【正文】 ll system design of the voice recording system which 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 includes a singlechip control module, voice acquisition module, voice processing module, signal amplification module, is MCU control module. In the voice playback process, the microcontroller municates through SPI munication voice module, thus realizing voice recording and playback. Each recording corresponds to a different address, so the microcontroller just need to send the address of the recording to be played for play back. The signal processing of the voice recording system includes speech acquisition, signal amplification and voice filter. Acoustic signal is converted into electrical signals through electrets sensor, which is also called microphone. The sensor signals will be amplified after flow through the amplifying circuit. Finally it will be send to voice module after filtering, coupling. Continuous acoustic signal is sampled by the voice module, which takes one of the voice signal level, directly stores it in the voice chip ISD4004, and makes speech natural and true. When the recording is played we need a bandpass filter in the voice chip output section, to filter out the signal outside the audio bandwidth thereby reducing noise. The codes of the Microcontroller STC89C52 is designed and tested by using keil piler, whose main function is to control the voice module and LCD module. Key words： Microprocessor。計算機(jī)技術(shù)和數(shù)字電子的發(fā)展，現(xiàn)在的語 音系統(tǒng)有了重大的飛躍，由以前的體積較大單放機(jī)、復(fù)讀機(jī)發(fā)展到了音質(zhì)較好、體積小、容量大的 MP MP手機(jī)，可以說語音技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 2 2 概述 語音錄放系統(tǒng)概述 語音錄放系統(tǒng)的工作原理是單片機(jī)通過 SPI 通信模式，來控制語音芯片ISD4004 的錄音與播放。本課題的研究，是其他語音錄放方面課題研究的基礎(chǔ)，因此具有很好實踐意義。考慮到電路的穩(wěn)定性及增益 AV=10，應(yīng)采用有源濾波器。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 5 3 硬件設(shè)計 硬件的總體設(shè)計 語音錄放系統(tǒng)主要是通過單片機(jī)來控制語音芯片 ISD4004 來實現(xiàn)語音的錄放的功能。如圖 31 所示，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。對一定頻率范圍內(nèi)的交流信號而言， C1 和 C4 呈現(xiàn)的容抗很小，可以近似認(rèn)為短路。其雙列直插式封裝如圖 36 所示。ISD4000 系列采用 CMOS 技術(shù)，內(nèi)含晶體振蕩器、防混疊濾波器、平滑濾波器、自動靜噪、音頻功 率放大器及高密度多電平閃爍存儲陣列等，只需要很少的外圍器件即可構(gòu)成一個完整的語音錄放系統(tǒng)。 單端輸入時 ， 信號由耦合電容輸入 ， 最大幅度為峰峰值 32mV，耦合電容和本端的 3KΩ電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。 （ 8） 串行時鐘 (SCLK)ISD的時鐘輸入端 ， 由主控制器產(chǎn)生 ， 用于同步 MOSI和 MISO的數(shù)據(jù)傳輸。 SS1MOSI2MISO3Vssd4NC5NC6NC7NC8NC9NC10Vssa11Vssa12ADUOUT13AMCAP14NC15ANAIN16ANAIN+17Vcca18NC19NC20NC21NC22Vssa23RAC24INT25XCLK26Vccd27SCLK28ISD4004U3杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 11 （ 10） 行地址時鐘 (RAC) 漏極開路輸出。若要求更高精度 ， 可從本端輸入外部時鐘 (如前表所列 )。 1uF的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應(yīng)速度。其語音的錄放示意如圖 310 所示。另一方面，考慮到實用性，帶負(fù)載能力要比較強(qiáng)，滿足輸入阻抗足夠高，輸出阻抗應(yīng)足夠小，且滿足阻帶衰減頻率 40db/10 倍程。 圖 313 帶通濾波器原理圖 有 源 高 通 濾 波 器 有 源 低 通 濾 波 器輸 入 輸 出2314111U1ALM324AN81093411U1CLM324ANC1C215nC333nC524KR1ResR2ResR3ResR4ResR5ResR6Res33nC71 2P112P212P3Header 2GNDLM324 電源語音輸入 語音輸出二階高通濾波器二階低通濾波器))()3(1)( 2sCRsCRA sCRAsA VF VF ????杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 15 基于 matlab 軟件對濾波前后語音的分析 語音錄放系統(tǒng)如果不加濾波電路，會發(fā)現(xiàn)播放的錄音中雜音很多，即語音的中其他成分很多。 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 51 0 . 500 . 51原始信號波形圖t/s幅值0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5x 1 0400 . 511 . 5原始信號頻譜圖頻 率 / H z頻率響應(yīng)幅度0 1 2 3 4 5 61 0 . 500 . 51濾波信號波形圖t/s幅值0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5x 1 0400 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4濾波信號頻譜圖頻 率 / H z頻率響應(yīng)幅度杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 17 圖 313 單片機(jī)管腳 表 31 STC89C52 單片機(jī)主要功能 STC89C52 單片機(jī)主要特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256*8bit 內(nèi)部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHZ 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個外部中斷 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒模式 STC89C52 引腳 具體介紹 如下： ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V 電源 GND(Pin20)：接地線 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)1512345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U3STC89C52杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 18 ② 外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ③ 控制引腳（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 圖 314 所示是 16 字 *2 行的 LCD 引腳圖 ，其接口引腳有 16 只，引腳功能如表32 所列。 BLA、 BLK 用于帶背光的模塊，不帶背光的模塊這兩個引腳懸空不接。MAX232 芯片內(nèi)部有一個電源電壓變壓器，可以把輸入的 +5V 電源電壓變換為RS232 輸出電平所需的 177。 由于 51 單片機(jī)不帶SPI 串行總線接口，可以使用軟件來模擬 SPI 的操作，可以用 P1 口的 ～ 口模擬包括串行時鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。 圖 316 單片機(jī)與 ISD4004 接口電路示意圖 S T C 8 9 C 5 2M O S IS C KM O S II S D 4 0 0 4/ S SP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 22 4 軟件設(shè)計 總體方案 該系統(tǒng)的軟件部分包括語音程序， 1602 液晶顯示和按鍵控制三部分程序。當(dāng)按下菜單選擇按鍵時，系統(tǒng)就會切換成錄音模式。isd_count8。 delay(2)。 } /********以下是發(fā)送掉電指令函數(shù) ********/ void isd_poweroff(void) { delay(10)。 spi_send(adh)。 //發(fā)送放音起始地址高位 delay(2)。 _nop_()。 } 當(dāng)模塊在接受指令前，單片機(jī)必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部是否處于忙綠狀態(tài)，即讀取 lcd_busy()標(biāo)志時 result 需為 0，方可接受新的指令；如果在送出一個指令前不檢查 result 標(biāo)志位，或者延遲時間不夠長，會導(dǎo)致接收出錯。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 LCD_EN = 0。 //錄音時關(guān)中斷 if(K2==0) //等待 K2 鍵按下 { Delay_ms(10)。 //若錄完第 1 站 ,則返回到第 8 站 } } if (K4==0) { Delay_ms(10)。 isd_rec()。在錄音模式下，通過按 K2 和 K3 按鍵就可以選擇性的錄音。 //若 K3 鍵按下 ,延時 10ms,防抖動 if (K3==0) {