基于单片机的语音存储与回放专业系统设计.doc

基于51单片机语音存放和回放系统设计

Voice storage and playback system based on 51 microcontroller

摘　要
在当今智能化仪器仪表和自动控制装置，添加语音功效能够提升友好人机界面，方便用户操作。在很多情况下，它需要语音合成，语音识别，语音存放和回放技术和单片机在一起。
传统模拟语音处理系统使存放和声音再现，但效果不太好。在本文中，数字语音存放和回放系统采取了单片机STC89C51和数码语音芯片ISD2560。 单片机是该系统控制中心，它关键是为了实现以下功效：关键控制功效和选择判定;第二控制芯片ISD2560语音录制和播放过程中，存放和播放声音。
首先，我设计了这个电路系统硬件，再其次是硬件电路书面统计，回放控制程序，最终，这个总结和展望设计。

关键词：STC89C51单片机 ISD2560语音芯片 语音存放 语音回放

ABSTRACT
In the area of intelligent instruments and automatic control equipments, the system with the phonetic function can greatly increase the friendliness of the man-machine interface, and is also convenient for users to operate. In many situations, designers need to integrate the phonetic synthesis, the phonetic recognition and the phonetic storage and playback technology with the SCM.
The common analog-signal digitalize processing system can realize the function of phonetic storage and playback. But the effects are not very good. This dissertation designs the digital phonetic system composed of flash micro-controller STC89C51 and digital audio chip ISD2560. SCM is the control center of the system, it is mainly to achieve the following functions: the keystroke identification and the function selection; phonetic storage and playback by using the digital audio chip ISD2560.
Firstly, this dissertation designs the hardware circuit of the system. And then compiles the control program of record and playback. At last, the summary and prospects of the design was presented.

Key words: STC89C51 ISD2560 phonetic storage phonetic playback

目 录
摘　要 I
ABSTRACT II
目 录 III
绪　论 1
第一章 整体系统设计 4
1.1 总体方案论证 4
1.2 器件选择 5
1.2.1 单片机选择 5
1.2.2 语音芯片选择 6
1.3 ISD2560语音芯片 6
1.3.1 ISD2560引脚功效 7
1.3.2 ISD2560操作模式 9
1.3.3 ISD2560地址空间 10
1.3.4 ISD2560应用电路 10
1.3.5 电源电路 11
1.4集成功率放大器芯片LM386 12
1.4.1 LM386电子特征 12
1.4.2 LM386引脚说明 13
第二章 系统硬件设计 14
2.1系统硬件电路总体设计 14
2.2 STC89C51外围电路设计 14
2.2.1 晶振电路 14
2.2.2 复位电路设计 15
2.3 语音电路设计 15
2.4 功放电路设计 16
2.5按键部分电路设计 17
第三章 系统软件设计 19
3.1 关键变量说明 19
3.2 主程序工作原理及步骤图 19
3.3 子程序步骤图及代码 21
3.3.1 录音子程序 21
3.3.2 放音子程序 23
结论 25
致 谢 26
参考文件 27
附录一 28
附录二 29
附录三 30

绪　论
1课题研究背景及科学意义　　
现现在有多种多样智能化仪器仪表和自动化控制设备，增加语音功效能够提升友好人机界面，对于用户操作来说很方便。多种语音服务行业在现在社会更为广泛，比如电话查询系统，语音铃声计算机，公共汽车站，队列，语音报警系统监测和数字万用表话音等。在很多情况下，设计人员需要语音系统和单片机系统整合在一起。
单片机含有体积小，功耗低，功效强大控制，扩展灵活，微型化和易用性。在生活中四处有单片机身影。比如移动电话，电话，计算器，家电产品，电子玩具，掌上电脑和计算机附件，比如鼠标配置有微控制器单元。 单片机将有大量供给链管理工作。我们能够说，该设备在实现声音方面发挥了关键作用。
数字录音机是指利用数字技术来进行语音信号采集，处理和存放在多个存放设备。和模拟设备相比，数字设备得优点颇多，比如轻易小型化，集成化，成本愈加低廉，也愈加稳定，而且操作更直接，方便。如用于监视环境声音采集系统;在家里或学校使用语音，视频机器等，能够被看作是一个统计数字音响系统，是一个经典应用。
在语音信号处理中，传统方法是使用过滤器来处理，这种方法是利用模拟信号和数字信号之间相互转换，来实现语音输入和输出。但这种方法缺点是，输出不稳定，嘈杂语音信号或声音修改，这是一个模拟电路不能避免。
为了处理这个问题，我们能够使用专用音效芯片。语音芯片是控制器控制下，可手动或声音统计和回放芯片。语音芯片能够很轻易地在单片机系统中使用，而且在微控制器接口，是很轻易，它体积和重量可满足单片机系统要求。所以，这个问题是设计和使用声音芯片微控制器，数字信号控制语音组合。
2中国外研究现实状况
伴伴随IT行业蓬勃发展，多种多样语音录制和传输设备出现，在一个经典数字语音统计系统中，语音只是一个简单搜集，存放和回放；尽管提供高保真声音能够是很大，但将造成语音设备和大容量存放数据需求。对于大型系统而言，我们能够采取更大容量硬盘，甚至是一个大型磁盘阵列来处理;不过对于像视频机，移动语音等容量有限小型设备来说，这种方法就失去 了它效用
由美国ISD系列芯片ISD语音制造现在经典音响设备。和直接存放在内存中专利技术，半导体用语音模拟数据ISD系列芯片，模拟语音是准备直接将数据写入到一个单一存放单元，无需A / D或D / A转换器,就能很大程度上重现良好本色和声音，避免了因为避免了通常固体语音电路因为量化和压缩所造成量化噪声和失真现象。同时芯片功效强大：即录即放，声音能够掉电保留，10万次擦写寿命，手动操作和控制兼容CPU，多芯片级联，无需开发系统等方面。
3研究方法
为了语音存放和播放系统要求，整个系统被分成统计，回放和预防三种状态。语音信号它是一个模拟信号。对于它本身来说不能完成数字化处理，它需要一个特殊音效芯片，或完全模拟语音信号从A / D和D/ A转换处理。单片机在这一过程中发挥了关键作用。单片机需要控制语音录音开始和结束，设定信号存放地址，并在播放时寻址播放空间并控制播放。
对于经过A/D和D/A转换完成语音信号处理方法描述以下：模拟语音信号转换成数字信号，从模拟到数字转换器，然后在存放器中，播放时，经过微控制器控制所述微控制器数据控制存放从存放器中读出，然后变换成数字信号从扬声器或耳机¬模拟输出放大声音。这种方法是简单电路系统，程序很简单。使用闪存来保留她声音，即使断掉电源仍然能够保持数据不丢失，所以保持数据安全。但该系统仍需要使用模拟信号放大器和滤波器电路，这使接收相对失真语音信号，还需要提升使用过滤软件技术，这么设计不使用这种方法。
采取语音处理芯片，就省去了外部放大步骤，也不需要语音信号滤波；同时语音芯片抗干扰能力强，对地预防信号失真很有效。语音芯片也不用外连存放器，因为它内部集成了模拟存放阵列，这使得电路更轻易了解，所以本设计使用这种方法来实现。
4论文关键工作
这种设计关键任务是参考中国为相关文件，依据自己对语音存放和回放功效熟悉程度，用51单片机来设计一款语音存放和回放系统。
本文结构以下:
绪论 叙述本文专题，背景和研究现实状况，对已经出现研究现实状况和结果进行简单描述，而且对单片机语音存放和回放系统进行介绍，引入论文中心问题。
第1章　整体系统设计。概述选择这种设计原因及总体过程，说明设计中用到多种芯片，具体描述微控制器芯片语音选择方法，并介绍了芯片所需多种功效。
第2章 系统硬件设计。具体介绍各个硬件模块组成和它们工作原理，着重对语音芯片功效进行了介绍。　
第3章 系统软件设计。介绍软件编写步骤图，对录音和放音部分单独介绍。
结论 总结设计过程，提出本设计优缺点，并对系统有可能改善方向提出自己展望。

第一章 整体系统设计
1.1 总体方案论证
方案一：系统关键由单片机AT89C51、AD574、DAC0832及闪速存放器 AT29C040组成。其原理图图1-1所表示。MIC把声音转换成微弱电信号，经放大器放大后，在经过带通滤波器滤波过程，输出信号经过A/D转换，然后被送入单片机内部。接着单片机再将转换后信号存放在存放器中，在需要放音时，再经D/A转换后输出。这种方法设计过程比较简单，不过因为语音信号比较轻易受到外界干扰，从而造成信号失真，而且信号压缩存放方法过于复杂，硬件电路调试起来比较困难。
单片机AT89C51
A/D转换
D/A转换
带通滤波器

闪存存放器AT29C040
采样保持
MIC
SPEAKER
放大器
带通滤波器

放大器

图1-1 方案一系统原理
方案二：这种方案采取STC89C51单片机，再加上专用语音处理芯片ISD2560。由它们来设计实现语音存放和回放，实现语音整段录放。系统框图图1-2所表示。
键盘控制
单片机控制
扬声器
功率放大器LM386
ISD2560
语音输入

图1-2 方案二系统原理图
该系统对语音信号是采取ISD2560语音芯片来完成，这种芯片抗干扰能力强，易维护，调整方便，同时还能够作为整个语音业务子系统来使用，所以我选择了这个计划。接下来，对这一计划进行单独描述。
1.2 器件选择
1.2.1 单片机选择
本设计在选择单片机时关键考虑了它适应性和易操作两个方面，经过上网查阅资料和调查，我们最终选择了STC89C51芯片，它和AT89C51对比如表1-2-1所表示。可见STC89C51适应范围更广，更轻易操作，除上表所表示外STC89C51还有超低功耗、高抗静电优势，设计过程中最担心是干扰，这种芯片优异抗干扰能力也能很好处理我们难题，下面我们来简单介绍下这款芯片。
表１-2-1芯片对比表
项目
STC89C51
AT89C51
储存器
8位ISP FLASH储存器
4位ISP FLASH储存器
内部RAM
512位内部RAM
128位内部RAM
I/O口线
32个I/O口线
32个I/O口线
中止源
6个中止源
5个中止源
工作电压
3.3-5V
5V
通信方法
串口通信
并口通信
STC89C51芯片介绍和优点以下表
表1-2-2 STC89C51芯片介绍和优点
介绍

STC89C51RC是采取8051核ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8K Bytes可反复擦写1000次Flash只读程序存放器，器件兼容标准MCS-51指令系统统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存放单元。
优点

含有在系统可编程（ISP）特征，配合PC端控制程序即可将用户程序代码下载进单片机内部，省去了购置通用编程器，而且速度愈加快。STC89C51RC系列单片机是单时钟/机器周期(1T)兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗新一代8051 单片机，全新流水线/精简指令集结构,内部集成MAX810 专用复位电路。

图1-3 STC89C51芯片引脚图
1.2.2 语音芯片选择
语音芯片，也被称为语音IC，也称为声音芯片。芯片本身就能完成芯片录音ADC和DAC两个过程，包含语音数据搜集，分析，压缩，存放，和其它步骤。它能够将语音信号经过采样过程，来转化为数字，存放在ICROM中，再经过电路将ROM中数字还原成语音信号；而语音芯片放音功效实质上是一个DAC过程。
语音芯片集成电路，依据点类型，全部用声音芯片集成电路被称为语音，不过在语音芯片大类型中，又被分为语音IC（这里应该叫成Speech IC）、音乐IC（这里应该叫成Music IC）两种。现在，最常使用市场上语音芯片，如表1-2所表示。
表1-2 常见语音芯片对比表
项目
TE6310
TE6332
ISD1420
ISD2560
语音长度
10s
32s
20s
60
采样频率（kHz）
6.4
4~6.4
6.4
8
放音触发
放音触发
无
边缘/电平
电平
工作电压（V）
4.5~5.5
2.7~3.3
4.5~5.5
4.5~5.5
工作电流（mA）
30
45
30
30
静态电流（μA）
2
无
10
10
MIC前置
是
否
否
否
由上表能够看出，ISD2560语音芯片语音长度较长，工作电流和电压也符合要求。所以，此次设计将采取ISD2560作为系统语音处理芯片参与工作。
1.3 ISD2560语音芯片
ISD2560芯片优点颇多，比如它抗断电、音质好，无须专用开发系统等等，在实际使用时比较简单便利。它录音时间为60 s，能满足本设计要求，而且它反复录放次数能达成10万次，寿命较长。芯片采取多电平直接模拟量存放专利技术，省去了A/D、D/A转换器。每个采样值全部能直接存放在片内单个EEPROM单元中，所以能够很真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声。

图1-4 ISD2560内部原理框图
1.3.1 ISD2560引脚功效
ISD2560引脚排列图

图1-5 语音芯片引脚图
部分引脚关键功效描述以下：

表1-3-1 ISD2560引脚功效
引脚
功效
A0/M0~A6/M6、A7~A9
地址线，ISD器件能够实现1～600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A0~A9确定。当A8、A9同时为高电平时能够选择工作模式。
AUX IN
当CE和P/R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。
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10KΩ输入电阻。
MIC REF
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5KΩ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。470KΩ和4.7uF标称值在绝大多数场所下可取得满意效果。
ANA IN
本端为芯片录音信号输出。对话筒输入来说ANA OUT端应经过外接电容连至本端。
EOM
EOM标志在录音时由芯片自动插入到该信息结尾。放音碰到EOM时，本端输出低电平脉冲。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。
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，以后本端状态跟随CE端状态，直到PD端变高。本端可用于级联。
CE
本端变低后（而且PD为低），许可进行录放操作。芯片在本端下降沿锁存地址线和P/R端状态。
PD
本端拉高使芯片停止工作，进入不耗电节电状态，芯片发生溢出，即OVF端输出低电平后，要将本端短暂变高复位芯片，才能使之再次工作。

1.3.2 ISD2560操作模式
ISD2560语音芯片操作模式和直接寻址相互排斥，原因是因为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。

表1-3-2模式控制说明表
模式制
功效
经典应用
A0/M0
信息检索
快速检索信息
A1/M1
删除EOM标志
在全部语音录放结束时，给出EOM标志
A2/M2
未用
当工作模式 操作时，此端应接低电平
A3/M3
循环放音
从0地址开始连续反复放音
A4/M4
连续寻址
可录放连续多段信息
A5/M5
CE电平触发
许可信号中止
A6/M6
按钮控制
简化器件接口
A6/M6
按钮控制
简化器件接口

使用操作模式时需要注意两点，以下表所表示：
表1-3-3
第一
全部操作模式下操作全部是从0地址开始，以后操作依据模式不一样，而从对应地址开始工作。当电路中录音转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。
第二
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丢失。

1.3.3 ISD2560地址空间
ISD2500系列和1400系列语音电路一样，含有抗断电、音质好，使用方便等优点。它最大特点在于片内E2PROM容量为480K(1400系列为128K)，所以录放时间长；有10 个地址输入端(1400系列仅为8个)，寻址能力可达1024位；所以能够达成60秒录音。设有OVF（溢 出）端，便于多个器件级联。2500系列最多可分为600段，只要在分段录/放音操作前(不少于300纳秒)，给地址A0~A9赋值，录音及放音功效均从设定起始地址开始，录音结束由停止键操作决定，芯片内部自动在该段结束位置插入结束标志（EOM）；而放音时芯片碰到EOM标志即自动停止放音。
2500系列地址空间是这么分配：
注：地址0~599作为分段用，地址600~767未使用，地址768~1023为工作模式选择。
表1-3-4 2500系列地址空间表
十进制
二进制
信息时间(秒)

A9
A8
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
2560
2575
2590
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
50
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
5.0
6.25
7.50
100
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
10.0
12.50
15.00
250
0
0
1
1
1
1
1
0
1
0
25.0
31.25
37.50
300
0
1
0
0
1
0
1
1
0
0
30.0
37.50
45.00
400
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
40.0
50.00
60.00
500
0
1
1
1
1
1
0
1
0
0
50.0
62.50
75.00
599
1
0
0
1
0
1
0
1
1
1
59.9
74.87
89.85
1.3.4 ISD2560应用电路
ISD2560语音芯片内部集成度很高，能降低外部元器件使用个数和种类。具体电路图1-6 所表示。

图1-6 ISD2560基础电路原理
1.3.5 电源电路
电源电路设计图所表示。因为本设计芯片大全部采取5V USB电源供电，所以本系统采取经三端稳压器件W7805输出＋5V电压来供电，电容作用是用来降低输出脉动电压。这么就能得到稳定直流电压信号，经济实用。图1-7所表示。

图1-7 电源电路
1.4集成功率放大器芯片LM386
设计电路最终是放音部分，要把前面录制语音，经过扬声器播放出来，进行这一步需要对前面信号放大，也就是升压，调幅或调频。这时就要用到功率放大器。本设计选择是LM386集成功率放大芯片，它能有效降低外围元件。只需要添加一只外接电容和电阻在1脚和8脚之间，就能把电压增益调改变成任意数值，这么扬声器就能把录制声音完整播放出来了
1.4.1 LM386电子特征
如表1-6所表示，就是LM386芯片电子特征。假如外加6V电源电压，LM386静态功耗仅仅只有24mW，所以在电池供电场所用LM386效果愈加好。它输入电压最低为4V，最高为12V。当它无任何操作时，仅仅需要4mA电流，而且它失真程度很低。
表1-4-1 LM386电子特征表
项目
测试环境
规格
工作电压Vs（V）

4~5
输入电压Vin（V）

-0.4~+0.4
输入阻抗Ri（kΩ）

50
静电流Iq（mA）
Vs=6V,Vin=0V
4~8
输出功率Pout（mW）
Vs=6V，Rl=8Ω，THD=10%
250~325
电压增益(dB)
Pin1、8开路
26
Pin1、8以10μF连接
46
频宽（kHz）
Pin1、8开路
300
Pin1、8以10μF连接
60
1.4.2 LM386引脚说明
图是LM386引脚排列：

图1-8 LM386引脚图
反相输入端是引脚二，输出端是引脚5，同相输入端是3，地和电源分别为引脚4和6，电压增益设定端是引脚8和1。通常在使用时旁路电容接在地和引脚7之间，大小通常是10μF。
LM386电源电压为4~12V；电压增益为20-200dB；4mA是它静态消耗电流；带宽为300KHz时，1和8脚是开路，音频功率0.5W；输入阻抗为50K。具体线路连接详见附录一。
即使应用LM386不难，不过也要谨慎，当器件断电、上电一瞬间，或工作稳定后，旋音量调整钮、插拔音频插头全部有可能带来瞬态冲击，会在输出喇叭上发出令人讨厌噪声。

第二章 系统硬件设计
2.1系统硬件电路总体设计
硬件电路是由单片机控制部分、语音录放部分和功放部分组成。主控制芯片是STC89C51单片机，经过ISD2560来实现语音录放， LM386集成功放能使声音放大，控制起来方便而且简单易行。
选择STC89C51单片机和ISD2560语音芯片全部是易于控制和操作，降低无须要元器件，尽可能简化芯片外围电路，使整个硬件电路愈加易懂、易操作。
附录1是STC89C51和ISD2560接口电路和外围电路。ISD2560地址线连接单片机P1口、P2.4和P2.5，能够来设置语音段控制操作模式和起始地址；P0.3、P0.4连接按键，由录放音来使用；录放音状态由P2.0~P2.3控制；发光二极管连接P0.0~P0.3，能提醒目前录放音状态。
2.2 STC89C51外围电路设计
2.2.1 晶振电路
是一个时序电路，它要想正常工作只有提供时钟脉冲信号。单片机里面操作是以系统时钟信号为时间基准，来给多种指令实施提供时钟节拍。AT89C51得到系统时钟信号方法有内部振荡或外部振荡。
本系统所使用晶振是市场上常见，频率为12MHZ,电容是依据系统特征来决定，所以选择陶瓷电容，它大小是22pF。具体电路图所表示。

图2-1 晶振电路设计图

2.2.2 复位电路设计
通常设计系统全部会有复位电路存在，它是保障程序能正常运行关键点，一样本设计也有考虑到复位电路，在进行语音录制时，会有多种多样外界干扰，这么会造成STC89C51单片机运算过程中数据混乱不能使其正常继续实施程序（称死机）或产生结果不正确，使语音芯片不能正常录制，或放音时杂音过多，极大影响语音录制和播放品质，这时就需要复位电路，对单片机进行复位，以使程序重新开始运行，确保正常语音录制和播放。
此次设计是使用外部复位方法，所谓外部复位就是假如一个高电平被加到RESET端口，而且超出了2机器周期时，单片机就会产生复位。本系统外部复位是经过按键来实现，采取复位端电阻和Vcc电源接通而实现按键电平复位方法，具体电路以下图2-2。时把按键和一个10uF电容相并联，这么能很大程度上抑制高频干扰和杂波，从而使系统稳定性得到提升，设计出系统才愈加可靠。

图2-2 复位电路图

2.3 语音电路设计
用ISD2560芯片组成语音电路，图2-3所表示

图2-3 语音电路设计图
声音信号放大是经过把扬声器输出信号和功放相连来实现。部分引脚接法能够参考前文说明。扬声器使用型号是BTE-WUC-31MM(8Ω,0.5W)，麦克风使用是6*5咪头驻极性电容式麦克风，实物以下图。

麦克风 扬声器

图2-4 实物图
2.4 功放电路设计
LM386是功率放大器，它关键作用前面也有提及，它能对输入信号进行放大，关键是为了对扬声器进行输出。放大器外围电路图如2-5所表示
10uF
LM386

图2-5 功放电路图
放音音量大小能够经过调整滑动电阻器大小来实现。本设计是用LM386功率放大器INPUT+端和ISD2560语音芯片SP+端之间加上一滑动变阻器，具体电路如附录一所表示。
ISD2560语音芯片录入声音信号，经过芯片SP+端传输给下一级，在信号必经之路上添加滑动变阻器，便能够经过改变滑动变阻器阻值来改变传输信号电压，进而改变传输给扬声器信号大小，就能够实现对音量调整，操作比较简单。
2.5按键部分电路设计
录放状态表示是由LED灯来完成，工作状态、录音开始状态和放音开始状态分别由红、黄、绿三盏LED灯表示。按键作用关键是控制录音和回放过程，所以本设计不仅有复位键，而且还有另外2个按键：录音按键、放音按键。这部分电路图图2-6所表示。
注:LED1型号-HG003；LED2型号-HG002；LED3型号-HG001

图2-6 按键部分电路图

RECORD键和PLAY键是一端和地相连，另外一端接单片机P3和P4端口，假如这两个按键没有按下时，单片机P3、P4端口就相当于是和高电平Vcc相连；假如按键按下时，单片机P3、P4端口经过按键和地进行连接，相当于被置为低电平。在经过软件程序编写就能检测到P3、P4口电位情况，也就能表示录音键和放音键是否按下。这么就能实现录放状态控制了。在经过软件程序编写就能检测到P3、P4口电位情况，也就能表示录音键和放音键是否按下。这么就能实现录放状态控制了。
第三章 系统软件设计
本文中介绍系统是以STC89C51单片机作为硬件开发关键，STC89C51软件部分采取是汇编语言，软件采取符合汇编语言KEIL C51编译器。整个程序设计中我们遵照着简练，易懂设计思想，在破坏程序完整性前提下，简化程序编码。在下面叙述中，我们将结合具体硬件电路来介绍各模块软件设计。
3.1 关键变量说明
程序中关键变量及相关功效以下表
表3-1 变量功效表
RECORD
描述录音键按下状态。录音键按下该变量为1，录音键松开为0。
PLAY
描述放音键按下状态。放音键按下该变量为1，放音键松开为0。
EOM
信息结束标志。一段语音信号录制完成后，EOM标志由芯片自动插入到信息结尾，放音过程中，若EOM=0，说明信号结束，停止播放。
PD（连接P22）
控制芯片工作状态。PD=0时，芯片开始工作；PD=1时，芯片停止工作，进入节电状态。
PR（连接P20）
控制语音芯片所处工作模式。该变量置为0时，芯片处于录音模式；置为1时，芯片处于放音模式。
CE
对芯片进行片选。当CE=0且PD=0时，许可芯片进行录放操作；CE=1时，无法进行录放操作。

3.2 主程序工作原理及步骤图
本系统中录放过程实现是基于单片机对语音芯片控制，系统录音和回放程序实际是单片机经过对ISD2560语音芯片控制字写入来完成，整个程序主步骤图以下图3-1所表示

开 始
N
N

延时10ms去抖动
PR端置0，设为录音状态
结 束
系统初始化
PD端置0，芯片开始工作，LED1点亮
录音键按下?
Y
录音键松开，CE置1
调用录音子程序，开始录音
放音键按下?
Y
调用放音子程序，开始放音
芯片停止工作 LED1熄灭

Y
图3-1 主程序步骤图

语音芯片ISD2560会提供了地址输入线，不过语音芯片内部信息段地址却是不能读取。需要使用直接寻址模式寻址。它实施有两种，以下表：
表3-1 寻址方法
第一个
利用ISD2560 地址分辨率为100 ms，所以可用单片机内部定时器定时100毫秒，然后再利用一个计数器来计算单片机定时次数，语音段所占用地址单元就是计数器数值。这么能够充足利用ISD2560内部EEPROM块，此方法适适用于字段较多时。
第二种
假如字段较少，这么话，地址单元能够直接被分配字段内容。通常计算上每秒所述三个字，180个字需要6s，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。

本设计是实现单段语音录放过程，所以没有必需采取直接寻址方法，能够使用另一个方法，先对端口A6、 A9和A8进行设置，全部置为高电平，然后再经过对按键操作，实现对单段语音录放过程控制。在这种模式下，语音存放起始地址默认从0开始。
程序第一步是该系统初始化，对P1状态进行设置，让语音芯片处于按键控制操作模式下。当PD端置为0时，芯片会开启。当PR端是0，芯片被设置在录音状态。系统会反复检测录音键（RECORD）和放音键（PLAY）所处状态。当录音键（RECORD）被按下后，系统就进入录音状态，调用录音子程序，开始录制过程。而当放音键（PLAY）被按下后，系统就会进入放音模式，放音子程序被调用，开始放音过程。放音结束后，芯片停止工作。程序代码见附录3。
3.3 子程序步骤图及代码
3.3.1 录音子程序
录音部分子程序步骤图图3-2所表示。

图3-2录音程序步骤图
当系统自动检测到录音键被按下时，单片机CE端就被置为低电平，ISD2560就开始进行录音部分。上文提到RECORD键是表示录音键，经过扫描它来判定录音键是否松开。当检测到录音按键被松开时，芯片CE端就被置为高电平，结束录音部分，返回主程序。
当芯片进行录音和放音操作时，必需确保芯片CE端和 PD端全部为零，所以操作前首先要把它们全部置为低电平，因为P0口外接了灯LED1，所以P0口为高电平时，LED1不导通，不发光；一样P1口外接了灯LED2，当P1口为低电平时，LED2会导通，灯被点亮。
程序段以下：
CLR CE；开始录音
CLR LED2
SETB LED1；点亮灯2，灭掉灯1
JNB RECORD，$
SETB CE；录音键松开后，录音结束
SETB LED2
CLR LED1；灯2灭，灯1亮
3.3.2 放音子程序
实施放音部分前，主程序会预先判定放音键是否被按下，只有检测到按键被按下，和PLAY相连P4口为低电平，才会实施放音子程序。

放音子程序步骤图图3-3所表示。

图3-3 放音程序步骤图
当系统自动检测到放音键被按下时，PR端就会被置为1，开始调用放音子程序，进入放音状态。在放音子程序里，CE端被置为低电平，开始进行语音播放。播放完成后，返回主程序并进行下一步操作。
放音过程比录音时简单，并不需要按着放音键不放。ISD2560芯片在每次录音结尾全部会自动在程序里插入语音段结束信号EOM，当放音时碰到语音段结束信号EOM为0，就会结束放音，比较简练方便。
放音程序段以下：
SETB PR；置放音状态
CLR CE；开启播放
CLR LED3；
STEB LED1；点亮灯3，熄灭灯1
NOP
NOP
TURN: JB EOM,TURN；等候语音段结束信号
SETB LED3；
CLR LED1；灯3灭，灯1亮

结论
本设计能够看成是一个简易录音笔，关键是经过单片机来对语音芯片进行控制，从而实现录放功效。前期时我们对语音录放系统进行了全方面分析，对语音芯片有了深刻了解，选择了市场上比较常见ISD2560芯片。这款语音芯片操作起来比较方便，简化了设计过程。然后把整个系统模块化，对各个模块所使用芯片元器件有了较深了解，充足了解每个芯片功效；每单个模块进行比较设计，在编程时也是优异行单个模块程序编写，然后把各个模块整合起来，以此来实现毕业设计要求。
本文中语音录放设计，电路简单，调试起来比较方便。既能够用于车载电脑中语音模块，同时也可作为语音服务系统子系统。依据ISD发音芯片，用单芯片微电脑控制设计特点，能够实现语音电路再现功效，节省存放空间，并降低成本，含有较高实用价值。
虽说是做成了本设计，不过它还存在很多不足，调查市场上存在录音笔，分析她们制作工艺和软件编写，发觉我们设计产品还只是一个简易试验品，在市场上没有任何竞争力，亮点几乎没有，自己特色也不够突出。所以完成设计之余我还考虑了对系统改善方案，关键有两个方面：第一，改善硬件部分，采取STC89C51芯片引脚可外接显示器模块，播放声音显示目前状态其它部分。这是市场上已存在产品普遍特征，比较人性化。第二，对于软件部分，能够使用语音信号段播放I