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基于单片机的录音系统设计一、引言二、系统总体设计（一）系统功能需求本录音系统需要实现以下功能：1、音频采集：能够实时采集外部声音信号，并将其转换为数字信号。
2、数据存储：能够将采集到的音频数据存储在外部存储器中，如闪存或 SD 卡。
3、音频播放：能够将存储的音频数据还原为声音信号，并通过扬声器或耳机播放出来。
4、控制功能：能够通过按键或其他输入设备对录音、播放、暂停、停止等操作进行控制。
（二）系统总体结构基于上述功能需求，本录音系统主要由以下几个部分组成：1、音频采集模块：负责将外部声音信号转换为电信号，并进行放大和滤波处理。
2、模数转换模块（ADC）：将模拟电信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
3、单片机控制模块：作为系统的核心，负责对整个系统进行控制和数据处理。
4、数据存储模块：用于存储采集到的音频数据。
5、音频播放模块：将存储的数字音频数据转换为模拟信号，并通过扬声器或耳机播放出来。
6、电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应。
三、硬件设计（一）音频采集模块音频采集模块通常由麦克风、放大器和滤波器组成。
麦克风将声音信号转换为电信号，放大器对电信号进行放大，以提高信号的强度，滤波器则用于去除噪声和干扰信号，提高信号的质量。
（二）模数转换模块（ADC）ADC 模块的作用是将模拟电信号转换为数字信号。
在选择 ADC 芯片时，需要考虑其分辨率、采样率、转换精度等参数。
常见的 ADC 芯片有 ADC0809、ADS7822 等。
（三）单片机控制模块单片机是整个系统的控制核心，负责对音频采集、模数转换、数据存储和音频播放等模块进行控制和数据处理。
在本设计中，我们选用了 STM32 系列单片机，其具有丰富的外设资源和较高的处理性能，能够满足系统的需求。
（四）数据存储模块数据存储模块用于存储采集到的音频数据。
常见的存储介质有闪存、SD 卡等。
在本设计中，我们选用了 SD 卡作为存储介质，通过 SPI 接口与单片机进行通信。
目录1 前言 02 整体设计方案 02.1设计方案 (1)2.2方案比较 (1)2.3方案选择 (2)3单元模块的设计 (2)3.1各单元模块的功能介绍及电路设计 (2)3.1.1 语音电路模块 (2)3.1.2 USB电源模块 (4)3.1.3 时钟复位电路模块 (5)3.1.4LED显示模块 (5)3.2电路参数的计算和元器件的选择 (5)3.2.1 语音录放器录放时间的选择 (5)3.3特殊器件的介绍 (6)3.3.1 ISD1720的功能特点 (6)3.3.2 单片机的引脚功能特点介绍 (8)3.4各单元模块的连接 (9)3.4.1 单片机和数码管的连接 (9)3.4.2单片机与ISD1720的连接 (9)4软件设计 (9)4.1软件设计原理及使用工具 (9)4.2软件设计结构图 (10)4.3主要软件设计流程及其框图 (11)5系统调试 (12)5.1软件调试 (12)5.2硬件调试 (17)6系统功能 (17)6.1系统功能介绍 (17)7结论 (17)8总结与体会 (18)9 致谢 (18)10 参考文献 (18)11 附录 (19)1 前言随着经济的进步，大规模集成技术的高度发展和计算机技术的飞速前进，推动着语音技术的发展，在数字音频技术和多媒体技术迅速发展的今天，传统语音录放电路设计十分复杂开发工具十分昂贵，语音录制及软件编制工程巨大，而且语音效果也不甚理想，尤其在投资不大的产品系统中最为突出，从而制约了这一技术的应用和发展。
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。
毕业设计开题报告学生姓名：学号：学院、系：专业：电子信息科学与技术设计题目：基于单片机控制的语音录放系统研究指导教师：2011年03月20日毕业论文开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、本课题的研究背景及意义随着我国经济建设的迅猛发展，公安、铁路、民航、金融等部门对语音记录的需求不断增长。
把语音生成技术用于工业监控系统、自动应答系统、多媒体查询系统、智能化仪表、办公自动化系统或家用电气产品中，使它们具有语音输出功能，使之能在适当的时候用语音实时报告系统的工作状态、警告信息、提示信息或相关的解释说明等，无疑在提高人机通信能力、减少对错误处理的遗漏、提高系统性能、降低人们的工作强度等方面都有极大的好处[1]。
用磁带记录、存储、还原模拟语音信号的方法已有很长时间的历史，基于这一方法的电子产品也到处可见，且这些产品的体积都很大，在使用的范围上受到了一定的限制。
单片机语音录放系统是以数字电路为基础，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。
单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等优点得到迅速发展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表及通讯设备、日常消费类产品、玩具等，利用单片机实现语音录放有很大的研究和开发价值。
语音集成电路与微处理器相结合，具有体积小、扩展方便等特点，具有广泛的发展前景[2]。
二、本课题国内外研究现状语音，是人类赖以生存发展和从事各种社会活动最基本、最重要的交流工具之一。
从初中物理课本中，我们就已经知道，空气是产生和传播语音（包括音乐和自然界的一切声音）的媒体介质。
语音是以一种特殊的物质形态发生与存在着得信息载体，它稍纵即逝。
千万年来，人们梦寐以求企图捕捉和保存语音的愿望以及对此所付出的种种不懈的努力，一直到了1877年，大发明家爱迪生发明出世界上第一部机械式留声机才初次得以实现。
本科毕业设计（2012届）题目语音录放系统的设计学院专业班级学号学生姓名指导教师完成日期2012年5月摘要本论文主要实现语音录放系统的设计。
语音录放系统主要包括单片机控制模块、语音采集模块、语音处理模块、信号放大模块，其中单片机控制模块是整个系统设计的关键。
在语音的录放过程中，单片机通过SPI通信方式与语音模块进行通讯，来实现语音的录音与播放。
由于每段录音都对应着不同的地址，因此在播放录音时，需要发送需要播放的地址即可播放。
语音录放系统的信号处理过程主要包括语音的采集、信号的放大和语音的滤波。
语音经过驻极体传感器，即麦克风，把声波信号转换成电信号。
传感器采集的电信号进过放大电路，放大一定倍数，经滤波、耦合之后送至语音模块。
语音模块对连续变化的语音信号进行采样，抽取其中的语音信号电平，直接存储在语音芯片ISD4004中，因此使得语音自然真实。
当语音播放时，需要在语音芯片的输出段加一个带通滤波器，以滤除音频带宽以外的信号，从而减少杂音的干扰。
STC89C52单片机的程序，使用keil编译程序进行设计和调试完成，其主要功能是控制语音模块，以及液晶显示模块。
关键词：微控制器；录音放音；ISD4004；ABSTRACTThe main aim of this paper is to realize the function of voice recording and playback system. The key to the overall system design of the voice recording system which includes a single-chip control module, voice acquisition module, voice processing module, signal amplification module, is MCU control module. In the voice playback process, the microcontroller communicates through SPI communication voice module,thus realizing voice recording and playback. Each recording corresponds to a different address, so the microcontroller just need to send the address of the recording to be played for play back.The signal processing of the voice recording system includes speech acquisition, signal amplification and voice filter. Acoustic signal is converted into electrical signals through electrets sensor, which is also called microphone. The sensor signals will be amplified after flow through the amplifying circuit. Finally it will be send to voice module after filtering, coupling. Continuous acoustic signal is sampled by the voice module, which takes one of the voice signal level, directly stores it in the voice chip ISD4004, and makes speech natural and true. When the recording is played we need a band-pass filter in the voice chip output section, to filter out the signal outside the audio bandwidth thereby reducing noise. The codes of the Microcontroller STC89C52 is designed and tested by using keil compiler, whose main function is to control the voice module and LCD module.Key words：Microprocessor; V oice Recording and playing; ISD4004目录1 引言 (1)2 概述 (2)2.1 语音录放系统概述 (2)2.2 本设计方案的论证 (3)2.2.1 系统的单片机选择论证 (3)2.2.2 系统的液晶选择 (3)2.2.3 系统的滤波电路的选择 (3)2.3 研发方向和技术关键 (3)2.4 主要技术指标 (4)3硬件设计 (5)3.1 硬件的总体设计 (5)3.2驻极体传声器 (6)3.3信号放大电路 (6)3.4 语音信号功率放大电路 (8)3.5 ISD4004语音芯片介绍 (9)3.5.1 芯片性能简述和引脚图 (9)3.5.2 ISD4004芯片主要引脚描述 (10)3.5.3 SPI协议 (11)3.6滤波电路的设计与方案论证 (13)3.7 基于matlab软件对滤波前后语音的分析 (15)4软件设计 (22)4.1 总体方案 (22)4.2 程序流图 (22)4.3 模块说明 (24)4.3.1 ISD4004驱动程序 (24)4.3.2 1602液晶底层驱动 (26)4.3.3菜单选择程序 (28)4.3.4 录音函数 (29)4.3.5放音函数 (30)4.3.6 播放方式选择 (32)5制作与调试 (34)5.1 硬件电路的布线与焊接 (34)5.1.1 总体特点 (34)5.1.2 Altium designer软件画PCB (34)5.1.3焊接 (34)5.2 调试 (34)5.2.1 硬件调试 (34)5.2.2 软件调试 (35)5.3 系统的各个工作状态下实物照片图 (36)6 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录 (41)1 引言从20世纪30年代初到50年代初，有声电影主要应用光学录音方法。
第1章绪论1。
1 课题研究目的及意义随着近几年电子技术的不断更新与发展，越来越多的录音系统产品从传统的模拟信号方式逐渐转变成了数字信号的方式，并采用了工作方式更为先进的数字信号处理技术。
录音系统主要作为一款用于收集语言信号的装置，在采集音频信号方面得到了广泛的使用。
在目前市面上，录音系统通常只有几个比较单一的功能，主要包括录音、存储、回放以及监听等，因此市面上销售的录音系统通常不能满足野外生物的保护上,没有远程监控的功能性要求，并且这些录音系统还不能用于一些特殊人员对录音信号的加密保护。
因此对采集的语音信息进行安全性的保护以及对信号的可控性,这两个内容已经逐渐成为了新一代录音系统的研究方向。
在音频信号的处理过程中主要包括三个阶段，分别是音频信号的采样和量化以及编码。
由于采用数字信号处理技术具有抗外界干扰强，信号处理范围广,持续工作的稳定性高，同时还能对数据进行压缩等优点。
在数字录音系统中,语言信号是信息处理的基础，信号额传输与存储都不能离开控制器的存在,因此系统在正常的工作状态中时，会出现很多的信号收到外界干扰信号的影响,这样就容易导致信号收到外界信号的威胁,由此就使得数字化签名的发展、数字加密身份的验证以及音频信号的加密处理等高科技技术,尤其近些年出现的数据加密处理技术使得新型的录音系统得到了广泛的使用，为高保密性的语音信号提供了安全性的解决思路。
与此同时随着我国的高集成电路技术的快速发展,在一个集成电路芯片上可以将中央处理器、随机存储器、定时器、flash存储器以及输入/输出接口集成在内，这样的高度集成的电子芯片，我们称之为单片机。
由于单片机的在很多的控制领域得到了广泛的运用,到了20世纪的七十年代,单片机发展到了新一代的80C51、M68HC11系类，在这些系类的单片机内，扩展了许多的控制功能，包括内部的模数转换器、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，在很大的程度上已经突破了微型计算机的传统概念.在1976年，国际上的Intel公司第一个推出MCS—48系列的单片机,这款单片机具有体积小，功能丰富，成本低等特点，赢得了广泛的使用,它为后来的单片机发展奠定了重要的基础.直到现在，单片机在现代生活中运用的越来越广泛，几乎在所有的方面中都有它的存在，开发者可以利用单片机实现自动控制,数据处理等功能。
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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。
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。
语音录放系统设计摘要：本文介绍了基于stc12c5a60s2单片机与isd4004芯片为主要部件的语音录放电路的工作原理和硬件的设计。
整个电路由电源电路、stc12c5a60s2单片机、isd4004语音芯片、话筒和线路输入电路、lm386功率放大电路以及按键电路等组成。
stc12c5a60s2是一8位单片机；此次实验采用isd4004-16型号的，可录放16分钟的语音信号，分1200段。
此系统可进行语音录制与播放。
关键词：语音录放；stc12c5a60s2；单片机isd4004stc12c5a60s2单片机性能stc12c5a60s2概述stc12c5a60s2/ad/pwm系列是8051单时钟/机器周期（1t）的新一代单片机，完全兼容传统8051指令代码，但速度快8-12倍。
内部集成max810专用复位电路，2路pwm，8路高速10位a/d转换（250k/s），针对电机控制，适用于强干扰场合。
性能简述isd4004 系列工作电压 3v，单片录放时间 8 至 16 分钟，音质比较好。
根据所有操作由微控制器控制，可通过串行通信接口spi 送入操作命令，来设计isd4004 系列芯片。
spi协议介绍isd4004工作于spi串行接口。
一个同步串行数据传输协议称之为spi 协议是，假定微控制器的 spi 移位寄存器在 sclk 的下降沿动作，对 isd4004 来说，在时钟止升沿锁存 mosi 引脚的数据，在下降沿将数据送至 miso 引脚。
信息快进用户能快进跳过一条信息，而不必知道信息的确切地址。
信息快进只用于放音模式。
放音速度是正常的 1600 倍，遇到 eom 后停止，然后内部地址计数器加 1，指向下条信息的开始处。
上电顺序器件延时 tpud后才能开始操作。
spi端口的控制位spi端口有两个硬件控制位miso 和mosi。
控制寄存器spi控制寄存器控制器件的每个功能。
时序spi总线协议是一个环形总线结构，由ss（cs）、sck、sdi、sdo 构成，其时序主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
摘要语音集成电路的出现是传统语音录放设备的革新，最近几年深受人们的欢迎，并得到迅猛的发展。
相对于传统的录音方式，它只需很少的电子器件，就能实现录放功能，可以永久保存数据。
目前，在国外，语音录放电路已经得到广泛的应用，在国内，语音录放应用电路的高潮正在逐步形成。
在我们的日常生活中，语音存储回放技术得到了广泛的应用，诸如公交车报站器，采访笔，MP3播放器，电话语音自动转接留言等，使得产品的功能强大，逐步淘汰了磁带录音的传统方式，方便了人们的生活，推动了社会进步。
本论文基于AT89S52单片机与ISD4004语音录放芯片为主要部件，通过硬件与软件的设计实现语音录放的功能。
系统硬件电路设计简单，方便调试，价格便宜，实用性强。
关键词：语音录放系统；单片机AT89S52；ISD4004AbstractVoice integrated circuit is the traditional voice recording equipment innovation, in recent years welcomed by the people, and get rapid development. Compared with the traditional recording methods, it requires little electronic devices can achieve recording function, you can permanently store data .At present, foreign, voice recording circuit has been widely used in the country, the climax of voice recording application circuit is gradually taking shape. In our daily life, voice storage playback technology get in a wide range of applications, such as the bus stop, and an interview with recorder, MP3 player, telephone voice messages and other automatic switching, allowing for powerful, out of the tape recording the traditional way to facilitate people's lives, and promote social progress.This paper based on AT89S52 MCU and ISD4004 voice recording chips as the main component, voice recording functionality through hardware and software design. System hardware circuit design is simple, easy to debug, cheap and practical. Keywords:Voice recording systems；AT89S52 MCU；ISD4004目录1 绪论 (1)系统设计的意义 (1)系统设计的目的 (1)系统采用的实现方法 (1)2 单片机控制技术与开发环境介绍 (2)单片机概述 (2)AT89S52的介绍 (2)AT89S52主要性能参数 (2)引脚功能说明 (2)Keil开发环境及流程 (4)Keil简介 (4)Keil工具软件开发流程 (4)ISD4004介绍 (8)性能简述 (8)引脚功能 (8)SPI(串行外设接口) (10)协议介绍 (10)信息快进 (10)上电顺序 (10)SPI端口的控制位 (11)SPI寄存器 (12)时序 (13)3 系统总体设计 (13)系统硬件电路设计 (13)单片机部分电路图 (14)ISD4004部分原理图 (15)时钟电路设计 (16)复位电路设计 (17)语音信号拾取电路设计 (17)音频放大电路设计 (18)系统软件设计 (18)内部地址单元寻址 (18)程序总流程图 (19)4 软件调试 (21)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录A 总电路图 (26)附录B 电路实物图 (27)附录C 源程序 (28)1 绪论系统设计的意义语音不仅是人与人之间交流和信息交换最直接有效的沟通方式，也是人与机器之间进行信息通信的重要工具。
