【正文】 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解安陽工學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印 、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。芯片設(shè)計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 。 本次設(shè)計目是完成一個簡單方便，能可靠穩(wěn)定工作的語音錄放系統(tǒng)，該方案結(jié)構(gòu)簡單 ,控制可靠 , 便于推廣。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)展可以認為是現(xiàn)代處理的開端。聲碼器的理論基礎(chǔ)是認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。 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) FLASH 閃速存儲器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM,32 個 I/O口線， 3 個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時鐘電路。 AT89C52 主要性能參數(shù) AT89C52 單片機與 MCS51 產(chǎn)品指令和引腳兼容，內(nèi)部含有 8K 字節(jié)可擦寫 FALSH 閃存，1000 次擦寫周期。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。對端口 P2 寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個 電流 (IIL)。 6 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 所示，此外， P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 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。 14 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。 2 等 待 TPUD(上電延時 )。 如果從 00 處錄音 ,則按以下時序 : 1 發(fā) POWER UP 命令 。 5 發(fā)地址值為 00 的 SETREC 命令 。后跟 PLAY 指令可使放音繼續(xù)進行下去 PLAY 11110XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 從當(dāng)前地址開始放音 (直至 EOM 或 OVF) SET REC 10100XXXA15 A0 從指定地址開始錄音。詳見圖 圖 各端口功能 16 SPI 控制寄存器 SPI控制寄 存 器控制器件的每個功能 ,如錄放 、 錄音 、 信息檢索 (快進 )、 上電 /掉電 、開始和停止操 作、忽略地址指針等。 RAC 腳和 IAB 位可用于信息管理 。下降沿到來的時候， sdi 上的電平將所存到寄存器中去，那么這時寄存器 =0101010sdi，這樣在 8個時鐘脈沖以后，兩個寄存器的內(nèi)容互相交換一次。該語音錄放電路主要由單片機 AT89C51， ISD4004 構(gòu)成，本系統(tǒng)可以主要分為三部分單片機控制部分、錄音部分和放音部分。 單片機控制部分 、錄音部分、 放音部分。 19 圖 ISD4004原理圖 軟件設(shè)計 語音芯片的內(nèi)部信息尋址機制 ISD4004語音芯片具有能夠準(zhǔn)確控制語音錄放地址的功能 ， 這種功能使我們能夠方便靈活地對語音 信 息進行處理以達到我們對語音信息的要求。 我 們 需要知道每一時刻的錄音信息 在 芯片存儲器中所處的位置 ， 這樣有利于我們實時地監(jiān) 控 ISD4004語 音 芯片工作的位置 ， 從而能夠知道所錄的每段信息的開頭和結(jié)尾的準(zhǔn)確地址 ， 便于我 們對已錄入的信息 進 行 管理 。 20 ISD4004的存儲器分為 2400行。其中每行有 175ms的高電平， 25ms的低電平。因此，微控制器 很容易通過軟件查詢 RAC的方法來確定何時已到達 圖 錄放時序 行末。 同樣，在放音時我們也可以實現(xiàn)對語音信息的準(zhǔn)確放音。如圖 示，當(dāng) AN鍵按下時則開始錄音，放開則停止錄音，可檢測 INT引腳看 ISD芯片是否到末。 按鍵包括錄音鍵看 ,放音鍵 . 22 圖 程序流程圖 23 第 4 章 測試實例 測試內(nèi)容 本次測試將應(yīng)用程序下載到 89C52 單片機中，然后用杜邦線連接 ISD4004 開發(fā)板，進行功能測試。 基于 ISD4004 的家庭語音報警系統(tǒng)設(shè)計 現(xiàn)代家庭的防盜方式主要以安裝防盜門、防盜鎖為主，但是這類設(shè)備主要是以增加盜賊入室的難度來達到防盜目的的。所以，安防的最好方法是在不法分子有入侵企圖時就通過給出語音警告，增加其心理壓力，使其主動離開。 圖 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)工作時，熱釋電紅外傳感器對警戒區(qū)的紅外信號不斷地進行采集，當(dāng)在警戒范圍內(nèi)出現(xiàn)人體時，信號處理電路向單片機輸出高電平。 語音錄放模塊設(shè)計 語音錄放模塊的硬件電路如圖 所示。 ISD4004的工作電壓是 3V，可以通過變壓電路將 5V 電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?3 V。本文以單片機和 ISD 語音芯片為核心，設(shè)計了一種醫(yī)院語音服務(wù)系統(tǒng)．實現(xiàn)了醫(yī)院語音服務(wù)的智能化和自動化．它可以提供信息發(fā)布功能：醫(yī)院介紹 (醫(yī)院背景、醫(yī)學(xué)力量、科室情況等 )、醫(yī)生介紹 (科室醫(yī)生、知名專家 )、藥品介紹、就醫(yī)流程介紹、保健常識疾病防知識的傳達以及對特殊情況進行廣播．以適應(yīng)各種服務(wù)要 求．減輕了患者的精神壓力。 LCD 液晶顯示模塊可以顯示放音或錄音的當(dāng)前段和滾動的廣27 播詞，系統(tǒng)框圖如圖 所示。 圖 系統(tǒng)原理圖 28 語音錄放模塊 操作命令是由單片機通過 SPI 口向 ISD4004 語音芯片發(fā)送．單片機的輸人輸出數(shù)據(jù)分別通過 MOSI 和 MISO 2 根數(shù)據(jù)線來傳輸，對于 MOSI 來說，先發(fā)送地址信息，然后發(fā)送控制位，數(shù)據(jù)的發(fā)送從低位開始。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。 30 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 —— 曹領(lǐng)老師。衷心地謝謝您，曹老師！ 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！ 31 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， 20xx. 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