【正文】 算大大簡化。 設(shè)計思路： 一方面由于本設(shè)計是語音信號，信號的頻率范圍一般為3003400HZ，帶寬的范圍一定，適合采用有源濾波電路。此外，由于集成運(yùn)放的開環(huán)增益和輸入阻抗均很高，輸出阻抗又低，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。工程上常用它來做信號處理、數(shù)據(jù)傳送和抑制干擾等。 （ 1） 發(fā) POWERUP 命令 ； （ 2） 等待 TPUD(上電延時 )；發(fā)地址值為 00 的 SFTPLAY 命令； （ 3） 發(fā) PLAY 命令 ； （ 4） 器件會從 00 地址開始放音，當(dāng)出現(xiàn) EOM 時，立即中斷，停止放音 ； （ 5） 如果從 00 處錄音，則按以下時序； （ 6） 發(fā) POWER UP 命令； （ 7） 等待 TPUD(上電延時 )； （ 8） 發(fā) POWER UP 命令 ； （ 9） 等待 2 倍 TPUD； （ 10） 發(fā)地址值為 00 的 SETREC 命令； （ 11） 發(fā) REC 命令 ； （ 12） 器件便從 00 地址開始錄音，一直到出現(xiàn) OVF(存儲器末尾 )時，錄音停止。下面是典型的操作。協(xié)議具體內(nèi)容如下： （ 1） 所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于 SS下降沿； （ 2） SS在傳輸期間必須保持為低電平，在兩條指令之間保持為高電平； （ 3） 數(shù)據(jù)在時鐘上升沿移入，在下降沿移出； （ 4） SS變低，輸入指令和地址之后， ISD才會開始錄放動作； （ 5） 指令格式是 10位地 址碼加 6位控制碼； （ 6） ISD的任何操作 (含快進(jìn) )如果遇到 EOM或 OVF則產(chǎn)生一個中斷，該中斷狀態(tài)在下一個 SPI周期開始時被清除； （ 7） 使用讀指令會使中斷狀態(tài)為移出 ISD的 MISO引腳時，控制及地址數(shù)據(jù)也同步從 MOSI移入； （ 8） 所有操作在運(yùn)行位 (RUN)置 1時開始，置 0時結(jié)束； （ 9） 所有指令都在 SS上升沿開始執(zhí)行。 SPI協(xié)議是一個同步串行數(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的下降沿動作。本端接 VCCA 則禁止自動靜噪。大信號時 ， 自動靜噪電路不衰減 ， 靜音時衰減 6dB。通常本端對地接 1uF的電容 ， 構(gòu)成內(nèi)部信號電平峰值檢測電路的一部分。在不外接地時鐘時 ， 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 ,故上述推薦的時鐘頻率不應(yīng)改變。工業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi) ， 頻率變化在 6/+4%內(nèi) ， 此時建議使用穩(wěn)壓電源。芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已調(diào)校 ， 誤 差在 +1%內(nèi)?？爝M(jìn)模式下 ， RAC 的 ， 為低電平。每個 RAC 周期表示 ISD 存儲器的操作進(jìn)行了一行 (ISD4004 系列中的存貯器共 2400 行 )。 EOM 標(biāo)志 只在放音中檢測到內(nèi)部的 EOM標(biāo)志時 ， 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) )中檢測到 EOM 或 OVF 時 ， 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 ， 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)在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端 ， 供 ISD輸入。 信號通過耦合電容輸入 ， 最大幅度為峰峰值 16mV音頻輸出 (AUDOUT) 提供音頻輸出 ，可驅(qū)動 5KΩ的負(fù)載 。差分驅(qū)動時 ， 信號最大幅度為峰峰值 16mV， 為 ISD33000 系列相同。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動 。 （ 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。其芯 片的引腳圖如圖 38 所示。它的操作命令通過串行通信接口 (SPI)或Microwire 送入；采樣頻率可為 Hz、 Hz、 Hz、 Hz，頻率越低，錄放時間越長，但音質(zhì)會有所下降；片內(nèi)信息存于閃爍存儲器中，可在斷電情況下保存 100 年 (典型值 )，反復(fù)錄音 10 萬次；器件工作電壓 3 V，工作電流 25～ 30 mA，音質(zhì)好，適用于移動電話及其他便攜式電子產(chǎn)品 [8]。該系列芯片采用多電平直接模擬存儲 (Chip Corder)專利技術(shù)，聲音不需要 A/D 轉(zhuǎn)換和壓縮，每個采樣直接存儲在片內(nèi)的閃爍存儲器中，避免了 A/D 轉(zhuǎn)換的誤差；能夠真實、自然地還原語音、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 [7]。 圖中 P2為 10K 的電位器，總的功率增益為 34dB。有時喇叭放音會出現(xiàn)失真現(xiàn)象，這是可能是運(yùn)放的增益過高所致，需要在 1 腳和 8 腳之間加一個 10uF 電容或串聯(lián)一個 10K 電位器調(diào)整一下。 圖 36 LM386 直插封裝 語音芯片 ISD4004 輸出 的電壓 只有毫伏級，難以驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)聲。 LM386 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式。為使外圍元件最少 ， 電壓增益內(nèi)置為 20。 圖 34 直流通路 300KR310KR5R6Q18050VCCGNDbebLbebbLbVVv rR RrRi RiAio ??????? ?? )(杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 8 圖 35 交 流通路 語音信號功率放大電路 LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。另外，電源 VCC內(nèi)阻很小，對交流信號也可視為短路 [5]。由此可以畫出放大電路的直流通路與交流通路，分別如圖 34 與 35 所示。如圖 33 所示，輸入與輸出回路各接了一個電容，稱為耦合電容，起連接作用， C1 連接輸入的語音信號與放大電路， C4 連接放大電路與負(fù)載，如該電路稱為阻容耦合共射極放大電路。 圖 32 駐極體 工作動態(tài)原理圖 信號放大電路 由于駐極體轉(zhuǎn)換的電信號只有毫伏級的，應(yīng)該需要將其放大。 圖 31 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖 駐極體傳聲器 效應(yīng)晶體管的柵極上，柵極與源極之間接有一個二極管，如圖 32 所示。 [2]由于 ISD4004 不能驅(qū) 動一塊喇叭，需要在濾波電路添加一個功率放大電路，在本系統(tǒng)中，采用的是 LM386 語音驅(qū)動電路 [9]。在語音播放的模式下，單片機(jī)向 ISD4004 發(fā)送播放的地址和語音播放指令后，便可以播放相應(yīng)段的語音。由于電路中可能存在高頻分量，信號經(jīng)過帶通濾波器，以濾除語音頻帶以外的噪聲。在錄音模式下，語音信號，即聲波信號，通過麥克風(fēng)，將其轉(zhuǎn)換成電信號。放音時能夠清杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 4 晰、穩(wěn)定。 主要技術(shù)指標(biāo) 用 51 單片機(jī)和語音芯片 ISD4004 來實現(xiàn)一個語音錄放系統(tǒng)。在實際生活中，本系統(tǒng)可以應(yīng)用在汽車倒車系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、公交車報站 以及醫(yī)院的病房室等 應(yīng)用之中。集成有源濾波器有如下優(yōu)點(diǎn)： 在制作截止頻率或中心頻率較低的濾波器時，可以做到體積小、重量輕、成本低； 由于采用集成電路，所以受環(huán)境條件（如機(jī)械振動、溫度、濕度、化學(xué)因素等）的影響小； 受電磁干擾的影響小； 由于采用集成電路，可避免各濾波節(jié)之間的負(fù)載效應(yīng)而使濾波器的設(shè)計和計算大簡。本系統(tǒng)中采用第二種。系統(tǒng)擴(kuò)展有兩個可選擇的液晶顯示 LCD1602 和 LCD12864，最終采用LCD1602 液晶顯示器，原因是其體積小，功耗低，具有背光功能，采用通用接口芯片，兼容性高。另一方面，在大學(xué)期間學(xué)習(xí) 51 單片機(jī)是學(xué)習(xí)其他單片機(jī)的基礎(chǔ)，因此深入地把 51 單片機(jī)十分有必要。 連續(xù)的聲波信號 連續(xù)的電信號 濾波處理 電信號放大 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 3 本設(shè)計方案的論證 系統(tǒng)的單片機(jī)選擇論證 一方面在本系統(tǒng)中，單片機(jī)與 ISD4004 是采用 SPI 的通信模式，即 高速同步串行口，是一種標(biāo)準(zhǔn)的四線同步雙向串行總線。 語 音的錄放系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，可以應(yīng)用于通訊設(shè)備、智能儀表、治安報亭、語音報站、語音講解、語音記錄、語音復(fù)讀、智能玩具等領(lǐng)域。采用數(shù)字式的，需要把連續(xù)采樣的語音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，即 A/D 轉(zhuǎn)換，但在此過程需要遵循奈奎斯特采樣定律。信號傳遞至語音芯片，語音芯片對連續(xù)的電信號進(jìn)行采樣，沒有經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換，直接存儲在內(nèi)部的 flash 中 [3]。此系統(tǒng)一般包括單片機(jī)控制模塊、語音的采集模塊，語音的放大模塊、語音處理模塊、濾波模塊、功率放大模塊和顯示模塊。在我們的日常生活中，數(shù)字化語音存儲于回放技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，諸如公交車報站器，采訪筆， MP3 播放器，手機(jī)等，使得產(chǎn)品的功能強(qiáng)大，淘汰了磁帶錄音的傳統(tǒng)方式，方便了人們的生活，推動了社會進(jìn)步。當(dāng)通過數(shù)字通信系統(tǒng)傳送語音信號時，語音數(shù)字化技術(shù) 就是必不可少了。自 80 年代以來，美、日等國的數(shù)字語音技術(shù)的研究工作進(jìn)入了應(yīng)用階段，相繼研制的大規(guī)模集成電路語音芯片已近供應(yīng)市場，并不斷推出新的產(chǎn)品。 傳統(tǒng)的磁帶語音錄放系統(tǒng)因其體積大，使用不便，在電子與信息處理的使用中受到很多限制。 隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，現(xiàn)在的人已近離不開音樂，而且對聽覺要求越來越高。光學(xué)錄音進(jìn)入電影領(lǐng)域后，在世界范圍內(nèi)掀起了從無聲電影轉(zhuǎn)入有聲電影的高潮，推動了電影事業(yè)的大發(fā)展。雖然在有聲電影初期曾使用過唱片配音的方法， 光學(xué)錄音 是以感光材料為 媒介 記錄聲音的方法。 Voice Recording and playing。STC89C52 單片機(jī)的程序，使用 keil 編譯程序進(jìn)行設(shè)計和調(diào)試完成，其主要功能是控制語音 模塊，以及液晶顯示模塊。語音模塊對連續(xù)變化的語音信號進(jìn)行采樣，抽取其中的語音信號電平，直接存儲在語音芯片 ISD4004 中，因此使得語音自然真實。語音經(jīng)過駐極體傳感器，即麥克風(fēng)，把聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號。由于每段錄音都對應(yīng)著不同的地址，因此在播放錄音時，需要發(fā)送需要播放的地址即可播放。語音錄放系統(tǒng)主要包括單片機(jī)控制模塊、語音采集模塊、語音處理模塊、信號放大模塊，其中單片機(jī)控制模塊是整個系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 2020 屆） 題目 語音錄放系統(tǒng)的設(shè)計 學(xué)院 專業(yè) 班級 學(xué)號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2020年 5月 誠信承諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《 語音錄放系統(tǒng)的設(shè)計 》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 2020 年 5 月 22 日 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 摘 要 本 論文 主要 實現(xiàn)語音 錄放系統(tǒng)的設(shè)計。在語音的錄放過程中，單片機(jī)通過 SPI 通信方式 與 語音模塊進(jìn)行通訊，來實現(xiàn)語音的錄音與播放。 語音錄放系統(tǒng)的信號處理過程主要包括語音的采集、信號的放大和語音的濾波。傳感器采集的電信號進(jìn)過放大電路，放大一定倍數(shù)，經(jīng)濾波、耦合之后送至語音模塊。當(dāng)語音播放時，需要在語音芯片的輸出段加一個帶通濾波器，以濾除音頻帶寬以外的信號，從而減少雜音的干擾。 關(guān)鍵詞： 微控制器； 錄音放音 ； ISD4004； ABSTRACT The main aim of this paper is to realize the function of voice recording and playback system. The key to the overall 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 signa