【正文】 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) [1]何立民．單片機(jī)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(yǔ)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(guó)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(jī)實(shí)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(jì)算機(jī)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(yǔ)音芯片的循環(huán)錄放電路設(shè)計(jì) [J]．單片機(jī)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(yǔ)音系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J]．電子技術(shù)， 2020年 9月 . [7]樓然苗，李光飛 . 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 [M].北京 :中國(guó)電力出版社， 2020. [9] 譚浩強(qiáng) .C 程序設(shè)計(jì)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(shī)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(yǔ)音芯片應(yīng)用戶手冊(cè) .電子工業(yè)出版社， 2020年 08月 . 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[15]萬(wàn)光毅 .單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程 .北京航天航空大學(xué)出版社， 2020年 05月 . 。體會(huì)到理論知識(shí)對(duì)實(shí)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(jì)出合乎實(shí)際需要的硬件電路。同時(shí)本文介紹的錄放系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)試，能夠可靠穩(wěn)定工作，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。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(jì)數(shù)器。 監(jiān)控 ISD4004 錄 音地址的實(shí)例 我們可以用 STC12C5A60S2來(lái)檢測(cè) ISD4004的 RAC引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)錄音地址的監(jiān)控。只需把事先編輯好的語(yǔ)音信息的準(zhǔn)確地址傳送到 ISD4004的控制口就可以實(shí)現(xiàn)指定地址的放音。 我們可以 利用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì) RAC引腳進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且通過(guò) LED顯示器實(shí)時(shí)地把計(jì)數(shù)器的值顯示出來(lái)，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(duì)信息進(jìn)行剪輯、合成等處理達(dá)到對(duì)語(yǔ)音信息特定的要求。 但由于微處理器的查詢速度相對(duì)于 RAC時(shí)鐘頻率要快得多，所以，如果通過(guò)查詢的方法檢測(cè) RAC 每個(gè)周期的低電平時(shí)，在上一次檢測(cè)到 RAC低電平時(shí)必須要經(jīng)過(guò)一段延時(shí)才能再檢測(cè) RAC，這樣檢測(cè)到的低電平才是有效的 ,這段延時(shí)可以說(shuō)是“假延時(shí)”。這個(gè)時(shí)鐘相對(duì)于微控 制 器的速度來(lái)說(shuō)較慢，上例為 200ms。每個(gè)錄放周期都從這 200ms的“語(yǔ)音存儲(chǔ)塊”的塊首開始，如圖 。 ISD40048MP 每一行周期為 200ms,這就是器件的地址分辨率。對(duì)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。為了理解其工作原理，有必要先介 紹器件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。 下面 以 ISD40048MP 為例來(lái)說(shuō)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(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音信息的剪輯 、 合成等操作來(lái)達(dá)到我們對(duì)語(yǔ) 音信息特殊的要求 。電路中拔動(dòng)開關(guān) Ks用于選擇啟用或取消循環(huán)錄音功能。單片機(jī) 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(shí)鐘輸入端 SCLK，數(shù)據(jù)由 RXD（ ）輸入輸出。 整個(gè)電路由單片機(jī)控制顯示電路、 ISD4004 語(yǔ)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。當(dāng)工作在循環(huán)模式。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(jī)，通過(guò)操作 5 個(gè)微型按扭開關(guān)和一個(gè)微動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換，操作命令由串行通信接口（ SPI）送入。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。 ISD 系列語(yǔ)音芯片是美國(guó) ISD 公司推出的產(chǎn)品。當(dāng)工作在循環(huán)模式的錄音狀態(tài)時(shí)， ISD 芯片將始 終記錄最后 16min 的語(yǔ)音信息，直至按下停止鍵。電路即可工作在順序模式，又可工作在循環(huán)模式。sec TSCKhi SCLK High Time 400 nsec TSCKlow SCLK Low Time 400 nsec F0 CLK(Frequency) 1000 kHz 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制模塊 該電 路采用 STC12C5A60S2 單片機(jī) （ 美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C52 單片機(jī)。這樣就完成里一個(gè) spi 時(shí)序。那么第一個(gè)上升沿來(lái)的時(shí)候數(shù)據(jù)將會(huì)是 sdo=1；寄存器 =0101010x。 SPI 端口簡(jiǎn)單框圖如下 ： 圖表 10圖 SPI 端口 時(shí)序 SPI 總線協(xié)議是一個(gè)環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，由 ss（ cs）、 sck、 sdi、 sdo 構(gòu)成，其時(shí)序主要是在 sck 的控制下，兩個(gè)雙向移位寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)語(yǔ)音提 示功能很有用 。詳見表 ： 圖表 9表 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 1 0 電源控制 上電 掉電 P/R 1 0 錄 /放模式 放音 錄音 IAB 1 0 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 1 0 快進(jìn)模式 允許快進(jìn) 禁止 P15P0 A15A0 行指針寄存器輸出 輸入地址寄存器 注 ： IAB 置 0 時(shí) ,錄 、 放 操作從 A9A0 地址開始 。 SPI 端口的控制位 SPI 端口有兩個(gè)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(dòng)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(jìn)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(jìn)。 孟新：基于單片機(jī)的語(yǔ)音錄放器設(shè)計(jì) 14 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 SET 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(shí) )。器件會(huì)從此 00 地址開始放音 ,當(dāng)出現(xiàn) EOM 時(shí) ,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(shí)序 : 1 發(fā) POWERUP 命令 。因此 ,用戶發(fā)完上電指令后 ,必須等待 TPUD,才能發(fā)出一條操作指令。放音 速度 是正 常的 1600 倍 ,遇到 EOM 后停止 ,然后內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器加 1,指向下條信息的開始處。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 信息快進(jìn) 用戶不 必知 道信息 的確 切地址 ,就能 快進(jìn)跳 過(guò)一 條信息 。 8 所有操作在運(yùn)行位 (RUN)置 1 時(shí)開始 ,置 0 時(shí)結(jié)束。 因 此要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。 6 ISD 的任何操作 (含快進(jìn) )如果遇到 EOM 或 OVF,則 產(chǎn)生一個(gè)中斷 ,該中斷狀態(tài)在下一個(gè) SPI 周期開始時(shí)被清除。 4 SS 變低 ,輸入指令和地址后 ,ISD 才能開始錄放操作。 2 SS 在傳輸期間必須保持為低電平 ,在兩條指令之間則保持為高電平。 SPI 協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 ,協(xié)議假定微控制器的 SPI 移 位寄存器在 SCLK 的下降沿動(dòng)作 ,因此對(duì) ISD4004 而言 ,在時(shí)鐘止升沿鎖存 MOSI 引腳的數(shù)據(jù) ,在下降沿將 數(shù)據(jù)送至 MISO 引腳。本端接 VCCA 則禁止自動(dòng)靜噪。大信號(hào)時(shí) ,自動(dòng)靜噪電路不 衰減 ,靜音時(shí)衰減 6dB。通常本端對(duì)地接 1mF 的電容 ,構(gòu)成內(nèi)部信號(hào)電平峰值檢測(cè)電路的一部 分。在不外接地時(shí)鐘時(shí) ,此端必須接地。由于內(nèi)部 的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定 ,故上述推薦的時(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。工業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫 度和電壓范圍內(nèi) ,頻率變化 在 6/+4%內(nèi) ,此時(shí)建議使用穩(wěn)壓電源。芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)校 ,誤差在 +1%內(nèi)?？爝M(jìn)模式下 ,RAC 的 s 是高電 平 , s 為低電平。每個(gè) RAC 周期表示 ISD 存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行 (ISD4004 系列中的 存貯器共 2400 行 )。 EOM 標(biāo)志 只在放音中檢測(cè)到內(nèi)部的 EOM 標(biāo)志時(shí) ,此狀態(tài)位才置 1。中斷狀態(tài)也可用 RINT 指令讀取。 ISD 在任何操作 (包括快進(jìn) )中檢測(cè)到 EOM 或 OVF 時(shí) ,本端變低并保 持。數(shù)據(jù)在 SCLK上升沿鎖存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 ISD 未選中時(shí) ,本端呈高阻態(tài)。 6 串行輸入 (MOSI) 此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端 ,供 ISD輸入。信號(hào)通過(guò)耦合電容輸入 ,最大幅度為 峰峰值 16mV音頻輸出 (AUD OUT) 提供音頻輸出 ,可驅(qū)動(dòng) 5KΩ的負(fù)載。差分驅(qū)動(dòng)時(shí) ,信號(hào)最大幅度為峰峰值 16mV，為 ISD33000 系列相同。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 地線 :(VSSA,VSSD) 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。采 樣頻 率可為 ,頻率 越 低 ,錄 放時(shí) 間 越長(zhǎng) ,而音 質(zhì) 則 有 所下 降 ,片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中 ,可在斷電情況下保存 100 年 (典型值 ),反復(fù)錄音 10 萬(wàn)次。芯片設(shè) 計(jì) 是基于所 有 操作必須 由微控制器 控 制 ,操作命 令 可通過(guò)串 行 通 信接 口 SPI 送入 。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖表 4圖 重復(fù)加入源程序得到的提示 10 ISD4004 介紹