【正文】 7232 [3] 王振紅，李洋，郝承祥 . ISD4004 語音芯片的工作原理及其在智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [期刊論文 ]電子器件， 2021(01) [4] 羅忠，冉全 . 串行 EEPROM24CXX 在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù) [期刊論文 ]培訓(xùn)與研究 湖北教育學(xué)院學(xué)報(bào)， 1999(05) [5] 寧敏東，李天超 . LM317 用于集成穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法 ， 1995(05) [6] 張俊謨 . 單片機(jī)中級(jí)教程 . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 , 2021 [7] 王福瑞 . 單片微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全 . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ，1998 [8] 張偉等 . Protel 99SE 實(shí)用教程 . 人民郵電出版社， 2021 [9] 謝自美 . 電子電路、實(shí)驗(yàn)及測試 . 華中理工大學(xué)出版社， 2021 [10]黃智偉 . 基于 NI Multisim 的電子電路計(jì)算機(jī)仿真與分析 . 北京：電子工業(yè)出版社 ， 2021 [11]張立科 . 單片機(jī)典型外圍器件及應(yīng)用舉例 . 北京：人民郵電出版社， 2021 [12]周興華 . 手把手教你學(xué)單片機(jī) . 北京：北京航天航空大學(xué)出版社， 2021 [13]李晶皎 . 嵌入式語音技術(shù)及凌陽 16 位單片機(jī)應(yīng)用 . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 [14]黃濤，胡賓 . 基于 SPCE061A 單片機(jī)的非特定人語音識(shí)別設(shè)計(jì) [J]. 微計(jì)算機(jī)信息， 2021 [15]王和順，黃惟公，鄧成中 . 基于 SPCE061A 的語音識(shí)別系統(tǒng)的研究 [J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)， 2021 [16]L Williams, Embedded Inter Design, McGraw hill. 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MCS51 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)使用子程序 . 北京：人民郵電出版社， 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 致 謝 非常感謝 王金嬋老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。 通過此次設(shè)計(jì)掌握了一些常用的基本理論知識(shí)，更深入的掌握單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用和 PC 編程控制。此系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，成本低，語音器件抗干擾性強(qiáng)，應(yīng)用效果良好。通過對(duì)基于單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了語音的錄入和播放。所以，本文介紹了一種單片語音處理芯片 ISD4004。之后再由D/A 轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，達(dá)到放音的目的。 在傳統(tǒng)的語音錄敖過程中，語音信號(hào)要經(jīng)過設(shè)備豹接受后再轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)，遙過前置放大器把語音信號(hào)放大，通過帶通濾波之后。 ISD 器件的音頻信號(hào)輸出功率很小，需要加音頻功放如 LM386 或 TD,娩 003 驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器：同時(shí) ISD 輸出的信號(hào)直流分量若直接加在 LM386 上，會(huì)使它處于飽和狀態(tài)，無聲音輸出，需要通過耦合電容割斷直流。 } ISD 發(fā)送 SETPLA 指令 (1AB 置 0 時(shí) )進(jìn)行錄放操作從當(dāng)前地址 A15A0開始，為了能連貫地錄放到后續(xù)的存儲(chǔ)空間，在操作到達(dá)該行末之前。b。a0。 } void delay(uchar k) { unsigned char a,b。 //發(fā) Play 命令 } 圖 33 放音程序原理圖 167。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 //上電延時(shí) cmdSend(addrs,0xe0)。 void play(unsigned int addrs) { cmdSend(0x0000,0x20)。 } 圖 31 程序流程原理圖 上電 初始化 按鍵查詢 減一鍵按下 停止鍵按下 放音鍵按下 加一鍵按下 執(zhí)行放音子程序 執(zhí)行加一鍵程序 執(zhí)行減一鍵程序 執(zhí)行停止子程序 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 32 錄音子程序流程原理圖 167。 cmdSend(0x0000,0xb0)。 //發(fā) POWER UP 命令 cmdSend(addrs,0xa0)。 //等待 TPUD(上電延時(shí) )。 //發(fā) POWER UP 命令 。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錄音子程序 程序流程如 圖 31 32，上電然后按鍵查詢?nèi)缓筮M(jìn)入錄音模塊運(yùn)行。 167。每一句放音完畢后， ISD400 的中斷引腳會(huì)自動(dòng)送一次中斷，在中斷子程序中會(huì)有一個(gè)計(jì)數(shù)器記錄中斷次數(shù)，從而判斷何時(shí)一段錄音結(jié)束，地址加一并刷新顯示．加一鍵按下后則使程序放音內(nèi)容轉(zhuǎn)向下一站，減一鍵則使程序放音內(nèi)容轉(zhuǎn)向上錄音內(nèi)容。自動(dòng)讀出第一段的放音內(nèi)容．如果不是首次按下，程序則首先判斷當(dāng)前位置 ，并以該位置為依據(jù)獲得存放該站放音內(nèi)容的首地址。 程序工作思想及程序流程圖 電路上電后，程序首先完成程序的初始化，隨后查詢按鍵狀態(tài)，進(jìn)入系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)．如果有按鍵按下，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行按鍵指向的工作程序。錄音停止。 6． 發(fā) REC 命令。 4． 等待 2 倍 TPUD。 2． 等待 TPUD(上電延時(shí) )。 二、從 00 處錄音，則按以 下時(shí)序。 4． 發(fā) PLAY 命令。 2． 等待 TPUD(上電延時(shí) )。 一、從 00 從處發(fā)音，應(yīng)遵循如下時(shí)序。因此，用戶發(fā)完上電指令后，必須等待。 167。錄音過程中若產(chǎn)生 OVF 中斷 ，則停止錄音，另外此信號(hào)還可用于級(jí)聯(lián)。錄音時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器并清 0 內(nèi)部計(jì)數(shù)器，由 ISD4004 地址時(shí)鐘信號(hào) RAC觸發(fā)定時(shí)器計(jì)數(shù)，停止錄音時(shí)讀計(jì)數(shù)器結(jié)果即為語音段長度，從而可以記錄各語音段首、尾地址。其軟件部分主要涉及啟動(dòng)錄音和停止錄音、啟動(dòng)放音和停止放音、檢測 EOM 和 OV F 信號(hào)的外部中斷 0 等子程序模塊。但是， MOSI、MISO、 SCLK、 Ss 的各引腳，必須滿足 sP 的時(shí)序關(guān)系 [15]。從上面的分析可知，只要給語音芯片的 MOSI 弓 [腳輸入 8 位控制命令就可使 ISD芯片從當(dāng)前地址執(zhí)行相應(yīng)的錄放操作；同樣使用 8 位的讀指令，就能在串行輸出 MlSO 引腳獲得 VOF 和 EOM 信息。 20 第 3章 軟件電路設(shè)計(jì) 167。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。對(duì)于 ISD4004 芯片所需要的連接還有音頻信號(hào)輸出引腳AUDOUT，該引腳通過一個(gè)濾波電容與揚(yáng)聲器連接。 接ISD4004 的串行時(shí)鐘引腳 SCLK。 接 ISD4004 的片選引腳/ss，以便與 AT89C52 進(jìn)行 SPI 通信時(shí)控制選通 ISD4004 芯片。 18 （ 2） 放音電路工作原理： SS1MOSI2MISO3Vssd4NC5NC6NC7NC8NC9NC10Vssa11Vssa12ANDOUT13AMCAP14NC15ANA IN16ANA IN+17Vcca18NC19NC20NC21NC22Vssa23RAC24INT25XCLK26Vccd27SCLK28ISD4004U4 ISD4004SS MOSI MISO10uFC1510uFC1410uFC1310uFC1710KR1010KR9VS6GND4GAIN8325BYP7GAIN1U3 LM386M110uFC11104C10104C95R4VCCJ1 AUDIO_OUTJ2 AUDIO_IN100uFC6MK1MCLS1 SpeakerQ11KR1110KR71KR5VCC47uFC161KR6 300KR8VinVoutGNDVR1AMS111722uFC510uFC7VCC104C8SCK 圖 212 放音電路原理圖 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 本文的控制部分主要由單片機(jī) 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，放音部分主要由 ISD4004 構(gòu)成。 圖 211 錄音電路原理圖 按鍵 AT89C52 語音 錄音模塊 24C02 ISD4004 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錄音電路及放音電路 （ 1） 錄音工作原理： ISD 器件采用錄音時(shí)間為 8 分鐘的 ISD4004— 8 器件，以單片機(jī) AT89c52為微控制器，外接語音段錄放控制鍵盤和 LED 顯示器，外部存儲(chǔ)器 24C02用于保存各語音段首地址及總語音段數(shù)，為了改善語音量，要提高輸入端信噪比，因此在 ISD 語音輸入端采用放大電路單端輸入 [15]。為確保穩(wěn)定性，輸出要連接一個(gè)至少 22uf 鉭電容，通常線性調(diào)整器穩(wěn)定性隨著輸出電流增加而降低。 變壓電路 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 由于 ISD4004 的工作電壓為 3 伏，而單片機(jī)所需要供電電壓為 5 伏，因此需要采用變壓電路得到 3 伏的電壓供 ISD4004 使用， 如圖 210。 ISD4004 的輸出端接一個(gè) LM386 的功率放大器增強(qiáng)聲音輸出信號(hào) [14]。 語音輸出電路 LW386 是一種集成音頻功放，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)。該話筒靈敏度典型值為 (66)56dB 或515Mv/Pa，頻率響應(yīng)典型值為 59HZ21HZ，輸出阻抗典型值小于 2K，工作電壓為 。它是一片極薄的塑料 膜，當(dāng)遇到聲波振動(dòng)時(shí)，引起電容兩端的電場發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓。駐極體話筒由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 語音輸入電路 ISD4004 的輸入端接的是一個(gè)模擬輸入信號(hào)，通過一個(gè)駐極話筒的連接，從而達(dá)到錄制聲音的目的 [13]，電路圖如圖 28。 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(gè) SPI 周期里 ,同時(shí)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(shí) ,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(shí)鐘上升沿移入 ,在下降沿移出。協(xié)議的具體內(nèi) 容為 [12]： 1． 所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于 SS 下降沿。 ISD4004 SPI 口（串行外設(shè)接口）工作協(xié)議分析 ISD4004 工作于 SPI 串行接口。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。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)。該端可用于存儲(chǔ)管理技術(shù) [11]。該信號(hào) 175ms 保持高電平 ,低電平為 25ms。 11． 行地址時(shí)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(chǔ)器的未尾。中斷狀態(tài)在下一個(gè) SPI 周期開始時(shí)清除。 10． 中斷 (/INT)：本端為漏極開路輸出。 9． 串行時(shí)鐘 (SCLK)： ISD 的時(shí)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。 8． 串行輸出 (MISO)： ISD 的串行輸出端。 模擬收發(fā)器非易失多緩存儲(chǔ)陣列 自動(dòng)靜音 器件控制 AMP 電源 5 極點(diǎn)平滑濾波 自動(dòng)靜音 AMP 電源 器件控制 五極點(diǎn)抗滑疊平滑濾波器 采樣時(shí)鐘 內(nèi)部時(shí)鐘 定時(shí) AMP 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 6． 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。信號(hào)通過耦合電容輸入 ,最大幅度為峰峰值