基于单片机的录音专业系统设计.doc

第1章 绪 论
1.1 课题研究目及意义
随着近几年电子技术不断更新与发展，越来越多录音系统产品从老式模仿信号方式逐渐转变成了数字信号方式，并采用了工作方式更为先进数字信号解决技术。录音系统重要作为一款用于收集语言信号装置，在采集音频信号方面得到了广泛使用。在当前市面上，录音系统普通只有几种比较单一功能，重要涉及录音、存储、回放以及监听等，因而市面上销售录音系统普通不能满足野外生物保护上，没有远程监控功能性规定，并且这些录音系统还不能用于某些特殊人员对录音信号加密保护。因而对采集语音信息进行安全性保护以及对信号可控性，这两个内容已经逐渐成为了新一代录音系统研究方向。
在音频信号解决过程中重要涉及三个阶段，分别是音频信号采样和量化以及编码。由于采用数字信号解决技术具备抗外界干扰强，信号解决范畴广，持续工作稳定性高，同步还能对数据进行压缩等长处。在数字录音系统中，语言信号是信息解决基本，信号额传播与存储都不能离开控制器存在，因而系统在正常工作状态中时，会浮现诸多信号收到外界干扰信号影响，这样就容易导致信号收到外界信号威胁，由此就使得数字化签名发展、数字加密身份验证以及音频信号加密解决等高科技技术，特别近些年浮现数据加密解决技术使得新型录音系统得到了广泛使用，为高保密性语音信号提供了安全性解决思路。
与此同步随着国内高集成电路技术迅速发展，在一种集成电路芯片上可以将中央解决器、随机存储器、定期器、flash存储器以及输入/输出接口集成在内，这样高度集成电子芯片，咱们称之为单片机。由于单片机在诸多控制领域得到了广泛运用，到了20世纪七十年代，单片机发展到了新一代80C51、M68HC11系类，在这些系类单片机内，扩展了许多控制功能，涉及内部模数转换器、脉冲宽度调制发生器、数模转换器、高速输入/输出接口以及UART串口通信模块等，在很大限度上已经突破了微型计算机老式概念。
在1976年，国际上Intel公司第一种推出MCS—48系列单片机，这款单片机具备体积小，功能丰富，成本低等特点，赢得了广泛使用，它为日后单片机发展奠定了重要基本。直到当前，单片机在当代生活中运用越来越广泛，几乎在所有方面中均有它存在，开发者可以运用单片机实现自动控制，数据解决等功能。
无线射频通信技术和高集成电路解决技术不断成熟，增进了人们在许多生产方式上以及生活节奏上带来了巨大便利，无线射频通信技术同步也在自动控制生产方面也具备巨大推动力量，无线射频通信技术使用在很大限度上增长了通信技术运用范畴。因而，在本文研究中提出了一种基于单片机录音系统设计方案，采用单片机进行控制，可以进行对音频信号录制，同步还可以将录制音频信号进行播放，配有按键输入模块以以便操作人员对系统进行调节，最后实现对音频信号智能化控制。
1.2 课题当前研究现状
从古至今，声音就是咱们进行传递信息媒介，用于沟通桥梁，它浮现使咱们生活得到了许多便利，因而它重要性不言而喻。近年来随着高科技技术不断成熟与发展，咱们可以在生活中看到各种各样音频信号录音设备，这些设备普通都具备录制音频信号功能，随着技术不断更新，音频设备录音系统也随之不断进行升级。市面上咱们看到普通数字音频录音设备，这些产品普通采用较为简朴方式来实现语音信号采集、涉及信号存储以及后期对音频信号播放，同步具备较为完善功能，可以在最大限度上保证输出音频信号不失真，最大也许还原先前信号，但是对于录制较为复杂音频信号，则需要功能较为完善语音系统，因而可以运用存储信息大硬盘来实现对信号存储，而对于小型录音系统设备，由于存在存储空间有限缺陷，其应用范畴较窄。
英国创造家爱迪生在上个世纪70年代末期研制出了世界上第一种可以录制音频信号机械式留声机，该仪器研制代表着人类实现了对音频信号进行收集并播放设备研制成功，之后在爱迪生研制基本上，人类对音频信号解决技术得到了巨大发展，获得了诸多成果，这些技术都为当代数字化音频系统研制提供了新发展基本。当代研究人员对音频信号收集和解决，已经开始从最开始使用简朴波形编码方式逐渐转变为采用数字化信号编码和压缩方式，这样数据解决方式在很大基本上减少了更多存储数据。例如，原始音频信号普通是直接采用8KHz采样率进行抽样，再运用16bits线性编码方式进行音频信号采集，普通录音系统就直接将收集到语音信号进行存储操作而若是在录音系统中采用压缩方式对采集到音频信号进行解决，使音频数据进行压缩，这样就可以大大减少系统存储量，而如果需要恢复音频信号时，系统运用编码后合成方式，将输出语音信号达到不失真成果。
近年来，国内高科技技术也得到了巨大发展，其中对语音系统研究也获得了很大成绩，在市面上就已有诸多国内自主研发录音系统，这些系统普通都是采用国内自主设计语音芯片，这些独特语音芯片内部集成了音频信号解决能力，在某些单片机控制器内部就逐渐开始集成了某些简朴音频信号解决功能，因此这些单片机在解决音频信号方面存在独特优势。在国外录音系统研制上，美国生产ISD音频信号解决芯片是全球最为典型音频信号解决芯片，该芯片重要功能是实现模仿量音频信号在半导体存储器上进行储存技术，即实现音频模仿信号写入数字存储单元中，该解决过程普通不需要采用模数转换器和数模转换器进行数据转换，可以很真实播放出录制到音频信号，避免了音频信号在量化及压缩过程中产生失真现象。在国内外音频信号解决技术运用已经开始进入一种较为成熟阶段中，并广泛运用在各种音频产品以及工业化产品许多方面。
1.3 本文重要研究内容
本文重要设计是基于单片机录音系统，该录音系统重要由单片机控制器模块，ISD4004语音采集与播放单元，按键输入单元，单片机与计算机串口通信单元和稳压电源供电单元构成。系统通过运用单片机技术实现对整个录音系统控制，并运用语音芯片ISD4004实现语音采集与播放，同步串口通信电路可以实现单片机与计算机之间通信，实现限度代码下载，按键输入单元可实现人员对系统操作。本文共有5章，各章节重要内容如下。
第1章 绪论某些，重要简介本设计目、意义，以及研究现状及发展趋势。
第2章 总体方案设计某些，简介了系统规定与性能指标、系统整体构造框图。
第3章 硬件电路设计，对整个系统硬件系统进行详细简介。
第4章 软件设计某些对系统软件设计办法进行了简介。
第5章 结束语对全文进行了总结，并提出了将来改进方向。

第2章 总体设计方案
2.1 系统总体实行方案
下图2-1就是本次设计基于单片机录音系统设计框图，从下图中咱们可以看出，最后基于单片机录音系统是由单片机解决器单元、ISD4004语音芯片控制下录音和语音播报单元，键盘输入单元，单片机与计算机串口通信单元和电源供电单元构成。

图2-1 基于单片机录音系统总体设计框图
从上图中可以看出，该方案是通过运用单片机控制器作为本次设计主控制器单元，通过运用语音芯片ISD4004实现对语音信号录音以及语音信号播放，同步当单片机检测到有键盘被按下时，单片机将执行键盘被按下所相应程序，从而实现操作人员对录音系统控制，串口通信模块单元是将计算机终端与单片机解决器进行数据连接，起到数据传播以及程序下载功能，电源供电模块为整个系统提供电能，用于保证系统正常运营。

2.2 各模块选型分析
2.2.1 控制器选取
在录音系统设计中，主控器选取普通有如下几种选取方式。第一，在现阶段某些公司采用是DSP控制器作为录音系统重要控制器，DSP控制器是现场可编程门阵列，该控制器是在PAL和GAL以及CPLD等可编程控制器器件基本上进一步发展产物，它是作为专用集成电路领域中一种半定制电路而浮现，既可以达到解决了定制电路局限性，还能克服原有可编程器件门电路数有限缺陷。但是由于DSP控制器在价格方面偏高，并且需要配套外置模仿数字转换功能模块才干实现对外界信号采集和辨认，从而进一步增长了设计成本，因而在本文设计中采用该控制器没有绝对优势。因而，在本文录音系统设计中以DSP控制器作为主控制器不是最佳选取。
其二，通过运用模仿分立元件进行电路搭接方式进行录音系统设计，例如运用电容、电感、电阻晶体管等非线形无源元件构成智能控制电路，采用这个方案会使得设计电路较为繁琐，并且运用分立元件数量将会诸多，使得操作起来不是特别以便，并且从整体上会使得成本较高，与此同步，这种设计方式还存在元件分散性大等缺陷，导致在集成数字化时显得很不以便，容易导致测量误差浮现。因而，该方案同样不是最佳选取。
其三，采用单片机STC89C52RC作为本次设计控制器。在21世纪初，该单片机宏晶科技半导体公司推出新一代超强抗干扰、高速、低功耗单片机，单片机指令代码和老式8051单片机系类完全兼容，同步，该单片机内部所具有硬件资源与老式8051单片机基本是相一致，并且该单片机是属于8051单片机系列中最为典型代表，同步具备易于获得特点，咱们在电子市场都可以买到并且价格合理，适合学生使用，在编程上可以采用汇编语言或者是C语言进行操作，由于这些语言在大学里基本均有学习研究过，从而使得咱们用起来很以便。因此综合考虑，本次设计主控制器选取STC89C52RC单片机将是最佳选取。
在主控制器拟定好之后，由于在录音系统中重要涉及ISD4004语音信号采集与播放单元，键盘输入单元以及单片机与计算机串口通信单元构成，由于这些都是建立在单片机最小控制系统基本上,通过选取此款单片机可以完全可以满足语音信息采集和语音信号播放和单片机与计算机通信以及数据解决等方面规定。
2.2.2 语音芯片选取
在本次设计中，咱们可以选取语音芯片ISD4004来实现语音信号采集与播放。美国ISD公司在21世纪推出了ISD系列音频信号解决芯片产品。该系列语音芯片采用多电平模仿存储专利技术，因而可以使得声音信号不需要模数转换和解码，每个采样值直接存储在片内闪烁存储器中，没有模数转换误差，使采集到语音信号可以真实及自然地再现语音和音乐及效果声。避免了普通固体录音电路量化和压缩导致量化噪声和金属声。下图22是ISD4004语音芯片实物图。

图2-2 ISD4004实物图
ISD4004语音芯片采用CMOS技术，其内部具有晶体振荡器和防混叠滤波器以及平滑滤波器和自动静噪与音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等，在硬件电路设计过程中只需很少外围器件就可构成一种完整声音录放系统。
2.2.3 电源芯片选型
在本文电源设计某些，采用LM2940作为本次设计电源稳压芯片。LM2940三端稳压器是一款能固定电压输出低压差稳压器，其中它通过稳压之后电压输出为+5V，同步最高电流输出可达1A，并且当该稳压器在输出电流为1A时，它输入输出电压差不大于0.8V。该稳压器最大输入电压可达+26V，工作温度在-40～+125℃以内，同步其内部包括静态电流减少电路和电流限制功能以及过热保护和电池反接及反插入保护电路。
LM2940稳压器在使用过程中，其外围电路设计简朴，用少元器件就可以实现电路功能，在规定输入电压和输出负载条件下，稳压器输出电压误差在2％以内，内部振荡器振荡频率误差在±8％之间，典型待机电流值为50μA。
2.3 本章小结
本章内容重要对基于单片机录音系统总体设计方案方面进行了简介，该录音系统重要由是由单片机解决器单元、ISD4004语音芯片控制下录音和语音播报单元，键盘输入单元，单片机与计算机串口通信单元和电源供电单元构成。另一方面简介了录音系统总体实行方案，并画出了系统设计框图，同步通过结合本次设计需要，对各个功能模块所用材料进行选取，涉及主控制器芯片选取、语音芯片选取以及电源稳压芯片选取。为下一步硬件电路设计做准备。

第3章 硬件电路设计
3.1 STC89C52单片机系统简介
3.1.1 单片机简介
由宏晶科技半导体公司生产单片机STC89C52RC，该芯片共有40个引脚，其构造示意图如下图3.1所示：

图 3-1 STC89C52RC芯片引脚图
从上图中可以看出，单片机具备四组输入/输出口，分别是P0，P1，P2，P3。其中单片机P0输入/输出口，这组控制口时是漏极开路型双向输入/输出口共有8个控制脚，同步该组控制引脚同样也是作为单片机地址总线和数据总线复用口。当这组控制口作为普通输入/输出口使用时，它每一种控制引脚都是采用吸取电流方式来达到驱动一路TTL电平门电路目，当单片机内部程序指令命令其中一种端口为高电平时，这个控制引脚将作为高阻抗输入引脚使用。然而在单片机访问外部数据存储器和程序存储器时，P0控制引脚可以通过度时方式进行地址转换，并且表达是地址数据低8位数据和数据总线共同使用，在单片机访问数据和地址过程中，该组控制口需要激活其内部上拉电阻处在工作状态。在运用Flash数据存储器编程时，P0控制引脚可以用于对指令字节接受，而在程序校验过程中时，P0控制口将用于指令字节输出，校验过程中还必要让该组控制口外接10K上拉电阻。
单片机P1输入/输出口与P0输入/输出口最大不同地方在于该组输入/输出口是一组内部自带上拉电阻双向输入/输出口，同步该组输入/输出口同样具备八个控制引脚，P1输入/输出口输出缓冲级内部电路可以驱动四个TTL逻辑门电路，同步还可以采用吸取或输出相应电流方式进行功能切换。当单片机程序指令向P1端口一种控制引脚写入高电平时，单片机内部就可以通过内置上拉电阻把该组端口输出拉到高电平，即端口保持5V状态，同步也可将端口电平拉低用作输入口使用，而端口用作输入口使用时，内部存在上拉电阻，使其被外部信号拉低时会输出一种电流。在运用Flash数据存储器编程及程序校验时，P1输入/输出口接受是低八位地址信息。
单片机P2输入/输出口是一组带有内部上拉电阻八位双向输入/输出口，P2控制口内置输出缓冲级电路可以驱动四个TTL逻辑门电路，可起到吸取或输出电流。当单片机程序指令对端口写入高电平，端引脚将通过内置上拉电阻将引脚拉到高电平5V状态。同步该端口也可作为输入口使用，当作为输入口使用时，由于端口内部上拉电阻使得引脚在被外部信号拉低时会产生一种电流。在单片机访问外部程序存储器或十六位地址数据存储器时，P2输入/输出口将送出地址数据高八位。而在访问八位地址外部数据存储器方面，P2端口线上内容即特殊功能寄存器区中R2寄存器内容，在整个访问期间保持不改。当单片机对Flash数据存储器进行编程或校验时，P2端口用于接受高位地址信息。
单片机P3输入/输出口是一组内带上拉电阻八位双向输入/输出口。P3端口输出缓冲级可驱动四个TTL逻辑门电路，同步也可吸取或输出电流。当单片机程序执行指令对P3口写入5V高电平时，控制引脚将会被内部上拉电阻拉高到高电平状态，输出5V电压信号，在控制口当作输入端口用时，控制端口将会被外部拉低信号输出电流。除此之外P3端口除了作为普通输入/输出口使用外更为重要用途是在于它第二复用功能。
单片机ALE和PROG引脚功能体当前，当单片机在访问外部程序存储器时候，该引脚将输出一种脉冲信号以锁存地址低字节，即为地址锁存控制引脚。如果单片机处在访问外部存储器过程中时，该引脚运用是时钟振荡频率15%正脉冲信号，因此可对外接电路输出时钟信号并用于定期。但是需要注重是当单片机访问一次外部数据存储器时，程序指令将直接跳过一种正脉冲。
RST引脚为单片机复位引脚。当单片机处在正常工作状态时，该引脚将通过发出一种机器周期高电平信号单片机进行复位。
PSEN引脚为单片机程序储存容许控制引脚，该控制端引脚输出外部程序存储器读选通信号，当单片机执行程序指令处在外部程序存储器读取指令或者数据时，两次PSEN机器周期使得读取有效，此时该引脚输出两脉冲信号。
EA／VPP引脚重要功能是容许控制外部访问端。单片机要想实现访问外部CPU程序存储器，该引脚端需要始终保持拉低电平状态，咱们可以直接把该引脚接电源地端。如果访问外部程序存在加密位，并受到外部程序控制时，单片机将会使其内部寄存器功能对EA引脚进行锁存操作。
XTAL1引脚和XTAL2引脚是外接振荡器内部时钟发生器输入端引脚。
3.1.2 STC89C52单片机特性
STC89C52单片机内部构造示意图如下图3.2所示。

图3-2单片机内部构造
单片机重要特点有：
一，该单片机是增强型6时钟/机器周期和12时钟/机器周期，采用8051内核；
二，其工作电压范畴在+5.5V到+3.4V之内，普通咱们可以直接采用+5V供电电压；
三单片机工作频率范畴在0-80MHZ以内；
四，单片机程序应用空间为8K字节，片上集成可512字节随机存储器；
五，通用输入/输出口有32个，在单片机复位后，单片机四组输入/输出口，P1/P2/P3/P4是准双向口,其中P0控制口是开漏输出，当其作为总线扩展时，可不加上拉电阻，而当作为普通输入/输出口时用，需要加上拉电阻；
六，在系统可编程状态下时，无需采用专用编程器或者仿真器进行在线程序下载，单片机可直接通过两个引脚P3.0和P3.1实现程序下载；
七，单片机还具备EEPROM掉电存储功能；在单片机掉电过程中，仍能完毕数据存储；
八，具备看门狗功能；
九，具备3个16位定期器和计数器，其中定期器0可以当成2个8位定期器使用。
十，具备外部中断4路，下降沿或低电平触发中断；
十一，具备通用异步串行口功能；
十二，单片机工作温度范畴在0度到85度以内。
3.1.3 单片机最小系统电路设计
1．时钟脉冲产生电路重要功能是提供单片机内部工作所需要时钟信号，由于单片机内部自身存在一种谐振电路，因而咱们在设计过程中只需要在单片机两个引脚XTAL1和XTAL2引脚两端接一种石英振荡晶体就可以实现时钟信号产生。本次设计采用单片机可以直接使用12MHz晶振为系统提供时钟，，详细时钟信号电路如图3-3所示。

图3-3单片机时钟电路
2. 单片机复位电路具备为单片机提供复位信号功能，且复位信号高电平有效。因而当单片机在该引脚维持三个机器周期高电平状态时，单片机就可以完毕复位操作。复位电路重要使用是两个电阻和一种电容构成，同步增长一种按键以用来实现手动复位操作，详细复位电路设计如图3-3所示。

图3-4单片机复位电路
以上是单片机复位电路和时钟电路某些，这两个电路可以满足单片机复位以及时钟方面规定，再通过设计单片机供电电路某些就可以完毕对单片机最小系统电路设计。综上，单片机最小系统设计如下图3-4所示。

图3-5 单片机最小系统电路
3.2 语音信号解决电路设计
在上一章中讨论到，在本次设计中采用语音芯片ISD4004来实现对语音信号采集与播放。由于该语音芯片在设计上是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通过串行通信接口SPI通讯方式进行传播，且采样频率可分别设计为4.0Hz、5.3Hz、6.4Hz以及8.0kHz，如果采用采样频率越低，那么录放时间将越长，这将进一步使得音质则有所下降，片内信息存于内部储存器中，可在断电状况下保存1内重复录音10万次，芯片采用工作电压为5V，工作电流普通为25～30mA，维持电流1μA时单片录放语音时间约为8～16min，同步音质较好，合用于移动电话机及其他便携式电子产品中。下图3-5是片ISD4004语音芯片引脚分布图。

图3-6 ISD4004引脚分布图
从图中咱们可以看到，同相模仿输入ANAIN+引脚是录音信号输入端，因而输入放大器可采用单端或差分驱动方式进行信号放大。单端输入时，信号由耦合电容输入，最大幅度为峰峰值32mV，耦合电容和本端3kΩ输入阻抗决定了芯片频率低端截止频率。在差分驱动时，信号最大幅度为峰峰值16mV。反相模仿输入ANAIN-引脚在信号进行差分驱动时，这是录音信号反相输入端。信号通过耦合电容输入，最大幅度为峰峰值16mV，该引脚标称输入阻抗为56kΩ，在单端驱动时下，可以通过采用电容进行接地。两种方式下ANAIN+和ANAIN-端耦合电容值应用相似。AUDOUT引脚为音频输出引脚，该引脚重要功能是提供音频输出，它驱动能力可达5kΩ负载。片选引脚SS端保持为低电平状态时，表白单片机已经选中了ISD4004芯片，并进行对其操作。串行输入MOSI为单行输入端引脚，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到该引脚供ISD输入。下图是本次设计所采用语音信号解决。

图3-7 语音信号解决电路
ISD4004语音芯片重要是采用SPI串行通信接口，其中SPI合同是一种同步串行数据传播合同，合同假定微控制器SPI移位寄存器在SCLK下降沿动作。因而对ISD4004语音芯片而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据，在下降沿将数据送至MISO引脚。所有串行数据传播开始于SS下降沿。在SPI通信接口模式下时，SS引脚在传播期间必要保持为低电平，在两条指令之间保持为高电平语音信号数据在时钟上升沿时移入，在下降沿移出，当SS引脚变为变低电平时，在进行输入指令和地址后，ISD语音芯片才开始录放。指令格式是8位控制码加16位地址码。ISD任何操作如果遇到EOM或OVF，则产生一种中断，该中断状态在下一种SPI周期开始时被清除。
3.3 电源稳压电路设计
在本次设计中采用是LM2940稳压器，实现高电压向低电压+5V转换，同步最小系统某些所需要功率小，而无线某些需要功率大，故供电电路采用大功率集成DC-DC模块LM2940稳压器集成模块。
LM2940是降压型三端稳压器，该稳压器在电压及电流调节率方面都较小，负载驱动能力可达1A。在外围电路设计方面，该稳压器比较简朴且所用到元件较少，同步稳压器内部还具备频率补偿电路以及固定频率振荡器，使其可以充分减小散热片面积，甚至在某些电路中可以不需要加散热片。在规定输入电压和输出负载条件下，稳压器输出电压误差在±4％以内；振荡器振荡频率误差在±10％内；待机电流典型值为50μA，芯片内置过流保护电路和过热保护电路。图中+12V来源于系统锂电池组，通过LM2940稳压作用，变换成+5V，用来给除单片机以外其她模块供电。在应用三端稳压器时，要注意各个引脚含义不要误接，防止损坏器件。图3.6中+12V来源于系统蓄电池组，通过LM2940稳压作用，变换成+5V，用来给除单片机以外其她模块供电。在应用三端稳压器时，要注意各个引脚含义不要误接，防止损坏器件。在输入输出端接滤波电容减少纹波，其应用电路如下。

图3-8 稳压电源电路
3.4 按键输入电路设计
由于在本次设计中需要进行对录音系统操作，因而需要设定按键输入电路，如设定系统开始录音按键，那么要完毕所有操作就必要要设计四个独立按键。由于咱们采用STC89C52单片机I/O口丰富，因而可以直接在单片机I/O口上接四个键，因而使得四个键都互不影响，工作方式是运用单片机循环扫描且程序设计成不断检测与否有按键按下，当发生某一按键被按下状况时，整体键盘电路在键盘按下时单片机P2口P20至P23变化将从高电平状态变成为低电平状态，单片机系统通过P2口P20至P23变化来执行这个I/O口相相应子程序，这个程序子程序向P0I/O口发送信号为四位二进制代码，详细按键电路如下图3.7如下图所示。

图3-9 按键输入电路
图3.7中，咱们通过按下K1按键来打开录音系统录音作用，此时按下按键之后系统开始录音，然后通过按下K2按键来关闭录音系统录音作用，此时按下按键之后系统录音结束，按下K3按键来打开录音系统音频播放功能，按下K4按键来关闭录音系统音频播放功能。
3.5串口通信电路设计
在STC89C52单片机与上位机通讯接口电路设计中，由于上位机采用接口原则与单片机采用接口电平，分别是原则RS232接口和TTL电平，因而，为了实现使TTL电平特性与RS 232电气特性互相匹配目，本文设计系统选用美信公司生产MAX232电平转换芯片来实现单片机与PC机之间通信，它能将单片机输入/输出信号转换成TTL电平，从而完毕了单片机与上位机之间通行，咱们称之为UART通信电路设计。
3.5.1 MAX232芯片简介
当互相和PC机通过串口进行通信时，尽管单片机STC89C52RC内部已经具备串口通信功能，但是，由于单片机提供信号电平和原则RS232电平不一致，因而，需要通过运用max232这种电平转换芯片进行电平之间转换。该芯片引脚图分布如下3.8所示。

图3-10 MAX232芯片引脚图
MAX232电平转换芯片其基本参数有：驱动器与接受器数分别有2个；供电电源电压范畴4.5 V-5.5 V；典型单电源供电电压为5V；发送器输出信号类型：单端输出；发送器数目2个；引脚数目16个引脚；接口原则为国际通用原则：EIA/TIA-232-F,V.28；接受器接受信号类型方式：单端；接受器数目有2个；收发器数目有个2；数据传播布局为点对点方式；正常工作温度范畴：0°C-70°C；最大电源电流为10mA；采用最小单电源电压为4.5V；安装类型为通孔方式。
3.5.2 串口电路设计
由上面论述咱们可知图中RXD与TXD分别接单片机P3.1和P3.0管脚，其通信设计电路详细如下图3-9所示。

图3-11 单片机与上位机通讯接口电路图
该电平转换芯片重要特点有：符合RS-232C技术原则；只需单一+5V电源供电；片载电荷泵具备升压、电压极性反转能力作用，同步可以产生+10V和-10V电压V+、V-；芯片工作功耗低，典型供电电流为5mA；且内部集成了2个RS-232C驱动器；高集成度，片外最低只需4个电容即可工作；内部集成两个RS-232C接受器。
3.6 本章小结
本章重要从硬件电路设计方面对基于单片机录音系统进行了简介，其中对采用单片机主控制器进行了详细简介，涉及单片机性能及引脚功能方面，同步给出了单片机最小系统设计图，然后对采用语音芯片ISD4004语音信号解决电路进行了简介，同步对按键输入电路和电源稳压电路以及串口通信电路进行了详细简介，同步给出了相应电路设计图。通过对硬件电路设计，为下一步软件设计做准备。

第4章 软件设计
4.1 主程序设计
在本次系统软件设计中，录音系统主程序流程图如下图4-1所示。

图4-1 主程序流程图
如上图4-1所示，在主程序设计中在对录音系统进行上电后，一方面应对系统内所有功能模块进行初始化操作，在初始化操作后，单片机开始对按键某些进行扫描，当检测到有按键被按下时，单片机将开始启动录音子程序，使录音功能电路开始工作，同步在录音子程序结束后，单片机将执行音频播报子程序，如果系统断电了，将结束主程序。
4.2 ISD4004语音信号解决子程序设计
在ISD4004语言信号解决子程序设计中，一方面第一步需要对语音芯片ISD4004进行内部寄存器初始化操作，初始化之后，语音采集电路将进入工作模式，采集当前音频信息，并将采集到音频信息不断通过信号解决之后传送到单片机上，单片机最后将接受到音频信号存储在其内部数据存储器中。

图4-2 ISD4004语音信号解决子程序设计流程图
从上图可以看出，在语音信号解决子程序设计流程图中，一方面需要对语音芯片进行开片选信号操作，之后进行清时钟SCLK端，程序再通过时钟信号基本上进行选用语音信号解决地址信息，待选用完地址信息之后，程序将发出语音数据播放指令，待播放完毕之后程序执行完毕，跳出该子程序，如果没有播放完毕，单片机继续以上环节。
语音采集子程序详细如下：
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
void spi_send(unsigned char isdx)
{
unsigned char isx_counter;
SS=0;//ss=0打开spi通信端
SCLK=0;
for(isx_counter=0;isx_counter<8;isx_counter++)
{
if((isdx&0x01)==1)
MOSI=1;
else
MOSI=0;
isdx=isdx>>1;
SCLK=1;
delay(2);
SCLK=0;
delay(2);
}
}
void isd_stop(void)
{
delay(10);
spi_send(0x30);
SS=1；
delayms(50);
LED2=0;
delayms(1000);
LED2=1;
}
void isd_pu(void)
{
delay(10);
SS=0;
spi_send(0x20);
SS=1;
delayms(50);
}
void luyin()
{
unsigned char i;
delayms(200);
P2=0x00;
isd_setrec(0x00,0x00);
isd_rec();
i=6;
while(i--)
{
delayms(1000);
}
isd_stop();
P2=0xf0;
}
4.3 串口通信子程序设计
在系统设计中，通过设计串口通信子程序来实现单片机与计算机之间通信，单片机将存储到语音信号可以通过串口通信模块将数据发送到计算上，计算机通过上位机可以将检测到数据显示出来，使得操作人员及时理解当前检测到语音信息，同步单片机软件代码下载也是通过串口通信电路实现。

图4-3 串口通信子程序设计流程图
从上图串口通信子程序设计流程图中可以看出，当单片机在通过串口进行数据通信时，单片机通过串口中断入口进入串口中断模式，然后单片机对通信数据进行校验操作，之后判断数据类型，再将数据进行发送。
详细串口通信子程序设计如下。
void UART(void)
{
init()；//将与串口通信关于特殊功能寄存器初始化
while(1)
{ if(flag==1)//如果flag为1阐明程序已执行中段服务
{ ES=0;//关闭串口中段，下面开始发数据
for(i=0;i<6;i++)
{
SBUF=table[i];
while(!TI);//数据发送完后TI会由硬件置1
TI=0;//发射中断标志位置0停止申请中段
}
SBUF=x;//发送串口发送寄存器中数据(即X)
while(!TI);//数据发送完
TI=0;//发射中断标志位置0停止申请中段
ES=1;//关闭串口中段
flag=0;//恢复flag初始值
}
}
}
void ser() interrupt 4
{
/*串行口中断服务程序*/
RI=0;//接受中断标志位需要用软件置0使之停止申请中段
x=SBUF;//取走SBUF中数据，这是中断响应目
flag=1;//以便在主程序中查询判断与否收到了数据
}
4.4 按键子程序设计
当单片机在循环扫描过程中检测到有按键被按下时，则发生某一按键被按下单片机I/O口将从高电平状态变成为低电平状态，单片机将直接依照I/O口变化执行I/O口相相应子程序。下图是按键子程序设计流程图。

图4-4 按键子程序流程图
在按键子程序设计流程图中，单片机重要采用是扫描方式来判断与否有按键被按下，当单片机按键控制引脚发生电平变化时，单片机程序将跳转套按键子程序语句中，执行相应功能语句。
详细实当代码如下：
void key()
{ uchar i=0;
uchar j=0;
if(key==0)
{
delay_ms(10);
if(key==0)
{
i++;
i=i%2;
switch(i)
{ case 0：FM0=1；break;
case 1：FM0=0；break;
default： break;
}
}
while(!key);
}
}
}
4.5 本章小结
本章重要是对录音系统软件某些进行了简介，一方面给出了软件某些主程序设计流程图，接着对ISD4004语音信号解决子程序、串口通信子程序设计以及按键子程序设计进行了简介，通过软件某些设计，使得整个录音系统实现语音信号采集和音频信号播放，最后使整个系统处在正常工作状态。

第5章 结 论
随着音频信号数字化解决技术在电子产品中应用越来越广泛，音频信息采集、储存以及播放已成为信息解决中一种重要研究方向，因而为了实现对重要语音信号进行采集和播报，本文研究一款基于单片机录音系统，该录音系统运用单片机控制技术，可以自动采集输入语音信号，同步还可以实现对语音信号播放，操作人员通过运用按键实现对系统操作。该系统重要采用单片机作为为主控制器，重要由单片机控制器单元、ISD4004语音采集与播放单元，键盘输入单元，单片机与计算机串口通信单元和电源供电单元构成。
本文在第一章重要是简介了本次课题研究目和意义，并对该课题当前研究现状进行阐述。第二章重要是总体方案设计某些，该某些重点简介了系统总体实行方案，给出了系统方案设计框图，并结合各个功能模块需要，对元器件选取进行了分析。第三章重要简介是单片机录音系统硬件电路设计某些，对整个单片机录音系统内部硬件电路进行了详细简介和分析，并给出了详细电路设计图。第四章重要简介是单片机录音系统软件设计某些，重要对系统软件设计办法进行了简介。
在本次设计中重要是重点简介了该录音系统各构成单元原理及设计办法，从而较好实现对语音信号辨认，为人们生活带来了以便。
本设计虽然从整体上完毕了基于单片机录音系统设计，但由于个人水平有限，经验匮乏，不可避免会浮现诸多局限性之处，如果能在录音系统中加入无线数据传播模块，则会使得该系统得到进一步完善。

道谢
吋光飞逝，转眼间四年紧张而又充实大学生生活即将画上句号。在这四年学习期间，我得到了诸多教师、同窗和朋友关怀和协助。在学位论文即将完毕之际，我要向所有期间予以我支持、协助和勉励人表达我最诚挚谢意。
　　一方面，我要感谢我指引教师xxx教师对我辅导。从论文选题、构思、撰写到最后定稿，x教师都给了我悉心指引和热情协助，使我毕业论文可以顺利完毕。x教师对工作认真负责、对学术钻研精神和严谨学风，都是值得我终身学习。
　　另一方面，感谢学院全体领导和教师，由于她们悉心辅导，我学到了专业经济学知识，掌握了夯实专业技能。同步，也感谢论文指引组教师xxx教师、xxx教师和xxx教师，对论文修改提出了宝贵意见，使我论文更加完善。
　　最后，感谢我家人在此期间予以我包容、关爱和勉励，以及所有陪我一路走来同窗和朋友，正是由于她们支持和照顾，我才干安心学习，并顺利完毕我学业。
　　毕业在即，在此后工作和生活中，我会铭记师长们教诲，继续不懈努力和追求，来报答所有支持和协助过我人!

参照文献
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[2]. 丁玉美，高西全著. 数字信号解决[M]. 陕西：西安电子科技大学出版社，：262-263.
[3]. Ken C.Pohlmann. 数字音频原理与应用[M]. 北京：电子工业出版社，：35-37.
[4]. 张贤达,保铮. 通信信号解决[M]. 北京：国防工业出版社，：1-3.
[5]. Jacob Konikoff. Seth To