【正文】 ,LOOP 。程序流程圖如下：開始初始化是否有鍵按下結(jié)束調(diào)用放音程序YN圖 41 軟件流程圖是否在錄音YYN運(yùn)行錄音程序 程序清單如下：；*************錄音程序**************** RECORD: MOV R7,00H MOV P1,00H CLR 。同樣的方法可錄取第二段、第三段等等。第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件總流程圖 如 41 圖所示，系統(tǒng)上電后，先初始化，然后實(shí)時的進(jìn)行按鍵掃描，當(dāng)錄音鍵按下時，調(diào)用錄音子程序開始錄音，按下放音鍵后，調(diào)用放音子程序。二是語音字段如果較少，則可根據(jù)每一字段的內(nèi)容多少，直接分配地址單元。其實(shí)現(xiàn)方式有兩種：一是由于 ISD2560 的地址分辨率為 100 ms，所以可用單片機(jī)內(nèi)部定時器定時 100 ms，然后再利用一計(jì)數(shù)器對片機(jī)定時次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值為語音段所占用的地址單元。ISD2560 雖然提供了地址輸入線，但它的內(nèi)部信息段的地址卻無法讀出。放音時，由地址端提供起始地址，放音持續(xù)到 EOM 標(biāo)志。高電平選擇放音，低電平選擇錄音。各引腳的主要功能如下：圖 34 ISD2560 內(nèi)部原理圖 ISD2560 的引腳功能ISD2560 具有 28 腳 SOIC 和 28 腳 PDIP 兩種封裝形式。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 480K 字節(jié)的 E2PROM 等，內(nèi)部原理框圖及引腳排列如圖 34 所示。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，省去了 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器。 ISD2560 語音芯片ISD2560 的介紹ISD2560 語音芯片是美國 Winbond 公司產(chǎn)品，是 ISD 系列單片語音錄放集成電路的一種。ALE/PROG：地址鎖存允許端RST：復(fù)位輸入。P1P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向I/O 口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。引腳功能說明：空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。低 功 耗 空 閑 和 掉 電 模 式 圖33 AT89C52引腳分布功 能 特 性 概 述 ：AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash 閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O 口線,3個16位定時/計(jì)數(shù)器，一個6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。8個 中 斷 源32個 可 編 程 I/O口 線三 級 加 密 程 序 存 儲 器1000 次擦寫周期與MCS—51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 硬件總電路圖如 32 所示：單片機(jī)控制ISD2560鍵盤輸入 顯示部分A0/M0 1A1/M1 2A2/M2 3A3/M3 4A4/M4 5A5/M5 6A6/M6 7A7 8A8 9A9 10P/R 27EOM 25PD 24CE 23SP+14 SP15MIC REF18MIC IN17XCLK26 ANA IN20ANA OUT21 AGC19U2ISD2560C9C810/16vRSTrecordKeyR610KR710KR510KQ 5Q 6VCC8 SENSE7A22 A11C13GND4U3TL 7750CP12MHzC130PC230P+5LED1 LED+2Vss3 VDD4DB05 DB16DB27 DB38DB49 DB510DB611 DB712REQ13 BUSY14RESET15 MIC16OCMJ2*8RT117 RT218U4EA/VP31 X119X218RESET9RD/ WR/INT0/ INT1/T0/ T1/P10/T1 P11/T2P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30TXD/ 11RXD/ 10U1AT89C52SPEAKERC31u C6C4 uC5R31KR210kR4470kR110K+5MK1MICC747u12345678161514131211109R9+5R105K+5PlayKey圖 32 硬件總電路圖 器件選擇 單片機(jī) AT89C52 AT89C52 是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)MCS51 指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。 連接一按鍵，供錄音時使用。單片機(jī)的 P1 口、 和 分別與 ISD2560 的地址線相連，用以設(shè)置語音段的起始地址。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(diǎn)。 、 同時也是片內(nèi)精密比較器的正輸入端（AIN0）和負(fù)輸入端（AIN1）。系統(tǒng)采用的微控制器是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（CPU ）和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大 AT89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。本設(shè)計(jì)以公交報站為例，基于語音回放系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)簡單的公交報站功能。語音信號抗干擾能力強(qiáng)，存儲方便，調(diào)試簡單，還可以作為語音服務(wù)的子系統(tǒng)。但是語音信號容易受到外界干擾而失真，并且信號的壓縮存儲比較復(fù)雜，硬件電路不宜調(diào)試。 數(shù)字濾波器的作用是利用離散時間系統(tǒng)的特性對輸入信號波形(或頻譜) 進(jìn)行加工處理，或者說利用數(shù)字方法按預(yù)定的要求對信號進(jìn)行變換。 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理 數(shù)字濾波是數(shù)字信號分析中最重要的組成部分之一，與模擬濾波相比，它具有精度和穩(wěn)定性高、系統(tǒng)函數(shù)容易改變、靈活性強(qiáng)、便于大規(guī)模集成和可實(shí)現(xiàn)多維濾波等優(yōu)點(diǎn)。函數(shù)FFT的另一種調(diào)用格式為 y=fft(x,N)，式中，x，y意義同前，N為正整數(shù)。函數(shù)FFT用于序列快速傅立葉變換，其調(diào)用格式為y=fft(x)，其中，x是序列，y是序列的FFT，x可以為一向量或矩陣，若 x為一向量， y是x的FFT 且和x相同長度；若x為一矩陣，則y是對矩陣的每一列向量進(jìn)行FFT。 時域信號的FFT分析 FFT即為快速傅氏變換，是離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)獲得的。 X=wavrecord(t,fs,ch)。用于讀取語音，采樣值放在向量y中，fs表示采樣頻率(Hz)，bits 表示采樣位數(shù)。Blip39。 采樣頻率。 采樣頻率 采樣頻率是指計(jì)算機(jī)每秒鐘采集多少個聲音樣本，采樣頻率越高，即采樣的間隔時間越短，則在單位時間內(nèi)計(jì)算機(jī)得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對聲音波形的表示也20=sind???越精確。另外 ，還可由過取樣減低量化噪聲，利用非均勻量化的輸入輸出特性也可減低量化噪聲?？梢詫⒁环N稱為高頻脈動的、與量化階梯高度相等的小振幅白噪聲與信號重疊，經(jīng)量化后，顆粒性噪聲即被白噪聲化，使聽感變好。量化噪聲是不同于白噪聲(即等帶寬能量相等的噪聲)的一種高頻噪聲，它是由比較少的孤立頻譜重疊而成的噪聲。量化噪聲的減低對于量化噪聲可采用在信號中加給高頻抖動信號的方法，量化后，再減去高頻抖動信號，而使量化噪聲白噪聲化。量化噪聲是均勻分布在 0fs/2的頻帶中，另外量化噪聲的振幅為常數(shù)，它等于△，不隨信號大小而改變，因而當(dāng)信號很大時，系統(tǒng)的信噪比很高。 可以看出，對于普通語音，量化精度選取8位就可以滿足數(shù)字化語音質(zhì)量的要求，因此本系統(tǒng)的量化位數(shù)就選取8位。非均勻量化在信號幅度小的時候，量化階梯高度也小，信噪比可以較好。均勻量化的量化噪聲也是恒值，因此信號幅度大時，信噪比高。以二進(jìn)制量化時，位數(shù)越多，量化階梯數(shù)也就越多，16位的量化階梯數(shù)為65536個，量化誤差己很小。在通常的數(shù)字系統(tǒng)中，每個取樣點(diǎn)都會產(chǎn)生舍入誤差，并且存在與這種舍入誤差相應(yīng)的失真和噪聲，稱為量化噪聲或量化失真。采用二進(jìn)制時的有效位數(shù)稱為比特數(shù)或位數(shù)，在進(jìn)行舍入運(yùn)算的過程中會產(chǎn)生舍入誤差。 量化（1）量化的概念將模擬信號的取樣值，經(jīng)“四舍五入” 的方法轉(zhuǎn)換成一種數(shù)字信號的過程稱為量化。5) 取樣產(chǎn)生的孔徑效應(yīng)取樣定理所敘述的由取樣的PAM 信號可以完全恢復(fù)原模擬信號是有條件的，即取樣脈沖的寬度( 即脈沖所占時間)應(yīng)為無限小，但實(shí)際的取樣脈沖都有一定的寬度，這就會使恢復(fù)的模擬信號的高頻特性產(chǎn)生失真，這種效應(yīng)稱為孔徑效應(yīng)。h4) 取樣保持電路取樣保持電路是在A/D變換器之前，為使取樣保持一定時間而設(shè)的。如果取樣頻率小于信號最高頻率的兩倍，或信號的實(shí)際最高頻率超過了f ，則會產(chǎn)生頻譜混疊現(xiàn)象，以后就無法將原h(huán)信號復(fù)原，并且出現(xiàn)混疊噪聲。數(shù)字音頻的質(zhì)量與采樣頻率和量化精度有關(guān)，數(shù)字音頻可分為以下幾個質(zhì)量等級：表 21數(shù)字音頻質(zhì)量等級表信號類型 頻率范圍(Hz) 采樣頻率(KHz 量化精度(位)電話語音 200~3400 8 8寬帶音頻 50~7000 16 16調(diào)頻廣播 20~15K 16高質(zhì)量音頻 20~20K 16由于本系統(tǒng)錄音的對象是人說話時的語音，人的語音頻率大概在300Hz至，根據(jù)取樣定理， Hz，普通語音選取的是8 KHz，但為了提高聲音的保真度，減少濾波實(shí)現(xiàn)的難度，同時與微機(jī)的錄音頻率最大程度地接近。（2）取樣頻率取樣頻率的選取應(yīng)考慮以下兩點(diǎn):1）聲頻信號的最高頻率。取樣的時間間隔稱為取樣周期，每秒內(nèi)取樣的次數(shù)稱為取樣頻率。防混疊低通濾波器取樣/保持A/D 變換器交織 糾錯碼處理模擬聲頻信號數(shù)字音頻信號 記錄圖 21 數(shù)字錄音系統(tǒng)圖模擬恢復(fù)低通濾波器 窗口 電路D/A變換器糾錯碼處理 反交織 重放數(shù)字聲頻信號模擬聲頻信號圖 22 數(shù)字放音系統(tǒng)圖放音錄音 語音信號的數(shù)字化將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，需經(jīng)過取樣、量化和編碼三個步驟。（3） 許多器件不需要具有線性。（1） 數(shù)字化的標(biāo)準(zhǔn)(取樣頻率、量化比特數(shù))確定以后，性能的界限也就確定了，性能是穩(wěn)定的。對于需要多次轉(zhuǎn)接、復(fù)制的模擬錄音，每轉(zhuǎn)接、復(fù)制一次，信號的質(zhì)量下降程度就要累加一次，而數(shù)字錄音就沒有這一問題。（4） 驅(qū)動、轉(zhuǎn)動機(jī)械系統(tǒng)的不穩(wěn)定會造成抖晃。（2） 錄音媒體的信噪比可成為記錄信號信噪比的一部分。時間和幅度都不連續(xù)的信號是數(shù)字信號。如果幅度只是一些特定值的階梯波，則是時間連續(xù)而幅度不連續(xù)的信號。掩蔽效應(yīng)對數(shù)字音頻編碼起到重要作用。在寂靜的環(huán)境里，人耳能分辨出輕微的聲音，但在嘈雜的環(huán)境中，這些輕微的聲音就被淹沒掉了。紊亂斷續(xù)或統(tǒng)計(jì)上隨機(jī)的聲音稱為噪聲，對于不需要的聲音也稱為噪聲。人耳對聲振動的感受，在頻率及聲壓級方面都有一定的范圍，在這個范圍以外的聲振動人耳是聽不到的。聲音在1秒間所傳播的距離稱為聲速c，單位是米/秒(m/s)，在室溫下，1個大氣壓的空氣中，聲速約為340m/，所發(fā)出的聲波也是做同樣的周期性振動，聲源或聲波每秒鐘內(nèi)的振動次數(shù)稱為聲音的頻率f，單位是赫茲Hz，人耳能聽到的聲音頻率范圍是2OHz20kHz。有聲音存在時，大氣壓強(qiáng)會有微弱的起伏變化，即在靜態(tài)大氣壓強(qiáng)上疊加了變化的分量，這個變化的分量稱為聲壓p，通常聲壓的大小用它的有效值P 表示，單位是Pa。因此聲波是疏密波，也稱為縱波。第 2 章 數(shù)字錄音的基本原理 模擬音頻和數(shù)字音頻聲音是由物體振動產(chǎn)生的，振動發(fā)聲的物體稱為聲源。對語音的采集、處理從以前簡單的波形編碼轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)行參數(shù)編碼、壓縮，從而大大減少了存儲數(shù)據(jù)。對于大型系統(tǒng)，可通過采用大容量的硬盤、甚至大規(guī)模的磁盤陣列來解決；但是對于小型的設(shè)備，例如便攜式的語音復(fù)讀機(jī)，由于容量有限，則不能采用同樣的方法。例如監(jiān)控環(huán)境中使用的語音采集系統(tǒng)；再如家庭或?qū)W校中使用的語音復(fù)讀機(jī)等，都可看作是數(shù)字語音錄放系統(tǒng)的典型應(yīng)用。 數(shù)字語音錄放系統(tǒng)的