-基于单片机的语音播报器设计1.doc

唐山工业职业技术学院唐山工业职业技术学院 毕业设计说明书毕业设计说明书 设计题目设计题目 单片机控制的语音录放器 学生姓名 班级 08 应电 11 专 业 应用电子技术 设计指导教师 于东东 设计辅导教师 于东东 完成日期 2011 年 4 月 12 日 前言前言 随着人类社会的不断进步 随着语音芯片的普及 语音录放被广泛应用于车站报 站器 语音型数字万用表 出租车语音报站器 排队机等 并且面向家庭个人使用的 方向发展 更加人性化 随着电子技术的广泛应用 其自动化程度越来越高 使用范 围越来越广 前景十分喜人 自动语音提示技术是计算机语音处理技术的一种应用 属于语音再生合成技术范畴 录放系统具有电路简明 应用方便 单片录放 不怕掉 电 音色纯正 性价比高等特性 与此相关的语音系统已广泛地用于通信 工控 医 疗 报警示讯等领域 同时 随着大规模语音处理集成电路的发展 在传统的控制领 域 语音提示的应用也越来越广泛 语音是人类最自然 方便 快捷的交流方式 让人 和机器能够通过自然语音进行交流是人们长期以来的梦想 随着单片机的技术的日益 发展 人们已经不再满足于键盘输入 屏显输出这样传统的输入 输出方式 希望拥有 更友好的人机界面 更便捷的操作方式 具有语音功能的单片机系统于是应运而生 而且得到了广泛的应用 近年来计算机在各行业的日益普及应用 给各行业带来了崭 新的面貌 与此同时用户逐步对各种计算机应用系统提出了更高的要求 他们希望自 己的系统有更高的自动化程度和更方便的人机界面 语音技术的进展给这种应用需要 提供了一种有力的技术支持 逐渐被广大用户所接受 并广泛用于各种需要语音响应 的场合 智能仪器 仪表 监控设备 工业控制系统等都有这种需求 所以研究语音 录放器对生产 生活都有极其重要的意义 语音芯片的发展是极其迅速的 语音 IC 有 很多种类 随着技术的发展 新产品不断涌现 原来可望而不可及的昂贵品种也能进 入廉价的市场领域 原来设计控制都极为复杂的品种也随着集成技术的发展变得非常 简单 因此 语音 IC 领域充满了生机和活力 1 怕断电且语声的存储 保存需要比 较大的电流的语声 IC 2 怕断电且语声保存需要很小的电流的语声 IC 3 不怕断 电的语声 IC 像一些数码录音笔 它以 FLASHRAM 闪烁存储器 IC 为介质 完全断电后 语声还能保存十年以上 目录目录 1 总体方案设计 1 1 1 本设计的主要任务要求 1 1 2 总体设计方案 1 2 硬件电路设计 2 2 1 微处理器的选取 2 2 2 语音芯片的选取 3 2 3 AT89C51 单片机最小系统 6 2 3 1 AT89C51 引脚分布图及管脚说明 6 2 4 ISD2560 语音芯片引脚功能 8 2 5 语录音 放音电路的语音芯片 ISD2560 的原理图 10 2 6 语音录放电路的单片机原理图 11 2 7 扬声器和话筒的电路 11 3 软件设计 13 3 1 ISD2560 录放音软件设计 13 3 1 1 ISD2560 操作模式 14 3 2 分段录放音 15 3 3 程序流程图 15 结论 19 附录 总的电路图 20 参考文献 24 1 1 总体方案设计总体方案设计 1 11 1 本设计的主要任务要求本设计的主要任务要求 根据设计要求 提出基于单片机的语音播放器的硬件电路设计方案 并应用 Peotel 软件完成硬件电路原理图设计 通过对单片机的编程开发可实现语音的录放等 基本功能 具体包括如下几个部分 1 学习单片机的工作原理 并应用 protel 软件设计出单片机的最小系统和语音系 统的控制电路 使其能可靠工作 2 学习有关语音方面的相关知识 拟采用集成语音芯片来实现语音的录放的功能 要求掌握该芯片的工作原理 完成其外围电路和与单片机的接口电路 包括话筒和扬 声器的电路设计 3 学习 C 程序设计语言 对单片机进行编程开发 并完成仿真和调试 实现语音 播放器的基本功能 1 21 2 总体设计方案总体设计方案 为了实现语音录放所需的功能 即按下开始键 启动录音 松开开始键 结束录 音 结束录音后 循环播放所录音 而且为了使语音录放器的音质好 功能强 实验 运行效果较好 使用起来也很简单 所以本设计采用的设计框图如图 1 1 所示 图 1 1 总体设计框图 由上面的框图可知 本设计框图包括 按键 单片机 语音芯片 话筒和扬声器 其中单片机为本设计的控制核心 它控制语音芯片 实现对声音的存储和播放 语音 芯片实现对语音的录入和播放 单片机 语音芯片 扬声器 话筒 按键 2 2 硬件电路设计硬件电路设计 2 12 1 微处理器的选取微处理器的选取 近年来 随着科学技术的发展 微型计算机技术日益发展 已经在许多领域得 到了广泛的应用 随着集成电路工艺的发展 出现了单片机 DSP ARM 等多种单片机 DSP 它从 16 位 32 位 内部采用哈佛结构 特别适合数据处理 其中 16 位 DSP 适合 中高级工控到简单语音 图片 不含视频 处理 其中 32 位 DSP 适合复杂语音 图片 视频处理 ARM 是 32 位单片机 由于结构和计算速度的原因 目前适合做事务处理 或者中低端应用 从中高级工控到简单语音 图片 不含视频 处理 AT89C51 是一种 带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压 高性能 CMOS8 位微处理器 俗称单 片机 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造 与工业标准的 MCS 51 指 令集和输出管脚相兼容 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中 ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器 为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且 价廉的发展方案 51 单片机虽然和 DSP ARM 相比处理速度和运算速度上都比较慢 但 它的体积小 质量轻 价格便宜 它的速度可以满足本次实验的要求 所以我们采用 AT89C51 这款单片机 AT89C51 内部原理图如 2 1 图所示 RAM 地址寄存器 RAM 128B 程序地址 寄存器 P0 驱动器 P2 锁存器 P2 驱动器 P1 锁存器 暂存器 2 B 寄存器 4KB ROM 暂存器 1 ACC SP P0 锁存器 PC PC 增 1 缓冲器 P3 锁存器 OSC 中断 串行口及定时器 PSW ALU DPTR P1 驱动器 P3 驱动器 XTAL1 XTAL2 P0 0 P0 7 P2 0 P2 7 P3 0 P3 7 P1 0 P1 7 RST ALE VCC VSS 定 时 控 制 指 令 译 码 器 指 令 寄 存 器 PSEN EA 图 2 1 AT89C51 单片机内部原理图 2 22 2 语音芯片的选取语音芯片的选取 目前市场流行的语音芯片有很多 从性价比的角度来考虑 美国 ISD 公司的 ISD 系列语音芯片可谓是一只独秀 ISD 系列语音芯片具有以下优点 一 采用模拟量数据存储在半导体存储器直接存储的专利技术 即将模拟量数据 直接写入单个存储单元 不需要经过 A D D A 转换 二 内部集成了大容量的 EEPROM 不再需要扩展存储器 三 控制简单 控制引脚与 TTL 电平兼容 四 集成度高 使用方便 五 能较好的真时再现语音的自然效果 避免了一搬固体语音电路的因为量化和 压缩所造成的量化噪声和失真现象 因此本例选用 ISD 公司的语音芯片 ISD2560 ISD2560 的录音时间为 60 秒 ISD2560 采用多电平直接模拟量存储专利技术 每个采样值可直接存储在片内单个 EEPROM 单元中 因此能够非常真实 自然得再现语音 音乐 音调和效果声 从而避 免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和 金属声 ISD2560 内部包括前置放大器 内部时钟 定时器 采样时钟 滤波器 自动增益 控制 逻辑控制 模拟收发器 解码器和 480k 字节的 EEPROM ISD2560 内部原理图如 图 2 2 所示 AGC XCLK ANA IN ANA OUT MIC MIC REF AGC VccAVssAVssD VccDA0 A1 A2A3A4 A5 A6 A7 A8 PD OVFP R CEEOMAUX IN SP SP A9 12345678910111213 14 15 16 17 18 19 20 21 22232425 26 2728 480K 图 2 2 ISD2560 内部原理图 由内部框图可见该系列芯片集成度很高 内部集成了高精度的时钟电路 故而无 需外部配置晶振 其应用电路也得到大大简化 ISD2560 可进行录 放两种操作 录入 时 语音信号经过换能器 MIC 转变为电信号 该信号经过隔直电容去除直流分量后送 入前置放大器 由于器件具有高输入阻抗 故耦合电容容量很小 可为 0 17 微弱的电 信号经过前置放大后由 ANAOUT 脚输出 经过隔直电容后送入 ANAOUT 脚 这种配置方 式可以方便用户自行设计性能更加优良的前置放大器代替芯片内部已有的功能部件 另外 ANAIN 可作为线输入口 直接输入电声信号 既而信号进入自动增益 AGC 放大器 信号电平得到调理 使其符合存储电路的动态范围 AGC 响应时间由连接在 AGC 脚的 外接电阻 电容值确定 为使得采样信号不产生失真 采样系统必须满足奈奎斯特采 样定律 ISD2560 的采样频率 8K 故实际应用中 为存储不失真音频信息 放大后的 信号必须经过一个低通滤波器后方可送入存储单元 该滤波器为一五极点抗干扰滤波 器 高频频限为 3 4K 完全满足奈奎斯特定律 该器件典型带宽为 3 4K 语音音质非 常好 调理完毕的信号在内部时钟的作用下以闭环控制形式送入模拟存储阵列 如 2 3 图所示 图 2 3 闭环存储电路 被采样信号经采样电路取样保持 同时电子被泵入模拟存储单元 此时两者被送 入比较器的比较端 当两者电平相等时则停止向 EPROM 中写入数据 这样模拟信息得 到了存储 在器件的放音模式下 录入的模拟电压在取样脉冲的作用下 顺序的从模拟矩阵 中读出并恢复为原始波形 经五极点平滑滤波器后入混合器 以便与外界其他信号混 合 而后送入功率放大器 并由 SP SP 端输出 可直接驱动扬声器 ISD2560 应用电压 单 5 V 供电 录 放时间 60S 寻址空间 1024位 最多语音分段 600 支持OVF 溢出 支持节电模式 录放操作周期外电流仅为0 5uA 综合本设计的设计方案可知 主要的硬件电路有单片机最小系统和语音模块的电 路及其外围电路 及其接口电路 其中单片机最小系统包括电源电路 复位电路和时 钟电路 所以根据上面的内容 可以将本例的功能硬件模块划分为 单片机最小系统 系统的控制电路 语音录放电路 包括语音芯片的外围电路和单片机的接口电路 软件部分用 C 语言编写程序 单片机程序控制语音芯片的正常工作 并且利用伟 福仿真器对单片机进行编程开发 仿真和调试 电子泵入 模拟存储 取样保持 比较器 2 32 3 AT89C51AT89C51 单片机最小系统单片机最小系统 2 3 12 3 1 AT89C51AT89C51 引脚分布图及管脚说明引脚分布图及管脚说明 图 2 4 89C51 单片机引脚结构图 由上图可知 89C51 单片机共有包括 GND VCC 在内的 40 个引脚下面着重介绍几个 重要的引脚 P0 口由一个输出锁存器 2 个三态级输入缓冲器和输出驱动电路及控制电路组 成 驱动电路有上拉场效应管 FETT1 和驱动场效应管 FETT2 组成 P0 口为一个 8 位 漏级开路双向 I O 口 每脚可吸收 8TTL 门电流 当 P1 口的管脚第一次写 1 时 被 定义为高阻输入 P0 能够用于外部程序数据存储器 它可以被定义为数据 地址的第 八位 在 FIASH 编程时 P0 口作为原码输入口 当 FIASH 进行校验时 P0 输出原码 此时 P0 外部必须被拉高 P1 口是一个准双向口 用作 I O 口 P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流 P1 口管脚写入 1 后 被内部上拉为高 可用作输入 P1 口被外部下拉为低电平时 将输出电流 这是由于内部上拉的缘故 在 FLASH 编程和校验时 P1 口作为第八位地址接收 P2 口比 P1 口多了一个 MUX 开关和转换开关控制部分 P2 口为一个内部上拉电 阻的 8 位双向 I O 口 P2 口缓冲器可接收 输出 4 个 TTL 门电流 当 P2 口被写 1 时 其管脚被内部上拉电阻拉高 且作为输入 并因此作为输入时 P2 口的管 脚被外部拉低 将输出电流 这是由于内部上拉的缘故 P2 口当用于外部程序存储 器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时 P2 口输出地址的高八位 在给出地址 1 时 它利用内部上拉优势 当对外部八位地址数据存储器进行读写时 P2 口输 出其特殊功能寄存器的内容 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控 制信号 P3 口是一个多功能端口 P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I O 口 可接 收输出 4 个 TTL 门电流 当 P3 口写入 1 后 它们被内部上拉为高电平 并用作 输入 作为输入 由于外部下拉为低电平 P3 口将输出电流 ILL 这是由于上拉的 缘故 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口 如下所示 口管脚 备选功能 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 INT0 外部中断 0 P3 3 INT1 外部中断 1 P3 4 T0 记时器 0 外部输入 P3 5 T1 记时器 1 外部输入 P3 6 WR 外部数据存储器读选通 P3 7 RD 外部数据存储器读选通 RST 复位输入 当振荡器复位器件时 要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间 ALE PROG 为地址锁存允许信号端 当 89C51 单片机上电正常工作后 ALE 引脚不 断向外输出正脉冲信号 此频率为振荡器频率的六分之一 当访问外部存储器时 地 址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节 PSEN 为程序存储允许输出信号端 外部程序存储器的选通信号 在由外部程序存 储器取指期间 每个机器周期两次 PSEN 有效 但在访问外部数据存储器时 这两次有 效的 PSEN 信号将不出现 XTAL2 接外部晶体和微调电容的一端 在 AT89C51 片内它是振荡电路反相放大器 的输出端 振荡电路的频率就是晶体的固有频率 若采用外部时钟电路 则该引脚 悬空 要检查 AT89C51 的振荡电路是否正常工作 可用示波器查看 XTAL2 端是否有 脉冲信号输出 XTAL1 接外部晶体和微调电容的另一端 在片内 它是振荡电路反相放大器的 输入端 在采用外部时钟时 该引脚输入外部时钟脉冲 2 42 4 ISD2560ISD2560 语音芯片引脚功能语音芯片引脚功能 ISD2560 共有三种封装形式 32 引脚的 TSOP 封装 28 引脚的 DIP 封装和 28 引 脚的 SOIC 封装 本设计选用 SOIC 封装 其引脚分布如图 2 5 所示 图 2 5 ISD2560 引脚分布图 AO MO A6 M6 A7 A9 1 10 引脚 地址线 模式输入 共有 1024 种组合状态 最前 面的 600 个状态作为状态内部存储器的寻址用 最后 256 个状态作为操作模式 当 A8 或 A9 有一个为零时 作为地址线 作为当前录音 放音操作的起始地址 地址端直用 作输入 不输出操作过程中的内部地址信息 地址输入在 CE 的下降沿被锁存 当 A8 和 A9 均为 1 时 为模式输入 共有 6 种操作模式 由 M0 M6 决定 允许多种模式同时 存在 SP SP 14 15 引脚 扬声器输出 可驱动 16 欧以上的扬声器 内存放音时功 率为 12 2mW AUXIN 放音是功率为 50mW ISD2500 系列的所有的器件在芯片上都有一 个差分扬声器驱动器 扬声器输出端在录音和节电模式是保持为 VSSA 电平 因此多个 ISD2500 系列器件同时使用时 它们的扬声器输入端不能并接 MIC IN 17 引脚 话筒输入引脚 麦克的输入通过此引脚将信号送至片内的前 置放大器 片内自动增益控制电路 AGC 将此前置放大器的增益控制在 15 24dB MIC REF 18 引脚 话筒参考输入引脚 此引脚是前置放大器的反向输入 当 以差分形式连接话筒时 可减小噪声 提高共模抑制比 AGC 19 引脚 自动增益控制引脚 AGC 可动态调整前置增益以补偿话筒输入 电平的宽幅变化 使得录制变化很大的音量 从耳语道喧嚣声 时失真都保持最小 响应时间取决于该端内置的 5 千欧电阻和从该端到 VSSA 端所接电容的时间常数 ANA IN 20 引脚 模拟输入引脚 此引脚为芯片录音信号输入端 对话筒输入 来说 应将 ANA OUT 引脚通过外接电容连至此引脚 该电容和本端的 3 千欧输入阻抗 决定了芯片频带的附加低端截至频率 ANA OUT 21 引脚 模拟输出引脚 此引脚为前置放大器的输出 其前置电压增 益取决于 AGC 引脚的电平 CE 23 引脚 芯片使能输入引脚 低电平有效 此引脚为低电平使能所有的录音 和播放操作 芯片在该引脚的下降沿和锁存地址线和 P R 引脚的状态 另外 此引脚 在模式 6 也有特殊的意义 PD 24 引脚 节电控制引脚 此引脚变高后可使芯片停止而进入节电状态 芯片 发生溢出 即 OVF 引脚输出低电平后 应将此引脚变高以将地址指针复位到录音 放音 空间的开始位置 EOM 25 引脚 信息结尾标志输出引脚 低电平有效 EOM 标志在录音时由芯片 自控插入到该信息段的结尾 当放音遇到 EOM 时 此引脚输出低电平脉冲 另外 ISD2560 芯片内部会自动检测电源电压以维护信息的完整性 当电压低于 3 5V 时此引 脚变低 此时芯片只能放音 在模式 6 状态下 可用来驱动 LED 以指示芯片当前的工 作状态 P R 27 引脚 录音 放音模式选择引脚 此引脚在 CE 的下降沿锁存 高电平选 择放音 低电平选择录音 录音时 由地址线提供起始地址 直到录音持续到 CE 或 PD 变高 或内存溢出 如果是前一种情况 芯片将自动在录音结束处写入 EOM 标志 放 音时 由地址输入提供起始地址 放音持续到 EOM 标志 2 52 5 语录音语录音 放音电路的语音芯片放音电路的语音芯片 ISD2560ISD2560 的原理图的原理图 图 2 6 语录 放音电路的语音芯片 ISD2560 的原理图 图 2 6 中 U2 为语音芯片 ISD2560 SP 和 MP 分别为扬声器和话筒 U2 的外围电路图 中已经详细给出 包括具体的电阻和电容的数值 由于 ISD2560 是数模的混合芯片 因此对数字信号和模拟信号的处理是 PCB 设计 需要着重考虑的问题 在芯片内部使用不同的模拟地和数字地 模拟电源和数字电源 他们分别通过 VSSA VSSD VCCA 和 VCCD 引出 VSSA VSSD 两引脚最好通过低电阻抗通路 连接到平面 VCCA 和 VCCD 最好也分别走线 并应尽可能在靠近供电端处相连 电源脚 附近的去耦电容应尽量靠近芯片 2 62 6 语音录放电路的单片机原理图语音录放电路的单片机原理图 图 2 7 语音录放电路的单片机电路图 在图 2 7 中 UI 为单片机芯片 AT89C51 工作于 11 0592MHz 的时钟 单片机的 P0 端口和 P2 0 P2 1 引脚提供语音芯片 ISD2560 的地址 模式输入 通过 P2 1 和 P2 0 引脚 单片机可以配置 ISD2560 操作模式 单片机的 P1 5 引脚控制语音芯片 ISD2560 的录音 放音模式的选择 低电平置 ISD2560 为录音状态 高电平置 ISD2560 为放音状 态 单片机的 P1 6 引脚和 ISD2560 的节电控制输入相连 单片机通过此引脚可以控制 芯片的开关 单片机的 P1 7 引脚用于控制语音芯片的片选 低电平时选中芯片 单片 机的 INT0 引脚 P1 4 引脚和 ISD2560DE 的 EOM 标志输出相连 EOM 标志在录音时由芯 片自动插入到录音信息的结尾处 放音遇到 EOM 时 会产生低电平脉冲 约 12 5ms 触 发单片机中断 单片机必须在检测到此输出的上升沿后才播放新的录音 否则播放的 语音就不连续 而且会产生啪啪声 2 72 7 扬声器和话筒的电路扬声器和话筒的电路 扬声器输出 SP SP 可驱动 16 以上的喇叭 内存放音时功率为 12 2mW AUX 1N 放音时功率为 50 W 单端输出时必须在输出端和喇叭间接耦合电容 而双端输出则不用电容就能将功率提高至 4 倍 话筒输入 MIC 该端连至片内前置放大器 片内自动增益控制电路 AGC 可 将增益控制在 15 24 外接话筒应通过串联电容耦合到该端 耦合电容值和该端 的 10K 输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点 话筒参考 MIC REF 该端是前置放大器的反向输入 当以差分形式连接话筒 时 可减小噪声 并提高共模抑制比 3 3 软件设计软件设计 3 13 1 ISD2560ISD2560 录放音软件设计录放音软件设计 录音时 按下录音键 单片机通过口线设置语音段的起始地址 再使 PD 端 P R 端和 CE 端为低电平启动录音 结束时 松开按键 单片机又让 CE 端回到高电平 完成一段 语音的录制 同样的方法可录取第二段 第三段 特别值得注意的是 录音时间不 能超过预先设定的每段语音的时间 放音时 根据需播放的语音内容 找到相应的语音段 起始地址 并通过口线送出 再将 P R 端设为高电平 PD 端设为低电平 并让 CE 端产生 一负脉冲启动放音 这时单片机只需等待 ISD2560 的信息结束信号 即 EOM 的产生 信 号为一负脉冲 在负脉冲的上升沿 该段语音才播放结束 所以单片机必须要检测到 EOM 的上升沿才能播放第二段 否则播放的语音就不连续 而且会产生啪啪声 这一点在编制软 件时一定要注意 具体的软件设计和录放音时序图见表 3 1 和图 3 1 和图 3 2 所示 表 3 1 ISD2560 软件设计地址表 图 3 1 ISD 语音芯片放音时序图 图 3 2 ISD2560 语音芯片录音时序图 3 1 13 1 1 ISD2560ISD2560 操作模式操作模式 由于 ISD2560 内置了若干操作模式 因而可用最少的外围器件实现最多的功能 具体的操作模式见表 3 2 表 3 2 ISD2560 语音芯片操作模式图 模式 功能 典型应用组合使用模式 M0 信息检索快进通过信息M4 M5 M6 M1 删除 EOM在最后一条信息结束处放 EOM M3 M4 M5 M6 M2 未用保留 N A M3 循环从 0 地址连续放音M1 M5 M6 M4 连续寻址录音 放音连续的多段信息M0 M1 M5 M5 CE 电平有效允许暂停M0 M1 M3 M4 M6 按键模式简化外围电路M0 M1 M3 操作模式可有微控制也可由硬件实现 使用操作模式要注意两点 所有的操作最初都是从 0 地址 即存储空间的起始端 开始 后续的操作根据选 用的模式可从其它地址开始 但是 电路由录音或放音转录音 M6 模式除外 或都执 行了掉电周期后 地址计数器将复位为 0 当 CE 变低且最高两地址为同位高时 执行操作模式 这种操作模式将一直有效 知道 CE 再次由高变低 芯片重新锁存当前的地址 模式引脚电平并执行相应的操作为 止 3 23 2 分段录放音分段录放音 2500 系列最多可分为 600 段 只要在分段录 放操作前 不少于 300 纳秒 给地 址 A0 A9 赋值 录音及放音功能均从设定的起始地址开始 录音结束由停止键操作决 定 芯片内部自动在该段的结束位置插入结束标志 EOM 而放音芯片遇到 EOM 标志 即自动停止放音 2500 系列地址空间是这样分配的 地址 0 599 作为分段用 见表 3 3 地址 600 767 来使用 地址 768 1023 为工作模式选择 表 3 3 ISD2560 地址空间分配图 3 33 3 程序流程图程序流程图 本设计主要通过单片机对 ISD2560 的控制实现指定地址入口的录音和循环播放 程序要实现下面的过程 开始 键按下后 即系统上电后 系统初始化 然后判断开始键是否按下 如 果按下则单片机控制 PD P R 引脚低电平 并指向录音地址 启动录音过程 调用录 音函数 录音函数为 录音函数 Void record void CE 0 片选有效 PD 0 非节电模式 PR 0 录音 当 CE 0 时芯片使能输入引脚 使能所有的的录音操作 当 PD 0 时使芯片开始工作 而进入非节电模式 当 PR 0 时开始录音 录音时 由地址线提供起始地址 直到录音持续到 CE 或 PD 变高 或自动溢出 在预先设定的时间内 小于 60s 结束录音 松开 开始 键单片机控制 P R 引脚 回到高电平 即完成一段语音的录制 之后打开外部中断 0 指定放音地址 启动放音 程序 其放音函数为 放音函数 Void playback void CE 0 片选有效 PD 0 非节电模式 PR 1 放音 当 CE 0 时芯片使能输入引脚 使能所有的的放音操作 当 PD 0 时使芯片开始工作 而进入非节电模式 当 PR 1 时为高电平 这时选择放音 这时由地址输入提供起始地址 放音持续到 EOM 位标志 每次放音结束时 EOM 输出会触发单片机的外部中断 0 经过适当的延时后 重新 启动第二次放音 这样重复三次后关闭外部中断 0 流程结束 等待下一次录音 程序 流程如图 3 3 所示 N Y N Y 初始化 延时 调用录音函数 打开外部中断 打开播放函数 关闭外部中断 开始 开始 键按下 开始 键松开 外部中断 服务子程序 如果 count 2 图 3 3 程序流程图 Count 延时 打开外部中断 调用播放函数 结论结论 我设计的课题是语音录放器 经过几个多月的思考和准备 我已经完成了老师规 定的任务 通过做本设计 我熟悉了 Protel 软件 基本上学会其使用方法 更加深入 的学习了 AT89C51 单片机的各项功能 对 ISD2560 有了更深层次的了解 对 C 语言编 写程序有了进一步的把握 我所做的语音录放器有如下总结 89C51 单片机虽然和 DSP ARM 相比处理速度和运算速度上都比较慢 但它的体积小 质量轻 价格便宜 容易获取 它的速度可以满足本次实验的要求 所以我采用 AT89C51 这款单片机的时候很方便 ISD2560 语音芯片采样多电平直接模拟量存储专利技术 采用 E2PROM 存储方法将 模拟语音数据直接写入半导体存储单元中 不需另加 A D 或 D A 变换来存放或重放 使的外围电路简单 该器件有音质自然 使用方便 单片存放 反复录音 低功耗 抗断电等许多特点 能够非常自然地再现声音 同时 具备微控制器所需接口 便于与 微机的连接 而且编程简单 是语音录放器系统中语音芯片很好的选择 这两款芯片 有兼容性能构成接口电路 而且接口电路简单 能够很好地实现所需的功能 本文设 计的基于 ISD2560 的语音器 其语音音质好 功能强 实验运行效果较好 使用起来 也很简单 ISD2560 也有不足之处就是功能不是很强大 录音时间不是很长 已经逐渐 被 ISD1700 系列代替 附录附录 总的电路图总的电路图 原理图 PCB 板 程序 主要程序代码及其说明 见注释语句 如下 sbit start P1 0 sbit EOM P1 4 sbit PR P1 5 sbit PD P1 6 sbit CE P1 7 uchar count 重复播放次数计数器 uchar startflag 开始键按下标志 uchar idleflag 系统是否处于空闲状态标志 延时 t 毫秒 Void delay uint t Uint i While t 对于 11 0592MHz 时钟 约延时 1ms For i 0 i 125 i 外部中断 0 服务子程序 Void out into interrupt 0 using 1 EXO 0 关外部中断 0 PD 1 进入节电状态 If count 2 再重播 2 次 共三次放音 Count Delay 500 延时 500ms P2 P2 A8 A9 0 P0 P0 起始地址为 0 Playback 从地址 0 处播放 EX0 1 开外部中断 0 else Idleflag 1 变为空闲状态 可用再次按开始键 主程序 Void main EA 1 开 CPU 中断 Count 0 Startflag 0 Idleflag 1 While idleflag 1 If START 延时去抖动 Delay 10 If START STARTFLAG 1 开始键按下标志 If startFlag 1 Do P2 P2 A8 A9 0 PO PO 起始地址为 0 Record 录音开始 存放在地址 0 处 While start 开始键松开 Startflag 0 PR 1 结束录音 PD 1 进入节电状态 Delay 500 延时 500ms 在播放录音 EXO 1 开外部中断 P2 P2 A8 A9 0 P0 P0 起始地址为 0 Playback 从地址 0 处进行第一次播放 IdleFlag 0 当前不空闲 按开始键无效 参考文献参考文献 1 张友德 赵志英 涂时亮 单片微型机原理 应用与实验 上海 复旦大学出版社 2000 8 2 陈永彬 语音信号处理 上海 上海交通大学出版社 1999 3 李晶皎 嵌入式语音技术及凌阳 16 位单片机应用 北京 北京航空航天出版社 2003 11 4 何立民 MCS 5l 系统单片机应用设计 北京 北京航天航空大学出版社 1990 24 5 钱向民 包含在语音信号中情感特征的分析 电子技术应用 2000 12 6 叶德明 王晓星 计算机语音模糊模式识别 模糊系统与数学 1992 8 7 李蕴华 利用语音倒谱参数及基音信息辨认说话人 南通工学院学报 1999 11 8 张友德 赵志英 涂时亮 单片微型机原理 应用与实验 上海 复旦大学出版社 2000 8袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁 蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈 蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃 袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅 蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅