目录1.前言 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计内容与要求 (1)2.总体方案设计 (2)2.1方案比较 (2)2.2 方案论证 (2)2.3方案选择 (3)3.单元模块的设计 (4)3.1 核心控制模块 (4)3.1.1 STC89C52单片机介绍 (4)3.2 音频处理模块 (5)3.2.1 ISD1720芯片简介 (5)3.2.2 SPI模式 (7)3.2.3微机接口 (7)3.2.4 SPI 协议总述 (8)3.2.5 SPI命令总览 (8)3.2.6 ISD1720的存储结构 (9)3.3 系统的总体设计 (9)3.3.1 STC89C52的外围电路设计 (10)3.3.2 音频处理电路设计 (10)4. 软件设计 (11)4.1软件设计思路 (12)4.2单片机通信接口 (13)5. 调试及制作过程 (14)6.总结 (15)7致谢 (16)8. 参考文献 (17)附录1 原理图 (18)附录2：PCB板图 (19)附录3：调试程序 (20)1.前言1.1设计背景随着经济的进步，语音信号处理技术研究的突飞猛进，为数字语音录放系统提供了新的发展空间。
对语音的采集、处理从以前简单的波形编码转变为进行参数编码、压缩，从而大大减少了存储数据。
在越来越多的领域里，人们逐渐意识到使用语音交互界面的巨大价值，已经开始尝试采用语音技术，并且在不少的领域里取得了喜人的成果。
语音技术已经从锦上添花的点缀，变为实实在在为用户提供便利的重要特征与内涵，也成为衡量电子电器产品的一个重要标志。
近几年集成电路领域出现了重大变革，产生了许多新的技术和产品，开拓了更广泛的应用领域，语音电路已经迅速发展成为当前“会说话”电子产品，是家电产品，通信产品和网络化产品中不可或缺的重要集成电路体系，朝着更大容量，更优音质，更高智能，更具有灵活性的方向发展。
本系统所用的ISD1720内部自带有D/A和A/D转换电路，所以外围点路不必加数模和模数转换电路，简化了芯片的外围电路，是电路的受外界干扰小，使系统工作更稳定。
数字语音录放是指利用数字技术对语音信号进行采集、处理、并且在一定存储设备中进行存储，并可在需要时进行输出的过程。
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目前在各种领域中都得到了广泛的应用。
例如再如家庭或学校中使用的语音复读机等，都可看作是数字语音录放系统的典型应用。
1.2设计内容与要求设计一个录放系统，特点如下：能正常录制并且能播放出声音，并在七段数码管显示录放时间。
方便使用，并能达到一定的精度。
电路简单，能节约成本，功耗低。
·功能要求：录制并能使录制的语音能播放出来；·用按键通过单片机实现录制、播放的控制，并同时用LED数码管显示录放状态、时间；·在设计的过程中使用了prote软件绘制电路原理图和PCB图·用ISIS对电路进行仿真，调试·在实验的最后对实物电路进行观察和调试，书写设计·语音录放系统用于生活很多场所，如复读机系统公交站报站系统等场合。
·具有较高使用价值。
2.总体方案设计2.1方案比较方案一：基于单片机、数字信号处理器 DSP、FLASH 存储器的数码录音放音系统。
在录音时，语音信号经过处理后送到 A/D 转换器，转换成数字信号，把这些数字信号送到数字信号处理器DSP进行压缩处理，压缩后的语音数据送到FLASH 中，回放时从 FLASH 存储器中读取压缩的数据经过 D/A 转换后，再通过喇叭等具有播放功能的器件进行播放。
具体框图如2.1所示：方案二：通过52单片机与语音功能集成芯片ISD1720进行设计，由单片机控制ISD1720来实现语音的录制存储以及播放清除等功能。
具体框图如2.2所示：2.2 方案论证方案一由于此方案要通过A/D芯片，专门的DSP芯ISD2560虽然提供有地址输入线，但它的内部信息段的地址一般无法读出。
因此，通常使用不需要知道地址的操作模式。
但要读出ISD2560内部信息地址，就需要专用的ISD开发设备，而这些设备的价格比较昂贵。
方案二将ISD1720语音芯片与单片机结合，用单片机控制，实现更多功能，根据不同的外界情况有目的得进行语言交流。
由于采用资源不多的 51 单片机，这样节省了资源同时单片机运算速度已经足够用于检测按键，以及控制录放音系统进行各种操作，而且这种设计无需对数字信号进行编码压缩的复杂的操作，实现简单，功耗不高，相对而言成本也不高，所以本设计采用了此方案。
2.3方案选择通过分析比较，本设计采用第二种设计思路，即用ISD1720语音芯片与AT89C52单片机相结合，用单片机控制语音芯片，来实现对语音的分段录音和循环播放。
SD1720语音芯片相对于ISD2560语音芯片来讲功能更强大，单片机性能可靠，设计程序灵活方便，抗干扰能力强，可靠性高，运行稳定，完全达到了设计要求，具有非常好的实用性。
3.单元模块的设计3.1 核心控制模块控制模块是整个录放音系统的核心，实现对语音芯片ISD1720发送或接受指令，使其完成相应的动作。
本设计采用了型号为STC89C52单片机，它是一种简明易掌握，效率较高的指令系统，对存储空间和时间的利用率较高。
3.1.1 STC89C52单片机介绍STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。
STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
其主要工作特性是：8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。
另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
STC89C52单片机的引脚排列如图3.1：图3.1 STC89C52 单片机的引脚排列3.2 音频处理模块音频处理模块主要由语音芯片ISD1720及其周围的滤波电路，其作用是对声音的处理，通过单片机控制声音的录放。
3.2.1 ISD1720芯片简介ISD1720 系列芯片是华邦公司新推出的单片优质语音录放电路，该芯片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示,双运作模式（独立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。
芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。
特征如下：一、特点：·可录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年。
·两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式。
·可处理多达255 段以上信息。
·有丰富多样的工作状态提示。
·多种采样频率对应多种录放时间。
·音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美。
二、电特性：·工作电压：2.4V-5.5V,,最高不能超过6V·静态电流：0.5 - 1 μA·工作电流：20mA用户可利用震荡电阻来自定芯片的采样频率，从而决定芯片的录放时间和录放音质。
下表为ISD1720的参数表：表3.1 ISD1720参数表而芯片的采样率可以通过外部振荡电阻来调节：表3.2 调节参数3.2.2 SPI 模式 SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。
SPI 有三个寄存器分别为：控制寄存器SPCR ，状态寄存器SPSR ，数据寄存器SPDR 。
外围设备FLASHRAM 、网络控制器、LCD 显示驱动器、A/D 转换器和MCU 等。
SPI 总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCLK ）、主机输入/从机输出数据线MISO 、主机输出/从机输入数据线MOSI 和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI 接口芯片带有中断信号线INT 、有的SPI 接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。
SPI 接口是在CPU 和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，传输数据为8位，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C 总线要快，速度可达到几Mbps 。
如图3.2所示，在SCLK 的下降沿上数据改变，同时一位数据被存入移位寄存器。
SPI 接口内部硬件图如图3.3和3.4：3.2.3微机接口主控单片机主要通过四线（SCLK ，MOSI ，MISO ，/SS ）SPI 协议对ISD1700进行串行通信。
ISD1700作为从机，几乎所有的操作都可以通过这个SPI 协议来图3.4SPI 硬件连接图 3.3 SPI 接口图3.2 SPI 时序完成。
为了兼容独立按键模式，一些SPI命令：PLAY，REC，ERASE，FWD，RESET 和GLOBAL_ERASE的运行类似于相应的独立按键模式的操作。
另外，SET_PLAY，SET_REC，SET_ERASE命令允许用户指定录音、放音和擦除的开始和结束地址。
此外，还有一些命令可以访问APC寄存器，用来设置芯片模拟输入的方式。
3.2.4 SPI 协议总述ISD1700系列的SPI串行接口操作遵照以下协议：1.一个SPI处理开始于/SS 管脚的下降沿。
2．在一个完整的SPI指令传输周期，/SS管脚必须保持低电平。
3．数据在SCLK的上升沿锁存在芯片的MOSI管脚，在SCLK的下降沿从MISO 管脚输出，并且首先移出低位。
4．SPI指令操作码包括命令字节，数据字节和地址字节，这决定于1700的指令类型。
5．当命令字及地址数据输入到MOSI 管脚时，同时状态寄存器和当前行地址信息从MISO管脚移出。
6．一个SPI处理在/SS变高后启动。
7．在完成一个SPI命令的操作后，会启动一个中断信息，并且持续保持为低，直到芯片收到CLR_INT命令或者芯片复位。
所以，在SPI命令输入到ISD1700前，SPI端口的状态应该保持如下状态：/SS=HIGH；SCLK=HIGH MOSI=LOW。
