nop_()。_nop_()。 } } }//========================================void Delay(){ uchar i。 }} //======按鍵程序==========================void Key(void) { if (!KY_STOP) { Delay1Ms(15)。LED_PLAY=1。 SCLK=1。 if(id4) id=0。 SCLK=1。 } } if(id==0){LED_ADDR1=1。} if(id==1){LED_ADDR1=0。id_case1_key()。LED_ADDR4=1。LED_ADDR3=0。LED_ADDR2=1。} if(play_flag==1) { if(INT==0) { play_flag=0。 SCLK=1。 基于 ISD4004 芯片的語音錄放系統(tǒng)設(shè)計42 ISD_PowerUp()。 } else if(id==2) { LED_REC=0。 } else if(id==4) { LED_REC=0。 SS=1。 if(!KY_PLAY) { while(!KY_PLAY)。 ISD_SetPlay(ISD_ADDS1)。 ISD_SetPlay(ISD_ADDS3)。 ISD_Stop()。 SCLK=1。同時本文介紹的錄放系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過實驗調(diào)試，能夠可靠穩(wěn)定工作，達到了設(shè)計要求?；?ISD4004 芯片的語音錄放系統(tǒng)設(shè)計47致 謝在兩個多月的課題研究和論文撰寫過程中，我非常感謝我的指導(dǎo)教師——巢明老師。衷心地謝謝您，巢老師！最后，對所有在這三年里的學(xué)習(xí)和生活中，給予我各種關(guān)心幫助的人們，我僅表達我最衷心的謝意！謝謝你們！基于 ISD4004 芯片的語音錄放系統(tǒng)設(shè)計48參考文獻[1]何立民．單片機應(yīng)用技術(shù)選編9[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2022.[2]王振紅, 李洋, 語音芯片的工作原理及其在智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].國外電子元器件， 2022 年03月第 25 卷 第 1 期.[3] 系列單片機實用接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1993 年.[4] 薛鈞義, [M]. 西安:西安交通大學(xué)出版社,1997 年.[5]楊海東，陳高平．ISD4004—16M 語音芯片的循環(huán)錄放電路設(shè)計[J]．單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2022 年 12 月.[6]高紅亮，張同忠，楊杰，等．采用 ISD4004 的電梯語音系統(tǒng)的設(shè)計[J]．電子技術(shù)，2022 年 9 月.[7]樓然苗，李光飛. 單片機課程設(shè)計指導(dǎo)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2022. 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