【正文】 在我進行課題內(nèi)容的研究中，從技術(shù)上給予了我很大的幫助和支持，而且在論文的最后評閱過程中，也給我提出了非常有價值的意見，使我獲益極深。無論是在課題立項還是在課題的研究階段，曹老師都給了我很大的幫助。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一步改進。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。圖 錄放音操作流程圖28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。錄音操作主要是將外部輸入的語音存儲到 ISD4004里，本系統(tǒng)留有廣播錄音接 121，通過專用音頻電纜與中心數(shù)字錄音設(shè)備相連，向錄音設(shè)備提供中心廣播的音頻信號．以便實現(xiàn)遙控自動錄音的功能；放音操作主要將存儲到內(nèi)部的語音數(shù)據(jù)同放出來．本系統(tǒng)通過功放模塊接多媒體喇叭。電路原理圖如圖 所示。圖 系統(tǒng)組成方框圖 系統(tǒng)原理電路設(shè)計醫(yī)院語音播報系統(tǒng)安裝在醫(yī)院大廳或科室的天花板上，要求有相關(guān)語音服務(wù)和循環(huán)播報的功能，采用 ISD4004 語音芯片可以滿足此要求。如果是放音或錄音命令，則把解碼出來的地址碼傳送給 ISD4004，啟動 ISD 工作。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計本研究采用 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機作為系統(tǒng)核心，完成遠(yuǎn)程遙控錄音和語音播報等。25圖 系統(tǒng)流程圖 基于 ISD4004 的紅外遙控醫(yī)院語音播報系統(tǒng)的設(shè)計隨著醫(yī)院現(xiàn)代化、智能化的推進．靠人工咨詢掛號、了解專家、藥品報價、科室介紹、疾病預(yù)防傳達(dá)等已經(jīng)不能適應(yīng)醫(yī)院信息化建設(shè)的需求。圖 語音錄放模塊硬件電路 系統(tǒng)軟件設(shè)計基于上述硬件原理圖和相關(guān)分析，軟件部分的主要任務(wù)是完成對熱釋電紅外傳感模塊傳出的數(shù)字信號 V0 的處理，語音服務(wù)的軟件實現(xiàn)以及適時的語音錄放。該典型電路中，LM386M 一 1 的 1 腳和 8 腳間外接10uF 的旁路電容，可以使電路的放大倍數(shù)提高 200 倍。MKl 為麥克風(fēng)，用于錄入語音，可完成普通的現(xiàn)場錄音。若啟動報警，則通過控制已存有報警內(nèi)容的語音芯片對不法分子進行語音警告，然后重復(fù)播放若干次語音報警內(nèi)容以警醒主人或周圍的人，接著對現(xiàn)場進行錄音，記錄報警時間；同時在數(shù)碼管上顯示報警次數(shù)，并可以通過相應(yīng)按鍵查詢報警時間，便于破案。由于不法分子一般在門外待的時間相對較長，因此使用者結(jié)合自己家庭所處環(huán)境及人流情況，通過鍵盤設(shè)置最佳的報警響應(yīng)時間，以便對他們進行區(qū)分。其中報警子系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器作為報警信號采集裝置，AT89S51 單片機作為主控制器，語音芯片 ISD4004 作為報警和語音服務(wù)執(zhí)行裝置，鍵盤和數(shù)碼管作為人機接口。在這種方法失效的情況下，可以記錄入侵時間，進行現(xiàn)場錄音，然后通過電話或其他方式通知主人或報警中心。在有警情發(fā)生時這些報警系統(tǒng)會通知主人或報警中心，但是他們的響應(yīng)都需要一定的時間，很有可能在他們的響應(yīng)時間內(nèi)不法分子已經(jīng)完成了偷盜行為。這種單純的機械裝置，在較長時間無人在場的情況下，防盜效果往往不盡如人意，所以人們需要有新的防盜系統(tǒng)作為補充。測試 3：若錄音時按下 鍵，則能停止錄音功能；若放音時按下 鍵，能夠停止放音功能。 表 功能測試表測試點 內(nèi)容 說明1 錄音功能是否實現(xiàn) 當(dāng)按下 鍵時，從指定地址開始錄音2 放音功能是否實現(xiàn) 當(dāng)按下 鍵時，從指定地址開始放音3 停止按鍵是否正常 當(dāng)按下 鍵時，停止當(dāng)前的操作 測試結(jié)果測試 1：當(dāng)按下 鍵時，從 0XA0 地址開始錄音，運行結(jié)果與預(yù)期相同。如果有按鍵按下， 則轉(zhuǎn)去執(zhí)行該按鍵指向的工作程序 。R2R3為地址計數(shù)器。 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。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。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(dá)到對語音信息特定的要求。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”。這個時鐘相對于微控制器的速度來說較慢，上例為200ms。每個錄放周期都從這200ms的“語音存儲塊”的塊首開始， 所示。ISD40048MP 每一行周期為200ms, 這就是器件的地址分辨率。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。為了理19解其工作原理，有必要先介紹器件的存儲結(jié)構(gòu)。下面 以 ISD40048MP 為例來說明如何利用硬件結(jié)構(gòu)尋址。 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 。 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 。 硬件連接圖 ISD4004 原理圖ISD4004 開發(fā)板是由 ISD4004 芯片、LM386 低壓音頻小功率放大器和 AMS1117 電壓轉(zhuǎn)換芯片焊接而成，其連接如圖 所示?？刂撇糠謩t主要由單片機 89C52 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。 該系統(tǒng)的硬 件電路連接如圖1 所示： 本系統(tǒng)可以主要分為三部分。控制部分則主要由單片機AT89C51 構(gòu)成，包含必要的按鍵電路、復(fù)位電路和指示電路等外圍電路。secTSCKhi SCLK High Time 400 nsecTSCKlow SCLK Low Time 400 nsecF0 CLK(Frequency) 1000 kHz17第 3章 系統(tǒng)總體設(shè)計 硬件電路設(shè)計本文的語音錄放系統(tǒng)所采用的是錄放時間為八至十六分鐘的ISD4004 語音芯片。這樣就完成里一個 spi 時序。那么第一個上升沿來的時候數(shù)據(jù)將會是 sdo=1；寄存器=0101010x 。SPI端口簡單框圖如下：圖 SPI 端口 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。這個特點對語音提 示功能很有用。：15 控制器功能位 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 注： IAB 置 0 時,錄、 放 操作從 A9A0 地址開始。 SPI 端口的控制位SPI 端口有兩個硬件控制位 MISO 和 MOSI，SPI 控制寄存器控制放、錄、信息檢索、上電、掉電、啟動和停止、忽視地址指示等功能。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。 指令表指令 8 位控制碼 16 位地址 操作摘要POWERUP 00100XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 上電 : 等待 TPUD后器件可以工作14SET PLAY 11100XXX A15A0 從指定地址開始放音。6 發(fā) REC 命令 。4 等待 2 倍 TPUD。2 等待 TPUD(上電延時)。器件會從此 00 地址開始放音,當(dāng)出現(xiàn) EOM 時,立即中斷,停止放音。3 發(fā)地址值為 00 的 SETPLAY 命令。例如,從 00 從處發(fā)音,應(yīng)遵循如下時序:1 發(fā) POWERUP 命令。 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。 信 息 快 進 只 用 于 放 音 模 式 。9 所有指令都在 SS 端上升沿開始執(zhí)行。當(dāng)然 ,也允許在一個 SPI 周期里 ,同時執(zhí)行讀狀 態(tài)和開始新的操作 (即新移入的數(shù)據(jù)與器件當(dāng)前的操作可以不兼容) 。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。5 指令格式是(8 位控制碼 )加(16 位地址碼)。3 數(shù)據(jù)在時鐘上升沿移入,在下降沿移出。協(xié)議的具體內(nèi)容為：1 所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于 SS 下降沿。 SPI(串行外設(shè)接口) 協(xié)議介紹ISD4004 工作于 SPI 串行接口。1mF 的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應(yīng)速度。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。12 自動靜噪(AMCAP) 當(dāng)錄音信號電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時,自動靜噪功能使信號衰弱,這樣有 助于養(yǎng)活無信號(靜音)時的噪聲。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要,因內(nèi)部首 先進行了分頻。若要求更高精度,可從本端輸入外部時鐘(如前表所列)。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)。 時序 11 外部時鐘(XCLK) 本端內(nèi)部有下拉元件。該信號 175ms 保持高電平,低電平為25ms。10 行地址時鐘 (RAC) 漏極開路輸出。OVF 標(biāo)志指示 ISD 的錄、放操作已到達(dá)存儲器的未尾。中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時清除。9 中斷(/INT) 本端為漏極開路輸出。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。7 串行輸出(MISO) ISD 的串行輸出端。5 片選(SS) 此端為低,即向該 ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。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。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。3 同相模擬輸入(ANA IN+) 這是錄音信號的同相輸入端。圖 ISD4004 引腳圖 引腳描述1 電源:(VCCA,VCCD) 為使噪聲最小,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線,并且分別引到外封裝的 不同管腳上,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線,盡可能在靠近供電端處相連,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。 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,