基于51单片机的数字语音存储与回放系统设计

语音录放系统总体设计及主要芯片说明目录摘要 (I)ABSTRACT (II)绪论 (1)1 语音录放系统总体设计及主要芯片说明 (4)1.1总体方案论证 (4)1.2器件选择 (5)1.2.1 单片机的选择 (5)1.2.2 语音芯片选择 (6)1.3AT89C51芯片说明 (7)1.3.1 AT89C51的主要参数 (7)1.3.2 AT89C51的引脚功能说明 (8)1.4ISD2560语音芯片 (9)1.4.1 ISD2560的引脚功能 (9)1.4.2 ISD2560的操作模式 (10)1.4.3 ISD2560的分段录放音 (11)1.4.5 ISD2560的应用电路 (12)1.5LM386集成功率放大器芯片说明 (13)1.5.1 LM386电子特性 (13)1.5.2 LM386的引脚说明 (14)2 语音录放系统硬件电路设计 (16)2.1系统硬件电路总体设计 (16)2.2AT89C51的外围电路设计 (16)2.2.1 晶振电路设计 (16)2.2.2 复位电路设计 (17)2.3语音电路设计 (18)2.4功放电路设计 (19)2.5键盘输入电路和状态显示电路设计 (19)3 语音录放系统软件设计 (21)3.1主要变量说明 (21)3.2主程序工作原理及流程图 (21)3.3子程序流程图及代码 (23)3.3.1 录音子程序 (23)3.3.2 放音子程序 (24)结束语 (26)致谢............................................................................................ 错误！未定义书签。

参考文献 (27)附录1 (28)附录2 (30)摘要在智能仪器仪表或自动控制设备中，增加语音功能能极大地提高人机界面的友好性，方便用户操作。

在许多场合需要将语音合成、语音识别、语音存储和回放技术和单片机结合在一起。

数字化语音存储与回放系统设计摘要本文介绍了一种以单片机为核心控制单元的数字化语音存储与回放系统的组成以及系统软硬件的设计。

该系统的基本原理是对语音信号的录制和回放的数字化控制。

该系统以AT89C52单片机为微处理器，实现对系统的控制以及数据的处理。

系统采用闪存28F512作为外部数据存储器来存放语音数据，以满足能够较长时间存储语音信息。

语音采集部分采用ADC0809进行模数转换，语音回放部分采用DAC0832实现数模转换，并通过键盘等接口电路实现人机交互，单片机工作在中断查询模式，能够快速响应按键要求，以控制信号的采集、存储和回放等。

同时，外围电路辅以带通滤波器和增益、功率放大等电路对信号进行滤波放大，以保证信息的高质量存储与回放。

关键词：数字化存储，回放，数字滤波，采样，模/数转换目录1绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题研究的意义 (1)1.3数字化处理的前景 (1)1.4课题任务要求 (2)1.5本文的主要内容 (3)2系统总体方案设计 (4)3硬件部分设计 (7)3.1拾音器 (7)3.2放大器的设计 (7)3.2.1前置增益放大器 (7)3.2.2输出功率放大器 (8)3.3滤波器设计 (9)3.4单片机选型 (12)3.4.1AT89C52介绍 (12)3.4.2引脚简介 (13)3.4.3主要功能及其特性 (14)3.4.4中断 (14)3.5采样保持电路 (15)3.6 D/A转换器DAC0832 (15)3.6.1DAC0832内部结构及引脚 (16)3.6.2 DAC0832工作方式 (16)3.7 A/D转换电路设计 (18)3.7.1 A/ D转换的常用方法 (18)3.7.2 ADC0809的主要特性和结构 (18)3.7.3 ADC0809管脚功能及定义 (19)3.7.4 ADC0809工作方式 (20)3.8键盘电路 (22)3.9存储器的选取 (23)4软件设计 (26)4.1编程工具软件Keil C51 (26)4.2 Protrus软件设计 (26)4.3软件程序的设计 (27)4.3.1程序总体流程图 (27)4.3.2子程序设计 (28)4.3.3系统仿真 (30)5结论 (32)6致谢 (33)参考文献 (34)附录 (36)外文资料 (41)外文翻译 (48)1绪论1.1课题背景语音信号处理是信息科学的一个重要分支，伴随着大规模集成技术的高度发展以及计算机技术的飞速前进，推动了语音信号处理技术的快速发展。

基于单片机的语音存储及回放系统最终编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（基于单片机的语音存储及回放系统最终）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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基于单片机的语音存储及回放系统摘要随着科技的不断发展，人们对语音的存储系统也有了更高的要求，从最初的磁盘（唱片），到流行一时的磁带、CD等等。

但是这些语音的存储系统都有一定的缺陷，不是存储形式过时，就是不容易将语音存入。

因此,我们需要用新的理念设计一个语音的存储及回放系统.本设计采用了MCS—51单片机,利用A/D、D/A转换将声音信号（模拟量）转成数字信号(数字量)存储起来并实现随时回放功能。

关键字：MSC—51单片机、A/D转换、D/A转换、声音信号、数字信号一、总体设计方案介绍1.1语音编码方案：人耳能听到的声音是一种频率范围为20 Hz~20000 Hz ,而一般语音频率最高为3400 Hz。

语音的采集是指语音声波信号经麦克风和高频放大器转换成有一定幅度的模拟量电信号,然后再转换成数字量的全过程。

根据“奈奎斯特采样定理”，采样频率必须大于模拟信号最高频率的两倍，由于语音信号频率为300～3 400 Hz ，所以把语音采集的采样频率定为8 kHz.从语音的存储与压缩率来考虑,模型参数表示法明显优于信号波形表示法[4]。

但要将之运用于单片机，显然信号波形表示法相对简单易实现。

基于这种思路的算法，除了传统的一些脉冲编码调制外，目前已使用的有VQ技术及一些变换编码和神经网络技术，但是算法复杂,目前的单片机速度底,难以实现。

摘要当今，计算机技术带来了科研和生产的许多重大飞跃，微型计算机的应用已经渗透到生产、生活的各个方面。

单片微型计算机简称单片微机或单片机，又称为微控制器。

它体积小、价廉、功能强，适用范围越来越宽。

单片机在工业控制、自动检测、智能仪器、家用电器等领域的应用尤其突出。

本课题以凌阳SPCE061A单片机为主体，实现了语音的数字化存储与回放，整个系统分为录音、停止、和放音三种状态，状态的改变用按键K1\K2\K3控制。

存储器采用SPR4096，放大器采用NE5532，使用SPCE061A单片机自带的LineIN输入，性能良好的数字滤波器滤去音频信号（300~3400）频段以外的信号，经AD转换将音频信号转换为电信号，采用SACM-A2000的压缩算法，将压缩后的数据存储在SPR4096存储器中。

放音时再从SPR4096读取数据，利用凌阳SACM库提供的DVR函数进行录放，数模转换后经过放大驱动喇叭。

在8kHz的采样频率时，语音存储时间可以达到10s 以上，回放时语音失真小，音质良好。

软硬件的结合使该系统有合理的结构，性能指标基本达到要求。

关键词：SPCE061A SPR4096 数字滤波压缩编码语音ABSTRACTNowadays, computer science has brought about a lot of achievements in scientific research and in industry. The application of microcomputer has penetrated to all aspects of life and industry. Microcomputer is called singlechip for shot, or controller. Because of its small bulk, low price, strong function, the microcomputer is used more and more, especially in the industrial control, automatic detect, intelligent instrument, apparatus and so on.This task is based on the microcomputer SPCE061A of Sunplus. Digital memorization of voice and playback of voice are all realized in this system. All the system is composed of three states: record, playback and halt. The keys K1\K2\K3 are in charge of the change of the states. SPR4096 is used as the data memorizer. The microcomputer SPCE061A offers micin input. Digital filter which performance is all right is used to wipe off the noise. Audio frequency single is switched to the electric single via the conversion of AD. After amplified, it drives the trumpet. Voice memorization time can reach more than 10s at 8kHz sampling frequency. Quality of the playback voice is fine and distortion is low. Both software and hardware were combined together so that the system can work well. The tested data shows that the system is reliable and the performance of the system up to the design requirements.Key words: SPCE061A ; SPR4096; digital filter;第一章 SPCE061A单片机简介1.1 凌阳16位单片机介绍随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理（DSP，Digital Signal Processing）等领域。

本科生毕业设计（申请学士学位）论文题目基于单片机的语音存储与回放系统设计作者姓名所学专业名称电子信息工程指导教师2017年 5 月学生：（签字）学号：答辩日期：2017 年 5 月20 日指导教师：（签字）目录摘要 (5)1绪论 (6)1.1课题研究背景 (6)1.2课题研究的发展前景 (6)1.3课题研究的意义及目的 (6)2 语音系统的设计方案 (7)2.1方案设计 (7)2.2方案分析和选择 (8)3 材料选取 (8)3.1 控制芯片STC90C516RD+ (8)3.2 语音芯片ISD4004 (9)3.3功放芯片TDA2822M (11)4 电路设计 (11)4.1时钟电路 (11)4.2复位电路 (12)4.3显示电路 (12)4.4 3.3V电源电路 (13)4.5按键模块 (13)4.6 ISD4004音频处理模块 (14)4.7 TDA2822M功放电路 (14)4.8总电路设计图 (15)5 程序设计 (16)5.1主程序流程图 (16)5.2录音程序流程图 (17)5.3放音序流程图 (17)6实物调试 (17)6.1程序编译和下载 (17)6.2 实物调试最终结果展示 (19)6.3 实物调试过程及故障解决方法 (19)结论 (21)参考文献 (21)附录 (22)附录1元件清单 (22)附录2程序 (23)致谢 (33)基于单片机的语音存储与回放系统设计摘要：本设计是基于单片设计的一个能实现语音存储和回放功能的系统，利用宏晶公司生产的STC90系列单片机作为主控制器，使用具有录音和放音功能的ISD4004语音芯片，能够显示32个字符的LCD1602显示器件和能对音频进行无失真的放大的TDA2822M差分放大器设计而成的。

首先我们利用STC90C516RD+单片机的优越的控制性能来控制ISD4004语音芯片，通过单片机向语音芯片发送指令来完成ISD4004芯片的录音和放功能，用LCD1602来显示单片机对ISD4004的操作状态，使用TDA2822M将ISD4004芯片输出的音频进行无失真的放大的思路来进行语音存储和回放系统设计的，用Circuit Design Suite 10.0(Multisim)软件来绘制该系统的电路，用Keil uVision5软件来编写硬件程序。

常州工学院（成人教育）毕业设计（论文）题目基于单片机的语音录放系统设计副题目性质：学生姓名年级教学点专业指导教师评定成绩优良中合格不合格摘要介绍ISD2560语音芯片的结构及引脚功能，所设计的系统实现了单片机对ISD2560的操纵，并能够实现录放音及循环放音等功能。

由单片机AT89C51及数码语音芯片ISD2560组成的语音设计系统出了系统的硬件电路，并给出了录、放音有效的源程序。

目前，语音合成、语音识别、语音存储和回放技术的应用愈来愈普遍，尽管利用一样的单片机测控系统中都有的硬件电路（如A/D、 D/A、存储器等）能完成语音信号的数字化处置，可是功能比较单一、且成效不是专门好，因此基于单片微机和语音芯片系统的应用愈来愈普遍，如电脑语音钟、语音型数字万用表、电话话费查询系统、排队机、监控系统语音报警和公共汽车报站器等等。

本设计用单片机和录放时刻达60秒的数码芯片ISD2560设计了一个智能语音录放系统。

关键词：单片微机数码语音芯片智能目录第一章绪论 (1)第二章ISD2560芯片介绍 (2)语音芯片的选取 (2)语音芯片ISD2560简介 (3)语音芯片引脚功能介绍 (4)第三章电路原理图及说明 (9)复位电路 (9)复位电路的作用 (9)大体的复位方式 (10)时钟电路 (11)单片机与语音芯片部份外围接线 (12)第四章语音录放工作流程 (15)硬件流程 (15)软件流程 (17)第五章程序说明 (19)第六章结语 (25)第七章致谢 (26)第八章参考文献 (27)第一章绪论在声学领域，单片机技术与各类语音芯片相结合，即可完成语音的合成技术，使得单片机语音系统的实现成为可能。

所谓语音芯片，确实是在人工或操纵器的操纵下能够录音和放音的语音芯片,但语音信号是模拟量（语音芯片存储和播放声音的大体工作方式为：声音→模拟量→ A/D →存储→ D/A →模拟量→播放）。

采纳此方式的语音芯片外围电路比较复杂，声音质量也有必然失真。

数字化语音存储与回放系统（题目）一、题目数字化语音存储与回放系统二、任务设计并制作一个数字化语音存储与回放系统三、要求1．基本要求（1）放大器1的增益为46dB，放大器2的增益为40dB，增益均可调；（2）带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz ；（3）ADC：采样频率f s＝8kHz，字长＝8位；（4）语音存储时间≥10秒；（5）DAC：变换频率f c＝8kHz，字长＝8位；（6）回放语音质量良好。

2．发挥部分在保证语音质量的前提下：（1）减少系统噪声电平，增加自动音量控制功能；（2）语音存储时间增加至20秒以上；（3）提高存储器的利用率（在原有存储容量不变的前提下，提高语音存储时间）；（4）其它（例如：校正等）。

四、评分意见项目满分基本要求设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析50 实际制作完成情况50发挥部完成第一项15 完成第二项 5 完成第三项15五、说明：不能使用单片语音专用芯片实现本系统。

数字化语音存储与回放系统（设计报告）摘要该系统主要由语音收集、增益放大、带通滤波、A\D、D\A转换，51单片机、外部RAM存储、功率放大、扬声器几大部分组成。

其中语音收集主要由驻极体话筒实现。

然后同过增益放大部分将几十毫安的信号放大至0~8A左右。

再利用带通滤波滤去带声外地噪音，并由A\D转换将声音信号转化为数字信号存储在单片机的外部存储器中，可存储时长为4秒左右。

再由D\A转换转变为模拟信号后通过带同滤波滤去噪声，功率放大部分放大功率后，最后由扬声器输出。

关键词外部RAM 功率放大带通滤波A\D、D\A转换51单片机AbstractThe system is mainly composed of a voice collection, gain amplification,band-pass filtering, A \ D, \ A D conversion, 51 microcontroller, external RAM storage, power amplifier, speakers of several major components. The voice collection consists of an electret microphone implementation. Then the gain of the amplifier portion will be tens of Ma amplification of the signal to a 0 ~ 8A. Reuse of band-pass filter to filter noise acoustic field, and by A \ D converts voice signal into a digital signal and stored in a memory external to the microcontroller, can be stored for a long time about 4 seconds. By D \ A conversion into an analog signal through with filter filter to noise, power amplifier part of the larger power, finally output by the speaker.Key wordExternal RAM amplifier band-pass filter A \ D, \ A conversion D 51 single chip microcomputer目录一、方案设计与论证1.1题目解析 (01)1.2方案讨论 (02)二、理论分析与计算2.1系统的整体设计………………………………………………………………2.2功能模块的设计………………………………………………………………三、硬件设计3.1系统的整体设计………………………………………………………………3.2功能模块的设计………………………………………………………………四、软件设计4.1系统的整体设计………………………………………………………………4.2功能模块设计…………………………………………………………………五、系统的组装与调试5.1整体结构布局与工艺图………………………………………………………5.2系统调试………………………………………………………………………5.3测试结果及分析………………………………………………………………附录一………………………………………………………………………………附录二………………………………………………………………………………一、方案论证1.1题目解析根据题目要求：该数字化语音存储与回放系统要做到如下要求：（1）放大器1的增益为46dB，放大器2的增益为40dB，增益均可调；（2）带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz ；（3）ADC：采样频率f s＝8kHz，字长＝8位；（4）语音存储时间≥10秒；（5）DAC：变换频率f c＝8kHz，字长＝8位；（6）回放语音质量良好。

综合电子设计课程设计设计题目：数字语音存储与回放专业：班级：组员：摘要：传统的磁带语音录放系统因其体积大、使用不便,在电子与信息处理的使用中受到许多限制。

本文提出的体积小巧,功耗低的数字化语音存储与回放系统将完全可以替代它。

数字化语音存储与回放系统的基本原理是对语音的录音与放音的数字控制。

其中,关键技术在于:为了增加语音存储时间,提高存储器的利用率,采用了非失真压缩算法对语音信号进行压缩后再存储,而在回放时再进行解压缩;同时,对输入语音信号进行数字滤波以抑制杂音和干扰,从而确保了语音回放的可靠质量。

关键词:语音; 单片机应用; 回放系统正文：1 基本原理1.1语音采集原理人耳能听到的声音是一种频率范围为20 Hz～20 000 Hz ,而一般语音频率最高为3 400 Hz。

语音的采集是指语音声波信号经麦克风和高频放大器转换成有一定幅度的模拟量电信号,然后再转换成数字量的全过程。

根据“奈奎斯特采样定理”, 采样频率必须大于模拟信号最高频率的两倍,由于语音信号频率为300～3,400 Hz ,所以把语音采集的采样频率定为8 kHz。

1.2语音生成原理单片机语音生成过程,可以看成是语音采集过程的逆过程,但又不是原封不动地恢复原来的语音,而是对原来语音的可控制、可重组的实时恢复。

在放音时,只要依原先的采样值经D/ A 接口处理,便可使原音重现。

1.3系统总体结构数字化语音存储与回放系统的基本思想是通过拾音器将声音信号转化成电信号，再经过放大器放大，然后通过带通滤波器滤波，模拟语音信号通过模数转换（A/D）转换成数字信号，再通过单片机控制将数据从存储器中读出，然后通过数模转换（D/A）转换成模拟信号，经放大再扬声器或耳机上输出。

整个系统框架图如图1所示：图1 整体框图系统组成如图所示,由输入通道、AT89C51单片机和输出通道三部分组成。

输入通道部分由拾音器、前臵放大电路和带通滤波器组成；输出通道由带通滤波器、后级放大电路组成[9]。

电子设计综合课程设计——基于STC51与MATLAB的数字语音存储回放与分析系统学校：华南师范大学专业：电子信息工程班级：2010级1班姓名：林德光指导老师：刘刚基于STC51与MATLAB的数字语音存储回放与分析系统Digital Voice Storage Playback and Analysis System Based on STC51 with MATLAB摘要：本文介绍了一种以增强型STC51处理器为核心控制单元的数字化语音存储与回放系统的组成以及系统软硬件的设计，并通过MATLAB对声音信号进行数据的处理和处理，达到了对语音信号的存储和回放的数字化控制。

关键词：STC51，MATLAB，数字存储，回放Abstract:This paper introduces an enhanced STC51 processor as the core control unit digital voice storage and playback system composed of system hardware and software design, and the sound signal through MATLAB data handling and processing, to the speech signalthe storage and playback of digital control.Keywords: STC51, MATLAB, digital storage，playback目录第一章系统方案 (1)1.1 系统需求 (1)1.2 总体方案选择 (1)第二章系统介绍 (3)2.1 微控制器STC12C5A60S2 (3)2.2 音频处理芯片VS1003 (4)2.3 存储设备SD卡 (5)2.4 文件系统FATFS (5)第三章系统设计 (7)3.1 开发环境 (7)3.2 硬件框图 (7)3.3 软件流程 (7)第四章系统调试与分析 (8)4.1 测试设备 (8)4.2 单片机调试 (8)4.3 MATLAB设计系统界面 (8)第五章系统演示 (9)5.1 单片机系统 (9)5.2 MATLAB音频处理 (12)附录A：部分代码 (14)一、单片机系统 (14)二、Matlab上位机 (17)参考文献 (21)第一章系统方案1.1 系统需求设计一个数字化语音系统，要求：能够实现1分钟以上的音频信号的录制、储存，并且能够将对应的音频信号进行清晰播放。

基于单片机的数码录音与播放系统学生：指导教师：内容摘要：随着语音处理技术在工业、交通、通信等不断应用和消费类电子不断繁荣，人们对具有数码录音与播放功能的产品的需求也在不断的增加。

为了更好的满足人们日常生活、工作，选用凌阳单片机为核心，通过麦克风接收语音信号，使用存储器来存储语音信息从而实现录音和播放功能。

基于该功能的系统应用于录音较长的场合。

如自录语音提示、温度检测储存播放系统等方案。

本次设计的硬件电路主要包括MIC录音电路、DAC放音电路、按键电路、复位与时钟电路、外部W29C040储存器扩展电路组成。

把语音信号经过搭建电容、电阻，送入前置放大器和内部集成的自动增益（AGC）处理，作为录音部分；而DAC放音部分，经过语音集成放大器SPY0030A放大，再接上扬声器，实现了语音的录放功能。

芯片体积小、集成度高、易扩展、中断处理能力强等特点。

关键词：凌阳单片机W29C040储存器数码录音与播放The digital voice recording and playing system based on SCM Abstract: With speech processing technology in the industrial application such as traffic communication and consumer electronics rising prosperity, people on the demand of the products with digital recording and playback functions have been increased in order to better meet People's Daily life work, choose sunplus singlechip as the core, through a microphone receives the voice signal, using the memory to store the voice information so as to realize the recording and playback functions based on the function of the system is applied in the tape longer occasions such as the recorded voice prompt temperature detection store broadcast system.The design of the hardware circuit mainly includes the MIC recording DAC playback circuit reset button circuit and clock circuit external W29C040 storage extended circuit of the speech signal after structures, capacitance resistance, into the preamplifier and internal integration automatic gain (AGC) processing, as the recording part; And sound part is put DAC, SPY0030A voice integrated amplifier amplification process, then connect the speaker, to realize the function of voice recorders chip small volume high integration easy extension interrupt handling ability.Keywords:Sunplus singlechip W29C040 packet digital recording and playback目录前言 (1)1 单片机的数码录音与播放的概述 (1)1.1 录放音的背景和意义 (1)1.2 录放音的发展前景 (2)1.3 录放音的设计思想 (2)2 单片机的录放音方案选择 (2)2.1 单片机的发展 (3)2.2 方案选择 (3)3 单片机的录放音硬件设计现 (4)3.1 凌阳SPCE061A单片机概述 (4)3.1.1 凌阳SPCE061A单片机介绍 (4)3.1.2 凌阳SPCE061A单片机性能 (4)3.1.3 凌阳SPCE061A单片机的内部结构 (5)3.2 凌阳' nSP™内核结构 (6)3.3 系统时钟和复位电路 (6)3.3.1 时钟电路 (6)3.3.2 锁相环电路 (7)3.3.3 复位电路 (8)3.4 按键电路 (8)3.5 MIC录音电路 (8)3.6 DAC放音电路 (9)3.7 外部储存器W29CO40电路 (10)3.8 单片机与外部储存器连接电路 (13)4 单片机的录放音软件设计 (14)4.1凌阳音频的介绍 (14)4.1.1音频概述 (14)4.1.2数字音频的采样和量化 (14)4.1.3音频格式 (14)4.1.4 语音压缩编码基础 (15)4.2 凌阳音频编码算法 (16)4.2.1 压缩编码的标准 (16)4.2.2 压缩分类 (16)4.2.3 常用的音频形式和压缩算法 (16)4.2.4 程序接口介绍 (17)4.2.5 相关API介绍 (18)4.3 录音MIC设计流程图 (21)4.4 DAC放音设计流程图 (21)4.5 单片机与外部储存器系统软件设计 (23)5 系统调试和功能实现 (24)5.1 硬件调试 (24)5.2 软件调试 (25)5.2.1 SPCE061A 的开发方式 (25)5.2.2 开发环境 (26)6 结束语 (26)附录1：系统原理图 (28)附录2：源程序 (29)参考文献： (39)基于单片机的数码录音的播放系统前言随着科技发展，社会的进步，语言的处理在各领域变得越来越重要。