【正文】 CLR LED1。啟動播放 CLR LED3。 CLR LED1。錄音子程序 TORECORD： CLR CE。放音鍵按下否？ LCALL TOPLAY STEB PD。芯片工作 CLR LED1。End of message 引腳 PD BIT 。燈 3 RECORD BIT 。 ISD2560 最大錄音時間為 60s，對聲音信號分段錄音，設置各錄音段的起始地址，存儲在芯片的存儲器中，放音時，直接尋找到起始地址就能實現(xiàn)對各段語音信號的播 放了。且外圍電路元件少、體積小、易于再次開發(fā)或改進電路，具有很高的實用價值。即可作為電腦語音系統(tǒng)的語音板，又可作為語音服務系統(tǒng)的子系統(tǒng)。將 CE 端置為低電平，啟動播放。 C E 置 0開 始 錄 音點 亮 燈 2熄 滅 燈 1是 否 松 開 錄 音 鍵 ？錄 音 結 束熄 滅 燈 2點 亮 燈 1YN返 回 圖 32 錄音程序流程圖 24 錄音鍵按下后，置 CE 端為低電平，芯片開始錄音。 PLAY 鍵按下后，進入放音狀態(tài)，調(diào)用放音子程序開始放音。將 PD 端置為 0，芯片啟動。一般按每秒說 3 個字計算， 60s 可說 180 個字，再根據(jù) ISD2560 的地址分辨率為 100ms，即可計算出語音段所需的地址單元數(shù)。需要采用直接尋址模式進行尋址。 EOM：信息結束的標志。 PR：控制語音芯片所處的工作模式。 PLAY：描述放音鍵按下的狀態(tài)。 主要變量說明 程序中的主要變量及相關功能如下： LED1~LED3：描述發(fā)光二極管的關斷。我們在確定了一項設計所要實現(xiàn)的功能后，根據(jù)要實現(xiàn)的功能設計相應的硬件系統(tǒng)。狀態(tài)顯示通過發(fā)光二極管來完成， 3盞燈分別對應的芯片開始工作、錄音開始和放音開始 3個狀態(tài)。揚聲器輸出信號與功放相連，將聲音信號放大。 本系統(tǒng)設計一個外部復位 ，采用按鍵電平復位方式，電平復位是通過復位端電阻與 Vcc 電源接通而實現(xiàn)的，電路如圖 22 所示。當看門狗復位允許且看門狗定時器溢出時， MCU 產(chǎn)生復位。當系統(tǒng)電源的電平低于上電復位門限電壓 VPOT 時， MCU 產(chǎn)生復位。 17 圖 21 晶振電路設計圖 復位電路設計 當任何一個復位信號產(chǎn)生時， C51 的所有 I/O 端口都會立即復位成它們的初始值，并不需要時鐘源處于運行狀態(tài)。 AT89C51 的外圍電路設計 晶振電路設計 單片機是一種時序電路，必須給它提供時鐘脈沖信號才能正常工作。 數(shù)碼語音芯片選用的是 ISD2500 系列單片語音錄放集成電路 ISD2560，它具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無須專用的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點。采用 51 單片機作為主控制芯片，利用 ISD2560 實現(xiàn)語音錄放，采用 LM386 集成功放使聲音放大，簡單易行且控制方便。它與揚聲器負載構成 15 了一階高通濾波器。在器件上電、掉電時的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致。 (4) 第 7 腳（ BYPASS）的旁路電容不可少。 (2) 選好調(diào)節(jié)音量的電位器。使用時在引腳 7 和地之間接旁路電容，通常取 10μF。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在 6V 電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為 24mW，使得LM386 特別適用于電池供電 的場合。 13 圖 13 ISD2560 基本電路原理 LM386 集成功率放大器芯片說明 LM386 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產(chǎn)品。圖 13 是 ISD2560 基本電路原理。 12 表 15 2500 系列地址空間表 十進制 二進制 信息時間 (秒 ) A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 2560 2575 2590 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 50 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 100 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 250 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 300 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 400 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 500 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 599 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 ISD2560 的應用電路 ISD2560 集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)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 480KB 的 EEPROM 等。 (2) 操作模式位不加鎖定，可以在 MSB（ A A9）地址位為高電平時， CE電平變低的任何時間執(zhí)行操作模式操作。 表 14 模式控制說明表 模式控制 功能 典型應用 A0/M0 信息檢索 快速檢索信息 A1/M1 刪除 EOM標志 在全部語音錄放結束時，給出 EOM標志 A2/M2 未用 當工作模式 操作時，此端應接低電平 A3/M3 循環(huán)放音 從 0地址開始連續(xù)重復放音 A4/M4 連續(xù)尋址 可錄放連續(xù)的多段信息 A5/M5 CE電平觸發(fā) 允許信號中止 A6/M6 按鈕控制 簡化器件接口 使用操作模式時需要注意兩點： (1) 所有操作模式下的操作都是從 0 地址開始，以 后的操作根據(jù)模式的不同，而從相應的地址開始工作。操作模式也由地址端控制，當最高兩位（ A A9）都為 1 時，其它地址端置高可選擇某個（或某幾個）特定模式。錄音時，由地址端提供起始地址，錄音持續(xù)到 CE 或 PD 變高，或 內(nèi)存溢出；如果是前一種情況，芯片自動在錄音結束處寫入 EOM 標志。 XCLK：外部時鐘。 PD：本端拉高使芯片停止工作，進入不耗電的節(jié)電狀態(tài)，芯片發(fā)生溢出，即 OVF端輸出低電平后，要將本端短暫變高復位芯片，才能使之再次工作。 OVF ：芯片處于存儲空間末尾 時本端輸出低電平脈沖表示溢出，之后本端狀態(tài)跟隨 CE 端的狀態(tài)，直到 PD 端變高。 470KΩ 和 的標稱值在絕大多數(shù)場合下可獲得滿意的效果。當以差分形式連接話筒時，可減小噪聲，提高共模抑制比。 SP+、 SP：揚聲器輸出。 ISD2560 的引腳功能 ISD2560 的引腳排列見附錄 1，各引腳的主要功能描述如下： A0/M0~A6/M A7~A9：地址線， ISD 器件可以實現(xiàn) 1～ 600 段錄放語音功能，每段錄放音都有一個起始端，該起始地址的選擇由 A0~A9 確定。這是一種永久記憶型語音錄放電路，錄音時間為 60s，可重復錄放 10 萬次。此外， 在將程序代碼燒錄至 8751內(nèi)部 EPROM、 89C51內(nèi)部 FALSH時，可以利用此引腳來輸入提供編程電壓（ 8751為 2lV、 AT89C51為 12V、 8051由生產(chǎn)廠方一次性加工好 )。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。在單片機內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端， 9 這個放大器構成了片內(nèi)振蕩器。 表 13 P3口復用功能表 端口引腳 復用功能 RXD（串行通信輸入） TXD（串行通信輸出） INT0（外部中斷 0 輸入，低電平有效） INT1（外部中斷 1 輸入，低電平有效） T0（計數(shù)器 0,外部事件計數(shù)輸入端） T1（計數(shù)器 1,外部事件計數(shù)輸入端） WR（外部隨機存儲器的寫選通，低電平有效） RD（外部隨機存儲器的讀選通，低電平有效） RST：復位輸入。外部不擴展而單片應用時，則作一般雙向 I/O。 P0口每一個引腳可以推動 8個 LSTTL負載。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一 個硬件復位。AT89C51單片機適合于許多較為復雜控制應用場合。 7 表 12 常用語音芯片對比表 項目 TE6310 TE6332 ISD1420 ISD2560 語音長度 10s 32s 20s 60 采樣頻率（ kHz） 4~ 8 放音觸發(fā) 放音觸發(fā) 無 邊緣 /電平 電平 工作電壓（ V） ~ ~ ~ ~ 工作電流（ mA） 30 45 30 30 靜 態(tài)電流（ μA） 2 無 10 10 MIC 前置 是 否 否 否 由上表可以看出， ISD2560 語音芯片的語音長度較長，工作電流和電壓也符合要求。芯片的錄音功能包括 ADC和 DAC兩個過程，都是由芯片本身完成的，包括語音數(shù)據(jù)的采集、分析、壓縮、存儲、等步驟。 AT89C51 和 AT89C2051 主要性能對比表如表 11 所示。 51 單片機是對目前所有兼容 Intel 8031 指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。 5 I S D 2 5 6 0單 片 機 控 制語 音 輸 入 語 音 輸 出鍵 盤 控 制 圖 12 方案二系統(tǒng)原理圖 該系統(tǒng)采用語音芯片處理語音信號，抗干擾能力強，存儲方便，調(diào)試簡單，還可以作為語音服務的子系統(tǒng)，所以選擇此方案。單片機控制將數(shù)字信號存儲在存儲器中，在需要放音時，單片機控制數(shù)字信號從存儲器中讀出，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后輸出。 4 1 語音錄放系統(tǒng)總體設計及主要芯片說明 總體方案論證 方案一：利用單片機及其外圍硬件電路（如 A/D、 D/A、存儲器等），就能完成語音信號的數(shù)字化處理，實現(xiàn)語音的存儲與回放。描述了基于 51 單片機語音存 儲與回放系統(tǒng)的組成、功能和控制方案，設計出完整的硬件電路。 論文組織結構如下： 緒論 主要講述了本課題的來源，研究背景和科學意義，對國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和成果的優(yōu)越點進行了概述，初步描述了單片機語音存儲與回放系統(tǒng)的設計方法。但是該系統(tǒng)仍需要使用到模擬電路進行信號的放大與濾波，這會使得到的語音信號相對失真，同時也需要采用軟件濾波技術加以完善，因此本次設計不采用該方法。單片機需要控制語音錄音的開始與結束，設定信號存儲的地址，并在播放時尋址播放空間并控制播放?，F(xiàn)在市場上已有公司將以AT89C2051 單片機與 ISD 語音芯片組成的語音組合板，用串口通信，芯片里固化有一些常用語音詞匯，用戶不需了解語音功能的工作原理，只需通過串口按一定協(xié)議發(fā)送代碼即可送出語音。舉例來說，原始語音一般都是采用 8KHz 抽樣， 16bits的線性 PCM 編碼進行采集，在一般的系統(tǒng)中就直接將采集后的數(shù)據(jù)進行存儲；而如果采用參數(shù)編碼對采集后的數(shù)據(jù)進行壓縮，存儲量則可以大大減少，當需要恢復語音時，可利用編碼后的參數(shù)進行合成，可以得到質(zhì)量令人滿意的結果。在一般的數(shù)字語音錄放系統(tǒng)中，對語音只是進行簡單的采集、存儲和播放；雖然可以較大程度上保證語音的保真度，但過多的語音數(shù)據(jù)會造成對大量存儲設備的需 2 求。語音芯片就是在人工或者是控制器的控制下可以錄音和放音的芯片。 在對語音信號的處理方面，常規(guī)方法是采用濾波器處理接收到的模擬語音信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，再由單片機控 制存儲到存儲器中?？梢哉f， 單片機能夠在語音 功能的實現(xiàn)應用中發(fā)揮重大的作用。 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點。 關鍵詞 ： AT89C51 單片機 ISD2560 語音芯片 語音存儲 語音回放 II ABSTRACT In the area of intelligent instruments and automatic control equipments, the system with the phoic function can greatly increase the friendliness of the manmachine interface, and is also convenient for users to operate. In many situations, designers need to integrate the phoic synthesis, the phoic recognition and the phoic storage and playback technology with the SCM. The mon analogsignal digitalize processing system can realize the function of phoic storage and playback. But the effects are not very good. This dissertation designs the digital phoic system posed of flash micro