基于单片机的数字化语言存储与回放系统优质毕业设计.doc

毕 业 论 文题 目： 基于单片机数字化语言存放和回放系统 学 院： 电气信息学院 专 业： 班级： 1301 学号： xxxxxxxxxx 学生姓名： xxx _ _ 导师姓名： xxxx _ _完成日期： 201x年6月5日 诚 信 声 明本人申明：1、本人所呈交毕业设计（论文）是在老师指导下进行研究工作及取得研究结果；2、据查证，除了文中尤其加以标注和致谢地方外，毕业设计（论文）中不包含其它人已经公开发表过研究结果，也不包含为取得其它教育机构学位而使用过材料；3、我承诺，本人提交毕业设计（论文）中全部内容均真实、可信。作者署名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）任务书题目： 基于单片机数字化语言存放和回放系统 姓名 系别 电气信息学院 专业 班级 学号 指导老师 职称 讲师 教研室主任 汪超 一、基础任务及要求： 设计一个基于单片机数字化语言存放和回放系统，在确保语音质量前提下，能降低系统噪声电平，增加自动音量控制功效。语音存放时间需要控制在10s以上设计要求：1.阅读相关资料，单片机、AD、DA及各存放器选型；2.进行硬件及软件设计，并进行调试； 3.写出设计说明书。 二、进度安排及完成时间： （1）1月7日至3月15日：明确设计任务和要求，搜集设计资料，查阅相关文件，了解本课题研究现实状况、存在问题、实际意义和发展前景，撰写文件综述和开题汇报，开题汇报上传到FTP。 （2）3月16日至3月29日：毕业实习，撰写毕业实习汇报。 （3）3月30日至4月5日：全方面了解自动化立体车库工作过程，工作原理和对控制系统各项设计要求，撰写毕业设计绪论部分和控制对象概述部分。 （4）4月6日至4月12日：确定自动化立体车库控制方案。设计自动化立体车库各拖动电机主电路原理图，确定自动化立体车库控制系统PLC型号规格，确定PLC I/O元件。 （5）4月13日至4月19日：列出PLC I/O元件分配表，绘制PLC I/O接线图。 （6）4月20日至5月3日：设计自动化立体车库控制系统公用程序、手动程序、自动程序、信号显示程序和故障保护程序。 （7）5月4日至5月10日：上机调试程序。 （8）5月11日至5月31日：撰写毕业设计论文。 （9）6月1日至6月6日：指导老师评阅毕业设计论文、电子文档上传FTP。 （10）6月7日至6月10日：毕业设计答辩。 （11）6月11日至6月14日：毕业设计成绩评定。 （12）6月15日至6月20日：毕业设计资料归档 。 前 言伴随生活节奏日益加紧，城市智能化建设不停发展，在智能仪器仪表和工业控制系统中增加语音录放功效成为了极为普遍现象。添加语音功效不仅使得机器愈加“聪慧”和人性化，还能让使用者操作愈加得心应手。目前把语音作为服务手段行业越来越多，如电脑语音钟、语音型数字万用表、移动手机智能语音系统、叫号机、语音监控报警系统、公交车报站器和卫星导航系统等。能够说，语音系统是社会生活和生产不可缺乏东西，它发展是社会进步肯定结果。 目 录摘要- 1 -ABSTRACT- 2 -第1章 绪 论1 1.1 研究背景1 1.2 研究现实状况1 1.3 发展前景2 1.4 设计任务要求2第2章 数字录音基础原理4 2.1 声音产生基础原理4 2.2 数字音频技术基础概念4 2.3 语音信号数字化过程5 2.4 滤波和频谱分析8 2.5 数字滤波器设计原理8 2.5 总体方案论证9第3章 系统硬件电路设计11 3.1单片机AT89C5212 3.2 语音芯片ISD2560介绍14第4章 主程序设计18 4.1 录音子程序19 4.2 放音子程序22第5章 系统调试和试验结果26结束语29参考文件30致 谢31附 录32基于单片机数字化语言存放和回放系统摘要：本文介绍了基于单片机语音存放和回放设计方法，给出了硬、软件设计和实现方案。对基于单片机数字化语言存放和回放系统设计过程作了叙述。给出了各电器元件、单片机及其输入、输出元件型号选择结果，具体地叙述了单片机用户程序设计过程，并给出了上述全部程序程序步骤图和汇编语言程序。关键词：单片机；语音；控制系统；硬件设计；软件设计Digital language storage and playback system based on single chip microcomputerAbstract: This paper introduces the design method of voice storage and playback based on single chip microcomputer, and gives the design and implementation of hardware and software. The design process of digital language storage and playback system based on single chip microcomputer is expounded. The results are given the choice of electrical components, the MCU and the input and output components of the model, described in detail the design process of single user program, and gives the program flow chart of the program and all the assembly language program.Key words: single chip microcomputer; voice; control system; hardware design; software design第1章 绪 论1.1 研究背景语音系统需要建立在硬件基础之上，而其系统控制关键通常是使用单片机。单片机含有体积小、功耗低、控制功效强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点。它几乎渗透到我们生活各个领域：军事领域各类导航系统，计算机网络通讯和数据传输系统，各类工控企业自动化实时控制和数据处理系统，各类智能IC卡，汽车报警、导航、安全、娱乐系统，录音、摄像机，全自动洗衣机系统和各类发生遥控玩具和电子宠物等等。能够说，单片机表现是它强大控制能力1。 数字语音录放技术是指利用数字化技术对语音信号进行采集、处理、而且在一定存放设备中进行存放，并可在需要时进行输出过程。相对于模拟设备来说，数字设备易于集成、小型化、成本更低，同时更为稳定，且操作更为直接、方便，使得数字语音录放系统现在在多种领域中全部得到了广泛应用。比如监控环境中使用语音采集系统；再如家庭或学校中使用语音复读机等，全部可看作是数字语音录放系统经典应用。 在对语音信号处理方面，常规方法是采取滤波器处理接收到模拟语音信号，经过模数转换成为数字信号，再由单片机控制存放到存放器中。在需要输出语音信号时，亦可由单片机控制从存放器中输出，再经数模转换成模拟信号，经过IV变换成电压信号，滤波后经过功放将语音信号输出。不过这种方法缺点是，输出不稳定，语音信号有杂音或变音，这是模拟电路所不能避免缺点。 为了处理这个问题，我们能够采取专用语音芯片，利用其模拟信号技术直接存放技术来处理上述问题。语音芯片能够很方便和单片机系统相结合，其体积和重量也能符合单片机系统要求。所以，基于单片机和语音芯片语音系统应运而生。1.2 研究现实状况多年来，语音信号处理技术发展可谓日新月异，新技术出现为语音录放系统发展指导了新方向。对语音信号前期采集、中期处理从之前对波形进行编码和压缩转变为现在参数编码和压缩，从而大大降低了需要存放数据，节省了硬件存放空间。举例来说，原始语音通常全部是采取8KHz抽样，16bits线性PCM编码进行采集，在通常系统中就直接将采集后数据进行存放；而假如采取参数编码对采集后数据进行压缩，存放量则能够大大降低，当需要恢复语音时，可利用编码后参数进行合成，能够得到质量令人满意结果。 现在比较经典语音器件有早些ISD2560、ISD1420到现在ISD4004、ISD1700，ISD系列是由美国ISD企业研发专业语音处理芯片。芯片采取模拟信号直接存放技术，将声音信号直接写入存放单元而不经A/D或D/A转换，所以使用ISD芯片能很好再现语音，可避免因通常固体语音电路量化和压缩所引发量化噪声和失真情况。另外芯片功效强大：即录即放、语音可掉电保留、10万次擦写寿命、手动操作和CPU控制兼容、可多片级联、无需开发系统等等，确实给欲实现语音功效单片机应用设计人员提供了处理方案。现在市场上已经有企业将以AT89C2051单片机和ISD语音芯片组成语音组合板，用串口通信，芯片里固化有部分常见语音词汇，用户不需了解语音功效工作原理，只需经过串口按一定协议发送代码即可送出语音2。 1.3 发展前景未来语音存放技术革新关键是硬件技术（处理能力）和语音编码技术进步。单片机技术发展越来越快，未来将向低功耗、微型化发展。以51为基础模式不会动摇，但在容量和性能上将作出很大提升，而串行总线结构能够使得单片机系统结构愈加简单和规范。语音存放和回放技术关键是语音编码，它是现代语音技术三大关键之一（语音识别、文本语音转换、语音编码）。在未来，实现速度在2.44.8Kbps高质量加密方法。其次，将采取更优异技术对语音信号进行处理，降低存放空间。而在整体语音技术发面，智能语音将是未来发展关键方向。语音识别技术和语音合成技术，将是未来主导，她们将推进语音技术向语境真实化和多模态化发展，不过面临关键技术也将越来越难。 而在其次，未来数字化和信息化联络日益紧密，继而影响科技进步和现代化进程。在现代社会，推进时代发展根本力量，仍然是信息化和科技进步推进全球经济一体化。像语音存放技术一样数字化技术进步，首先能推进人类社会发展；其次，人类综合能力、实践能力和创新能力提升，也会推进数字信息化在更高领域里德发明。1.4 设计任务要求设计一个基于单片机数字化语言存放和回放系统，在确保语音质量前提下，能降低系统噪声电平，增加自动音量控制功效。语音存放时间需要控制在10s以上。设计要求：1. 阅读相关资料，单片机、AD、DA及各存放器选型；2. 进行硬件及软件设计，并进行调试；3. 写出设计说明书。设计一个基于单片机数字化语言存放和回放系统，完成硬件电路设计，画出原理图，编写对应程序，并进行仿真试验调试。第2章 数字录音基础原理2.1 声音产生基础原理声音是由物体振动产生，振动发声物体称为声源。在空气中，声源振动会使周围空气质点产生一定疏密改变，并以一定速度传输出去形成声波。所以声波是疏密波，也称为纵波。 包围地球表面大气层，随高度不一样而存在不一样大气压强。有声音存在时，大气压强会有微弱起伏改变，即在静态大气压强上叠加了改变分量，这个改变分量称为声压p，通常声压大小用它有效值P表示，单位是Pa。人耳刚好能听到声压约为210-5 Pa，在房间中大声说话，在相距1米处声压约为0.050.1Pa。声音在1秒间所传输距离称为声速c，单位是米/秒(m/s)，在室温下，1个大气压空气中，声速约为340m/s.当声源作周期性振动，所发出声波也是做一样周期性振动，声源或声波每秒钟内振动次数称为声音频率f，单位是赫兹Hz，人耳能听到声音频率范围是2OHz-20kHz3。 单位时间内穿过垂直声波传输方向单位面积声能称为声强，单位是瓦/平方米(W/m2)。人耳对声振动感受，在频率及声压级方面全部有一定范围，在这个范围以外声振感人耳是听不到。人耳能感觉到声振动约在20Hz-20kHz之间，称为可听声。紊乱断续或统计上随机声音称为噪声，对于不需要声音也称为噪声。噪声也用它声压级dB数来表示它大小，称为噪声级。在寂静环境里，人耳能分辨出轻微声音，但在嘈杂环境中，这些轻微声音就被淹没掉了。因为第一个声音存在而使第二个声音提升现象称为掩蔽效应。掩蔽效应对数字音频编码起到关键作用。2.2 数字音频技术基础概念模拟量是指在时间上和幅度上全部是连续量，声波就是声压幅度随时间连续改变模拟量，它由传声器转换成声频信号后，也是时间和电压幅度全部连续改变模拟信号。假如幅度只是部分特定值阶梯波，则是时间连续而幅度不连续信号。幅度连续而时间不连续信号是脉冲幅度(PAM)调制信号。时间和幅度全部不连续信号是数字信号。从模拟磁带录音机和数字磁带录音机比较来看，模拟录音存在很多缺点: （1）在录音、编辑和放音过程中混入多种噪音不能被分离出来，形成对信号损伤。 （2）录音媒体信噪比可成为统计信号信噪比一部分。 （3）录音磁头、放音磁头等展现非线性会使统计信号也展现非线性。（4）驱动、转动机械系统不稳定会造成抖晃。 数字录音是将模拟信号转变为离散数字信号后进行统计。对于需要数次转接、复制模拟录音，每转接、复制一次，信号质量下降程度就要累加一次，而数字录音就没有这一问题。数字录音含有下列优占。 （1）数字化标准(取样频率、量化比特数)确定以后，性能界限也就确定了，性能是稳定。 （2） 录音是以“0”或“1”数字进行，放音时，只需判定出“0”或“1”，即判定脉冲“有”“无”即可，所以统计媒体信噪比和放音信噪比无直接关系。 （3）很多器件不需要含有线性。 （4） 驱动、转动系统不稳定，因为时钟脉冲信号和存放器作用，不会造成晃。图 2-22.3 语音信号数字化过程因为音频信号是一个连续改变模拟信号，而计算机只能处理和统计二进制数字信号，所以，由自然音源而得音频信号必需经过一定改变和处理，变成二进制数据后才能送到计算机进行再编辑和存贮。 PCM（Pulse Code Modulation）脉冲编码调制是一个模数转换最基础编码方法。它把模拟信号转换成数字信号过程称为模/数转换，它关键包含：（1）取样：在时间轴上对信号数字化；（2）量化：在幅度轴上对信号数字化；（3）编码：按一定格式统计采样和量化后数字数据。编码过程首先用一组脉冲采样时钟信号和输入模拟音频信号相乘，相乘结果即输入信号在时间轴上数字化。然后对采样以后信号幅值进行量化。最简单量化方法是均衡量化，这个量化过程由量化器来完成。对经量化器A/D变换后信号再进行编码，即把量化信号电平转换成二进制码组，就得到了离散二进制输出数据序列x ( n )，n表示量化时间序列，x ( n )值就是n时刻量化后幅值，以二进制形式表示和统计4。2.3.1 取样（1） 取样定律模拟声频信号可用幅度对时间关系来表示，将模拟信号幅度以一定时间间隔取得样值，称为取样(或采样、抽样)。取样时间间隔称为取样周期，每秒内取样次数称为取样频率。依据取样定理，当取样频率fs为被取样信号最高频率fh两倍时，则被取样信号能够被恢复，即fs2fh。（2）取样频率取样频率选择应考虑以下两点: 1）声频信号最高频率; 2）防混叠低通滤波器截止特征。数字音频质量和采样频率和量化精度相关，数字音频可分为以下多个质量等级：因为本系统录音对象是人说话时语音，人语音频率大约在300Hz至3.4KHz之间，依据取样定理，采样频率应该高于6.8K Hz，从表3.1能够看出，一般语音选择是8 KHz，但为了提升声音保真度，降低滤波实现难度，同时和微机录音频率最大程度地靠近，所以系统选择采样频率为11.025KHz。 信号类型频率范围（Hz）采样频率（KHz）量化精度（位）电话语音340088宽带音频5070001616调频广播2015K37.816高质量音频2020K44.1163）混叠预防 经过取样后，原信号频谱分布要有改变。假如取样频率小于信号最高频率两倍，或信号实际最高频率超出了fh，则会产生频谱混叠现象，以后就无法将原信号复原，而且出现混叠噪声。为了将声频信号严格限制在fh以下，应先让原信号经过一个高频截止频率为fh低通滤波器后再进行取样。 4）取样保持电路 取样保持电路是在A/D变换器之前，为使取样保持一定时间而设。因为A/D变换器转换需要一定时间才能完成，而输入模拟信号是不停改变，所以取样值必需保持一定时间。5）取样产生孔径效应 取样定理所叙述由取样PAM 信号能够完全恢复原模拟信号是有条件，即取样脉冲宽度(即脉冲所占时间)应为无限小，但实际取样脉冲全部有一定宽度，这就会使恢复模拟信号高频特征产生失真，这种效应称为孔径效应。试验证实，当取样脉冲宽度为取样周期1/4时，孔径效应所产生高频损失约为0.2dB,人耳对它不能觉察到，不会成为问题。2.3.2 量化将模拟信号取样值，经“四舍五入”方法转换成一个数字信号过程称为量化。在数字语音技术中，我们采取二进制表示一个数，即用“1”“0”来表示一个数，逢2进1，用电路接通和断开即可实现。采取二进制时有效位数称为比特数或位数，在进行舍入运算过程中会产生舍入误差。 由取样定理知道，假如取样频率能满足这个定理，就会完全恢复原波形，但要真正完全恢复原波形，则需要无穷多位数。在通常数字系统中，每个取样点全部会产生舍入误差，而且存在和这种舍入误差对应失真和噪声，称为量化噪声或量化失真。量化阶 梯数，或量化级数，是指量化所能取值数目。以二进制量化时，位数越多，量化阶梯数也就越多，16位量化阶梯数为65536个，量化误差己很小。对于量化阶梯相等量化方法称为线性量化或均匀量化，不相等则称为非线性量化或不均匀量化。均匀量化量化噪声也是恒值，所以信号幅度大时，信噪比高;信号幅度小时，信噪比低，噪声较显著。非均匀量化在信号幅度小时候，量化阶梯高度也小，信噪比能够很好。信号幅度大部分，量化阶梯高度也大，即使量化噪声大，但因为人耳掩蔽效应，对信号幅度大时增大噪声会感觉不出来。由表2.1 能够看出，对于一般语音，量化精度选择8位就能够满足数字化语音质量要求，所以本系统量化位数就选择8位5。量化比特数M越大，信噪比越好。量化噪声是均匀分布在0-fs/2频带中，另外量化噪声振幅为常数，它等于，不随信号大小而改变，所以当信号很大时，系统信噪比很高;但当信号很小时，则量化噪声对系统音质影响就将十分显著。量化噪声减低对于量化噪声可采取在信号中加给高频抖动信号方法，量化后，再减去高频抖动信号，而使量化噪声白噪声化。量化噪声随量化比特数增大而对应减小，但不能减为零。量化噪声是不一样于白噪声(即等带宽能量相等噪声)一个高频噪声，它是由比较少孤立频谱重合而成噪声。所以在听感上和白噪声不一样，是一个较粗糙、刺耳、称为颗粒性噪声声音。能够将一个称为高频脉动、和量化阶梯高度相等小振幅白噪声和信号重合，经量化后，颗粒性噪声即被白噪声化，使听感变好。 理论上将和量化阶梯高度v相等均匀分布高频抖动在量化前先和信号相重合，量化后再将高频抖动除去，量化噪声就成为宽度为V、电功率v2/12均匀分布白噪声。另外 ，还可由过取样减低量化噪声，利用非均匀量化输入输出特征也可减低量化噪声。2.4 滤波和频谱分析 (1)采样定理在进行模拟/数字信号转换过程中，当采样频率最大值大于信号中最高频率fmax2.56倍时，即：fs.max=2.56fmax,则采样以后数字信号完整地保留了原始信号中信息。(2)采样频率采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，采样频率越高，即采样间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到声音样本数据就越多，对声音波形表示也越正确。只有采样频率高于声音信号最高频率两倍时，才能把数字信号表示声音还原成为原来声音。 程序中采取44.1kHz采样频率。(3)语音录入和打开在MATLAB中，y,fs,bits=wavread(Blip,N1N2);用于读取语音，采样值放在向量y中，fs表示采样频率(Hz)，bits表示采样位数。N1N2表示读取从N1点到N2点值。X=wavrecord(t,fs,ch);用来采集声音；t表示录音时间，fs采样频率，ch声道。(4)时域信号FFT分析 FFT即为快速傅氏变换，是离散傅氏变换快速算法，它是依据离散傅氏变换奇、偶、虚、实等特征，对离散傅立叶变换算法进行改善取得。在MATLAB信号处理工具箱中函数FFT和IFFT用于快速傅立叶变换和逆变换。函数FFT用于序列快速傅立叶变换，其调用格式为y=fft(x)，其中，x是序列，y是序列FFT，x能够为一向量或矩阵，若x为一向量，y是xFFT且和x相同长度；若x为一矩阵，则y是对矩阵每一列向量进行FFT。假如x长度是2幂次方，函数fft实施高速基2FFT算法，不然fft实施一个混合基离散傅立叶变换算法，计算速度较慢。函数FFT另一个调用格式为y=fft(x,N)，式中，x，y意义同前，N为正整数。函数实施N点FFT，若x为向量且长度小于N，则函数将x补零至长度N；若向量x长度大于N，则函数截短x使之长度为N；若x为矩阵，按相同方法对x进行处理6。2.5 数字滤波器设计原理数字滤波是数字信号分析中最关键组成部分之一，和模拟滤波相比，它含有精度和稳定性高、系统函数轻易改变、灵活性强、便于大规模集成和可实现多维滤波等优点。在信号过滤、检测和参数估量等方面，经典数字滤波器是使用最广泛一个线性系统。数字滤波器作用是利用离散时间系统特征对输入信号波形(或频谱)进行加工处理，或说利用数字方法按预定要求对信号进行变换。2.6 总体方案论证利用单片机及其外围硬件电路（如A/D、D/A、存放器等），就能完成语音信号数字化处理，实现语音存放和回放，及单片机测控系统语音提醒报警及语音提醒操作。不过语音信号轻易受到外界干扰而失真，而且信号压缩存放比较复杂，硬件电路不宜调试。图 2-6直接采取单片机AT89C52和专用语音处理芯片ISD2560设计实现语音存放和回放，实现语音分段录用、组合回放。语音信号抗干扰能力强，存放方便，调试简单，还能够作为语音服务子系统。所以，选择此方案。第3章 系统硬件电路设计本系统关键可分为三个部分：单片机控制部分、语音录放部分和键盘输入部分，采取52单片机作为主控制芯片，利用ISD2560实现语音录放，简单易行且控制方便。系统采取微控制器是美国ATMEL企业生产低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes可反复擦写Flash只读程序存放器和256bytes随机存取数据存放器（RAM），器件采取ATMEL企业高密度、非易失性存技术生产，和标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存放单元，功效强大AT89C52单片机适合于很多较为复杂控制应用场所7。该单片机P1口是一个双向I/O口，其中P1.2P1.7口内部提供了上拉电阻，P1.0、P1.1需外部上拉。P1.0、P1.1同时也是片内精密比较器正输入端（AIN0）和负输入端（AIN1）。P3口是7个带有内部上拉电阻双向口。数码语音芯片选择是ISD2500系列单片语音录放集成电路ISD2560，它含有抗断电、音质好，使用方便，无须专用开发系统等优点。ISD2560和单片机AT89C52接口电路和外围电路图5-1所表示。单片机P0口、P2.0和P2.1分别和ISD2560地址线相连，用以设置语音段起始地址。P2.3P2.5用以控制录放音状态。硬件总电路图如3-2所表示：图 3-03.1单片机AT89C52AT89C52是美国ATMEL企业生产低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes可反复擦写Flash只读程序存放器和256bytes随机存取数据存放器，器件采取ATMEL企业高密度、非易失性存放技术生产，和标MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器和Flash存放单元，功效强大AT89C52单片机适合于很多较为复杂控制应用场所。关键性能参数：和MCS51产品指令和引脚完全兼容8k字节可重擦写Flash闪速存放器1000次擦写周期全静态操作：0Hz24MHz三级加密程序存放器2568字节内部RAM32个可编程I/O口线3个16位定时/计数器8个中止源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式功效特征概述：AT89C52提供以下标准功效：8k字节Flash闪速存放器，256字节内部RAM，32个I/O口线,3个16位定时/计数器，一个6向量两级中止结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器立即钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz静态逻辑操作，并支持两种软件可选节电工作模式。空闲方法停止CPU工作，但许可RAM，定时/计数器，串行通信口及中止系统继续工作。掉电方法保留RAM中内容，但振荡器停止工作并严禁其它全部部件工作直到下一个硬件复位8。引脚功效说明：图 3-1P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。在访问外部数据存放器或程序存放器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。P1-P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻8位双向I/O口。P3口除了作为通常I/O口线外，更关键用途是它第二功效，如表3-1所表示：端口引脚第二功效P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外中止0）P3.3TNT1（外中止1）P3.4T0（定时/计数器0）P3.5T1（定时/计数器1）P3.6WR（外部数据存放器写选通）P3.7RD（外部数据存放器读选通）RST：复位输入ALE/PROG：地址锁存许可端PSEN：程序储存许可（PSEN）输出是外部程序存放器读选通信号。EA/VPP：外部访问许可。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器输入端。XTAL2：振荡器反相放大器输出端。3.2 语音芯片ISD2560介绍ISD系列语音芯片进行录音可含有音质自然、单片存放、反复录放、低功耗等优点。一块ISD芯片上集成有麦克风前置放大器（AMP）、自动增益控制电路（AGC）、抗混淆和平滑滤波器、模拟存放阵列、扬声器驱动器、控制接口和内部正确参考时钟，加上外部元件（液晶、麦克风、扬声器、开关和少数电阻、电容），再加上电源即可组成最简单语音系统9。ISD2560语音芯片是美国ISD企业较为成熟语音录放产品。它是一个永久记忆型语音录放电路，录音时间达60s，可反复录放10余万次。芯片采取多电平模拟量直接存放专利技术，无需外围A/D、D/A转换电路。每个采样数据值直接由芯片自动存放在片内ROM单元中，播放时直接将存放数据导出，所以它能十分真实地再现人声、音乐、语气和声效，可避免通常固体录音电路因量化和压缩造成量化噪声和“金属声”。ISD2560集成度较高，内部有前置放大器、自动增益控制、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、逻辑控制、模拟收发器、解码器和480KEEPROM等。各引脚关键功效说明以下：图 3-2A0/M0A6/M6、A7A9：地址线，ISD器件能够实现1600段录放语音功效，每段录放音全部有一个起始端，该起始地址选择由A0A9确定。当A8、A9同时为高电平时能够选择工作模式。AUXIN：当CE和RP/为高，放音不进行，或处于放音溢出状态时，本端输入信号经过内部功放驱动喇叭输出端。VSSD、VSSA：数字地和模拟地，这两脚最好在引脚焊盘上相连。SP+、SP-：扬声器输出。VCCA、VCCD：模拟电源、数字电源，尽可能在靠近供电端处相连。MIC：本端连至片内前置放大器，外接话筒应经过串联电容耦合到本端，耦合电容值和本端10K输入电阻。MICREF：本端是前置放大器反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，提升共模抑制比。AGC：AGC动态调整前置增益以赔偿话筒输入电平宽幅改变，使得录制改变很大音量时失真全部能保持最小。响应时间取决于本端5K输入阻抗外接对地电容时间常数。释放时间取决于本端外接并联对地电容和电阻时间常数。470K和4.7uF标称值在绝大多数场所下可取得满意效果。ANAIN：芯片录音信号输出端，它经过外接电容和话筒ANAOUT端相连接。ANAOUT：前置放大器输出，前置电压增益取决于AGC端电平。OVF：芯片处于存放空间末尾时本端输出低电平脉冲表示溢出，以后状态随CE端改变，直至PD端变为高电平。CE：当低电平有效时（而且PD为低），许可语音芯片进行录放操作。芯片在本端下降沿锁存地址线和RP/端状态。PD：当该端为高电平时，芯片停止工作，且不耗电，芯片发生溢出，即OVF端输出低电平后，本端口短暂变高电平。只有复位芯片，才能使之再次工作。EOM：EOM是在录音时由芯片自动插入到语音信息结尾作为结束标志。当放音时，一碰到EOM，本端口立即输出低电平脉冲。芯片内部会检测电源电压以维护信息完整性，当电压低于3.5V时，本端变低，芯片只能放音。XCLK：外部时钟输入端。本端内部有下拉元件，不用时应接地。RP/：本端口状态在CE下降沿锁存。为高电平时选择放音，为低电平时选择录音。录音时，由地址端提供起始地址，录音连续到CE或PD变高，或内存空间溢出；假如是前一个情况，芯片自动在录音结束处写入EOM标志，说明录音结束。放音时由地址端提供起始地址，放音直至碰到EOM停止标志。假如CE一直为低，或芯片工作在一些操作模式，放音会忽略EOM，继续进行下去。因为ISD2560内置了若干种操作模式，所以可用最少外围器件实现最多功效。操作模式也由地址端控制，当最高两位（A8、A9）全部为1时，其它地址端置高可选择某个（或某多个）特定模式。所以操作模式和直接寻址相互排斥。具体操作模式如表2-3所表示。操作模式可由微控制器也可由硬件实现。使用操作模式时需要注意两点： (1)任何操作模式全部是从0地址开始，伴随不一样操作模式，继而对应对应地址。当系统录音转为放音或进入省电状态时，地址计数器复位为0。当CE变低且最高两地址位同为高时，实施操作模式。这种操作模式将一直有效，直到CE再次由高变低，芯片重新锁存目前地址/模式端电平并实施对应操作为止。 (2) 操作模式位不加锁定，能够在MSB（A8、A9）地址位为高电平时，CE电平变低任何时间实施操作模式操作。假如下一片选周期MSB（A8、A9）地址位中有一个(或两个)变为低电平，则实施信息地址，即从该地址录音或放音，原来设定操作模式状态将丢失。第4章 主程序设计本系统中单片机控制语音芯片录放程序关键是单片机对ISD2560芯片控制字写入，程序步骤图图所表示:图 4-0ISD2560即使提供了地址输入线，但它内部信息段地址却无法读出，需要采取直接寻址模式进行寻址。其实现方法有两种：一是因为ISD2560地址分辨率为100ms，所以可用单片机内部定时器定时为100ms，然后再利用计数器对单片机定时次数进行计数，则计数器计数值为语音段所占用地址单元，该方法能充足利用ISD2560内部EEPROM，在字段较多时可利用该方法；二是语音字段假如较少，则可依据每一字段内容多少，直接分配地址单元。通常按每秒说3个字计算，60s可说180个字，再依据ISD2560地址分辨率为100ms，即可计算出语音段所需地址单元数。本系统完成是语音单段录放功效，可无须采取直接寻址模式，而是设置A8、A9和A6电平为高，利用按钮控制操作模式完成对单段语音信号录放即可。在这种模式下，语音存放起始地址默认从0开始。10程序首先是系统初始化，设置P1状态使得语音芯片处于按键控制操作模式下。后将PD端置为0，芯片开启。再置PR端为0，设置芯片在录音状态。以后循环扫描RECORD和PLAY键按下状态。RECORD键按下后，进入录音模式，调用录音子程序开始录音。PLAY键按下后，进入放音状态，调用放音子程序开始放音。放音结束后，PD端置1，芯片停止工作。4.1 录音子程序图 4-1录音键按下后，置CE端为低电平，芯片开始录音。然后一直扫描RECORD所表示录音按键是否松开，若按键松开，则置CE端为高电平，录音结束。程序段以下：RECORD: MOV R7,#00H MOV P1,#00H CLR P3.4 ;ISD2560 地址初始化 CLR P3.5 CLR P3.2 CLR P3.0 ;设置为录音状态 LOOP: JB P3.7,LOOP 录音键按下否？ INC R7 CALL PRESS