基于单片机的语音录放系统设计

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： 毕业设计 毕业论文

学生姓名

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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。而另一类语音芯片采纳ROM存储方式，将模拟量语音数据直接写入半导体存储单元中，不需另加变换电路，利用方便，且语音音质自然，利用数字语音电路来实现语音信号的记录、存储、还原等任务。数字语音电路是一种集语音合成技术、大规模集成电路技术和微操纵器为一体的并在近十几年迅速进展起来的一种新型技术。语音集成电路与微处置器相结合，具有体积小、扩展方便等特点，具有普遍的进展前景，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。本文所设计的录放及循环放音系统，其微操纵器采纳的是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能8位CMOS单片机AT89C51，片内含8k字节的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256字节的随机存取数据存储器，器件采纳ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，片内置通用8位中央处置器和Flash存储单元，适合于许多较为复杂操纵应用处合。数码语音芯片选用的是ISD2500系列单片语音录放集成电路ISD2560，它具有抗断电、音质好，利用方便，不必专用的开发系统等优势。录音时刻为60s，能重复录放达10万次。芯片采纳多电平直接模拟量存储专利技术，省去了A/D、D/A转换器。每一个采样值直接存储在片内单个EEPROM单元中，因此能够超级真实、自然地再现语音、音乐、音调和成效声，幸免了一样固体录音电路因量化和紧缩造成的量化噪声和“金属声”

本例即采纳这种模拟语音数据直接存储语音芯片设计基于单片机的语音录放系统。

第二章 ISD2560芯片介绍

语音芯片的选取

目前市场上流行的语音芯片有很多，从性价比的角度考虑，美国ISD公司的ISD芯片系列语音芯片可谓一枝独秀。ISD芯片的地址以信息段为大体组成单元，只要在分段录、放音操作前（很多于300ns），给地址A0～A9赋值，录音及放音功能均会从设定的起始地址开始，录音终止由录音键操作决定，芯片内部自动在该段的终止位置插入终止标志（EOM）；而放音时芯片碰到EOM标志即自动停止放音。

图为ISD系列产品的大体框图。在一块芯片上集成有麦克风前置放大器、自动增益操纵电路、抗混淆和滑腻滤波器、模拟存储阵列、扬声器驱动器、操纵接口和内部精准的参考时钟。其外部元件包括：麦克风、扬声器、开关和少数几个电阻、电容，再加上电源或电池，就可组成一个完整的语音录放系统。在只需要播放语音信息的应用系统中，可直接外接扬声器，而无需外接其它器件。

图 ISD串行接口大体框图

ISD语音芯片目前有ISD1000、ISD1100、ISD1200／1400、ISD2500、ISD3340和ISD4000系列，本设计采纳的是2500系列中的ISD2560芯片。 ISD2560具有10个地址输入端，寻址能力可达1024位，前600个地址用于直接存取语音，地址600～767未利用，地址768～1024为工作模式选择用，因此最多能分600段；设有OVF（溢出）端，便于多个器件级联；单片存储时刻为60秒，直接存储模拟语音信号。

ISD2560语音芯片具有以下优势：

（1）采纳模拟数据在半导体存储器中直接存储的专利技术，模拟语音数

据直接写入单个存储单元，不需要通过A/D、D/A转换。

（2）内部集成了大容量的EEPROM，再也不需要扩展存储器。

（3）操纵简单，操纵引脚与TTL电平兼容

（4）集成度高、利用方便。

（5）能较好地真实再现语音的自然成效，幸免了一样固体语音电路因为量化和紧缩所造成的量化噪声和失真现象。

因此，本实验选用ISD2560语音芯片。

语音芯片ISD2560简介

该芯片采纳多电平直接模拟量存储专利技术，每一个采样值可直接存储在片内单个ROM单元中，因此能够超级真实、自然地再现语音、音乐、音调和成效声，从而幸免了一样固体录音电路因量化和紧缩造成的量化噪声和“金属声”，该器件的采样频率为8kHz，同一系列的产品采样频率越低，录放时刻越长，但通用频带和音质会有所降低。ISD2560可重复录放10万次，它是一种永久经历型语音

录放电路，它有音质自然，利用方便、单片寄存、反复录音、低功耗、抗断电等许多特点，因此在许多领域取得了普遍的应用。

ISD2560省去了A/D和D/A转换器，集成度较高，内部包括前置放大器、内部时钟、按时器、采样时钟、滤波器、自动增益操纵、逻辑操纵、模拟收发器、解码器和480KB的ROM。ISD2560内部ROM存储单元均匀分为600行，有600个地址单元，每一个地址单元指向其中一行，每一个地址单元的地址分辨率为100ms。另外，ISD2560还具有微操纵器所需的操纵接口。通过操作地址和操纵线可完成不同的任务，以实现复杂的信息处置功能，如信息的组合、连接、设定固定的信息段和信息治理等。ISD2560可不分段，也可按最小段长为单位来任意组合分段。

ISD2560的要紧功能特性如下：

（1）易实现单片语音录放

（2）高质量、自然地语音还原技术

（3）人工操纵或微操纵器操纵声音播放，内置微操纵器串行通信接口

（4）录音寄存在芯片上的非易失内存单元中，提升零功耗信息存储，去

除电池备份电路。

（5）信息可无电保留100年。

（6）+5V供电

语音芯片引脚功能介绍

语音芯片选用ISD公司的ISD2560，它共有3种封装形式：32脚的TSOP封装、28脚的DIP封装和28脚的SOIC封装。本例选用SOIC封装，其引脚散布如图。

图 ISD2560的引脚排列

表 ISD2560引脚功能描述

引脚序号 引 脚 名 称 功 能

1~7 A0/M0~A6/M6 地址线

8~10 A7~A9 地址线

11 AUX IN 当/CE和P/-R为高,放音不进行,或处入放音溢出状态时,本端的输入信号通过内部功放驱动喇叭输出端。

12,13 VSSD、 VSSA 数字地和模拟地，这两脚最好在引脚焊盘上相连。

14,15 SP+、SP- 扬声器输出。

16,28 VCCA、VCCD 模拟电源、数字电源，尽可能在靠近供电端处相连。

17 MIC 本端连至片内前置放大器，外接话筒应通过串联电容耦合到本端，耦合电容值和本端的10KΩ输入电阻（如图2）决定了芯片频带的低频截止点。

18 MIC REF 本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，提高共模抑制比。

19 AGC AGC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时失真都能保持最小。响应时间取决于本端的5KΩ输入阻抗外接的对地电容（即图2中C2）的时间常数。释放时间取决于本端外接的并联对地电容和电阻（即图2中R5和C2）的时间常数。470KΩ和的标称值在绝大多数场合下可获得满意的效果.

20 ANA IN 本端为芯片录音信号输出。对话筒输入来说ANA OUT端应通过外接电容连至本端。

21 ANA OUT

22 /OVF 芯片处于存储空间末尾时本端输出低电平脉冲表示溢出，之后本端状态跟随/CE端的状态，直到PD端变高。本端可用于级联。

23 /CE 本端变低后（而且PD为低），允许进行录放操作。芯片在本端的下降沿锁存地址线和P/R端的状态。

24 PD 本端拉高使芯片停止工作， 进入不耗电的节电状态，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。