【導(dǎo)讀】摘要：本文介紹了基于STC12C5A60S2單片機及ISD4004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。ISD4004系列工作電壓3V,單片錄放時間8至16分鐘,音質(zhì)好,適用于移動。電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。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。統(tǒng)的錄音、放音部分的總體設(shè)計方案進(jìn)行了論證。進(jìn)一步介紹了單片機AT89C52應(yīng)用在系統(tǒng)中的應(yīng)用，

　　

【正文】 218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40STC12C5A60S212345678P0P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P23P24P25P26P27P00P01P02P03P04P05P06P07P32P33P34P35P36P3712345678P112345678P212345678P3P00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37VCCVCCSTC12C5A60S2單片機IO口SRESTSWPBP30P31 圖表 14圖 單片機原理圖 錄音模塊 錄音 芯片采用 ISD400416M。 ISD 系列語音芯片是美國 ISD 公司推出的產(chǎn)品。該系列語音芯片采用多電平直接接模擬存儲（ Chip Corder）專利技術(shù)，聲音不需要 A/D 轉(zhuǎn)換和壓縮，每個采樣值直接存儲在片內(nèi)的閃爍 存儲器中，沒有 A/D 轉(zhuǎn)換誤差，因此能夠真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂及效果聲。避免了一般固體錄音電路量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。 如 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SS1MOSI2MISO3Vssd4NC5NC6NC7NC8NC9NC10Vssa11Vssa12AUD OUT13AM CAP14NC15IN16IN+17Vcca18NC19NC20NC21NC22Vssa23RAC24INT25XCLK26Vccd27SCLK28ISD400410UFCJ3AUD OUT47UfCJ6104C10Q190141KR1810KR171KR14300KR151KR16VCCMK110UFCJ410UFCJ512INT_RAC4K7RXA4K7RXBVCCP03P02P01 P0035421MIC音頻輸入 圖表 15 圖 音頻輸入原理圖 放音模塊 該部分電路采用 TDA2822 芯片。如圖 所示 LSSpeaker35421SP10KR_AOCTO2CTO1RTO1RTO210uFC14VCCOUTPUT(1)1SUPPLY VOLTAGE2OUTPUT(2)3GROUND4INTPUT(2)5INTPUT+(2)6INTPUT+(1)7INTPUT(1)8TDA2822A10uFCT2AUD OUTCT1音頻輸出 圖表 16圖 音頻輸出原理圖 總體思路 該電路采用 STC12C5A60S2 單片機，通過操作 5 個微型按扭開關(guān)和一個微動開關(guān)實現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換，操作命令由串行通信接口（ SPI）送入。電路即可工作在順序模式，又可工作在循環(huán)模式。當(dāng)工作在循環(huán)模式。當(dāng)工作在循環(huán)模式的錄音狀態(tài)時， ISD 芯片將始 終記錄最后 16min 的語音信息，直至按下停止鍵。 整個電路由單片機控制顯示電路、 ISD4004 語音錄放電路、話筒輸入電路、音頻功率放大電路幾部分構(gòu)成。 ISD4004 的片選信號 SS 由控制器 提供。單片機 STC12C5A60S2的串行口工作于同步移位寄存器方式，同步移位脈沖由 TXD（ ）輸出至 ISD4004 的串行 時鐘輸入端 SCLK，數(shù)據(jù)由 RXD（ ）輸入輸出。對單片機而言，發(fā)射時作為輸出，接至 ISD4004 的串行輸入端（ MOSI）；接收時作為輸入，接至 ISD4004 的串行輸出端（ MISO）。電路中拔動開關(guān) Ks用于選擇啟用或取消循環(huán)錄音功能。 孟新：基于單片機的語音錄放器設(shè)計 20 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(jìn)行處理以達(dá)到我們對語音信息的要求。例如 ， 我們可以利用軟件編程的方法實現(xiàn)對語音信息的剪輯 、 合成等操作來達(dá)到我們對語 音信息特殊的要求 。 還有 ，我們可以通過程序控制做到語音的定時放音和循 環(huán) 放音。 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 。 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(jìn) 行 管理 。 下面 以 ISD40048MP 為例來說明如何利用硬件結(jié)構(gòu)尋址 。 ISD40048MP 內(nèi)置了特殊的信息尋址機制，即行地址時鐘 (以下簡稱 RAC)。為了理解其工作原理，有必要先介 紹器件的存儲結(jié)構(gòu)。 ISD4004的存儲器分為 2400行。對器件尋址，就是選擇一行，從行首開始錄、放操作，而每行中的各列是不可尋址的。每一行的所有操作都從第一列開始。 ISD40048MP 每一行周期為 200ms,這就是器件的地址分辨率。其中每行有 175ms的高電平， 25ms的低電平。每個錄放周期都從這 200ms的“語音存儲塊”的塊首開始，如圖 。 還以 ISD40048MP為例， RAC在行末前 25ms變低， 在恰好到達(dá)行末時變高 ,這就類似一個時鐘，幫助 你確定錄放操作已到何處。這個時鐘相對于微控 制 器的速度來說較慢，上例為 200ms。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(dá) 圖表 17圖 行末。 但由于微處理器的查詢速度相對于 RAC時鐘頻率要快得多，所以，如果通過查詢的方法檢測 RAC 每個周期的低電平時，在上一次檢測到 RAC低電平時必須要經(jīng)過一段延時才能再檢測 RAC，這樣檢測到的低電平才是有效的 ,這段延時可以說是“假延時”。延時的時 間安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 必須大于 RAC低電平的時間，而小于 RAC的周期。 我們可以 利用一個計數(shù)器對 RAC引腳進(jìn)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(jìn)行剪輯、合成等處理達(dá)到對語音信息特定的要求。 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。只需把事先編輯好的語音信息的準(zhǔn)確地址傳送到 ISD4004的控制口就可以實現(xiàn)指定地址的放音。如果需要的話，我們還可以對 ISD4004的放音地址進(jìn)行實時的監(jiān)控，其方法與錄音時類似。 監(jiān)控 ISD4004 錄 音地址的實例 我們可以用 STC12C5A60S2來檢測 ISD4004的 RAC引腳來實現(xiàn)錄音地址的監(jiān)控。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。 R2R3為地址計數(shù)器。 程序流程圖 電路上電后 ， 程序首先完成程序的初始化 ， 隨后查詢按鍵狀態(tài) ， 進(jìn)入系統(tǒng)待機狀態(tài) 。如果有按鍵按下 ， 則轉(zhuǎn)去執(zhí)行該按鍵指向的工作程序 。 按鍵包括錄音鍵看 ,放音鍵 . 孟新：基于單片機的語音錄放器設(shè)計 22 圖表 18圖 程序流程圖 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 章 測試實例 測試內(nèi)容 實物圖見圖 圖表 19圖 實物圖 如圖所示，完成品共有五個操作按鍵，從左到右編號為 P1 P2 P3 P4 P5 孟新：基于單片機的語音錄放器設(shè)計 24 結(jié) 論 本次設(shè)計通過對利用單片機控制技術(shù)設(shè)計語音錄放系統(tǒng)應(yīng)用的簡單介紹，使我熟悉了 1SD4004 的基本應(yīng)用。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(dá)到了設(shè)計要求。 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，使我不論是從理論知識還是從實際操縱中都學(xué)到了不少知識，我接觸到更多平時 沒有接觸過的科學(xué)儀器設(shè)備、元器件，并且獲得了相關(guān)的儀器調(diào)試經(jīng)驗，同時也發(fā)現(xiàn)了自己在這方面的很多不足之處。體會到理論知識對實踐有很大的指導(dǎo)作用，只有在正確理論的指引下才能設(shè)計出合乎實際需要的硬件電路。 本系統(tǒng)的設(shè)計 具有極強的實用性 ，由于時間關(guān)系，無論軟件設(shè)計還是硬件設(shè)計，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)。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 參考文獻(xiàn) [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， 2020. [2]王振紅 , 李洋 , 郝承祥 .ISD4004 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， 2020 年 03月第 25 卷 第 1 期 . [3] 李華 .MCS51 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 , 張彥斌 .MCS51/96 系列單片微型計算機及其應(yīng)用 [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， 2020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)， 2020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， 2020. [8]秦龍 . MSP430單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用實例 [M].北京 :中國電力出版社， 2020. [9] 譚浩強 .C 程序設(shè)計教程 .清華大學(xué)出版社 . [10] 邱關(guān)源，電路 .高等教育出版社 . [11]童詩白 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .高等教育出版社 第 2版 . 7[13]趙廣林 .新型語音芯片應(yīng)用戶手冊 .電子工業(yè)出版社， 2020年 08月 . [14]王南陽 .單片優(yōu)質(zhì)語音錄放集 成電路應(yīng)用手冊 .機械工業(yè)出版社， 2020年 01月 . [15]萬光毅 .單片機實驗與實踐教程 .北京航天航空大學(xué)出版社， 2020年 05月 .