单片机实现语音录放系统设计+电路图+流程图+源程序+展望 第2页
第1章 绪论1.1课题背景
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，使它们具原文请找腾讯752018766辣-文^论,文.网
http://www.751com.cn 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。
数字录音系统是将现场的语音模拟信号转变为离散的数字信号，然后存储在一定的存储介质上的一种录音方式，它也是数字语音处理技术中常用的一种方式。采用数字录音技术，有较高的效率和自动化程度，录音时间也长，并可将信息长期保存于存储介质中，同时对语音信息进行编辑整理非常方便，可快速查找。
实现数字录音系统可以采用PC机实现和嵌入式系统实现两种方式。当使用PC机的时候，由于它的体积庞大，耗电高，造价也高，并且在某些情况下系统的稳定性得不到保证所以用PC机来实现前述的各项功能和操作，就受到了一定的限制。而嵌入式系统的体积小，供电方便，造价低，稳定性也高，所以得到了广泛的应用。
目前基于单片微机的语音系统的应用越来越广泛，如电脑语音钟、语音型数字万用表、手机话费查询系统、排队机、监控系统语音报警以及公共汽车报站器等等。本文用单片机AT89C52和录放时间达60S的数码语音芯片 ISD2560 设计了一套智能语音录放系统，实现了语音的分段录取、组合回放，通过软件的修改还可以实现整段录取，循环播放，而且不必使用专门的 ISD 语音开发设备。
本文中设计的嵌入式数字录音系统，主要是要满足以下几个指标:
（1）大容量非易失数据的存储器作为存储媒介，可以保存语音文件和一记录；
（2）灵活方便的控制方式；
（3）好的语音质量的保证，必须有足够高的采样频率；
（4）合理的数据压缩方式，既保证语音的质量，又要尽可能地充分地利用存储空间；
1.2 数字语音录放系统的发展
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。例如监控环境中使用的语音采集系统；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。
然而目前一般的数字语音录放系统中，对语音只是进行简单的采集、存储和播放；虽然可以较大程度上保证语音的保真度，但过多的语音数据会造成对大量存储设备的需求。对于大型系统，可通过采用大容量的硬盘、甚至大规模的磁盘阵列来解决；但是对于小型的设备，例如便携式的语音复读机，由于容量有限，则不能采用同样的方法。
近年来，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。举例来说，原始语音一般都是采用8KHz抽样，16bits的线性PCM编码进行采集，在一般的系统中就直接将采集后的数据进行存储；而如果采用参数编码对采集后的数据进行压缩，存储量则可以大大减少，当需要恢复语音时，可利用编码后的参数进行合成，可以得到质量令人满意的结果。
1.3总体设计方案论证
方案一：利用单片机及其外围硬件电路（如A/D、D/A、存储器等），就能完成语音信号的数字化处理，实现语音的存储与回放，及单片机测控系统的语音提示报警及语音提示操作。但是语音信号容易受到外界干扰而失真，并且信号的压缩存储比较复杂，硬件电路不宜调试。
方案二：直接采用单片机AT89C52与专用的语音处理芯片ISD2560设计实现语音存储与回放，实现语音的分段录取、组合回放。语音信号抗干扰能力强，存储方便，调试简单，还可以作为语音服务的子系统。所以，选择此方案。
本课题以单片机AT89C52与专用的语音处理芯片ISD2560设计实现语音存储与回放，实现语音的分段录放。基于语音回放系统，结合LCD液晶显示模块12864，可实现简单的公交报站功能。系统框图如下图1.1所示:
图1.1 语音录放系统总体框图
第2章 ISD2560语音芯片
2.1 ISD2560语音芯片的介绍
ISD2560语音芯片是美国Winbond公司产品，是ISD系列单片语音录放集成电路的一种，表2.1为ISD系列语音芯片的技术指标。
表2.1 ISD系列语音芯片技术指标
芯片型号 录音时间 采样频率 特点
ISD1400系列 16-20秒 6.4-8.0KHz 边缘/电平触发放音，EEPROM存储器，真实、自然再现语音和音乐，100，000次录音周期（典型值）
ISD2500系列 32-原文请找腾讯752018766辣-文^论,文.网http://www.751com.cn 120秒 4.0-8.0KHz 边缘/电平触发放音，EEPROM存储器，真实、自然再现语音和音乐，避免了量化噪音，100，000次录音周期（典型值）
ISD3300系列 60-240秒 4.0-8.0KHz 自动静噪功能，内置微控制器串行通信接口，EEPROM存储器，真实、自然，避免了量化噪音，反复录音十万次
ISD4003系列 4-8分钟 4.0-8.0KHz 自动静噪功能，内置微控制器串行通信接口，EEPROM存储器，音质真实自然，反复录音十万次
ISD2560是一种永久记忆型语音录放电路，录音时间为60s，可重复录放10万次，它有音质自然、单片存储、反复录放、低功耗等优点。芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，省去了A/D、D/A转换器。每个采样值直接存储在片内单个EEPROM单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。ISD2560 集成度较高，内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器和480K字节的EEPROM等，外部元件包括：液晶、麦克风、扬声器、开关和少数电阻、电容，再加上电源和电池。ISD2560 控制电平与TTL电平兼容，接口简单，使用方便。
2.2 ISD2560语音芯片引脚说明
ISD2560具有28脚SOIC和28脚PDIP两种封装形式。图2.2所示是其引脚排列。各引脚的主要功能如下：
电源（VCCA,VCCD）：为了最大限度的减小噪声，芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并且分别引到外封装上。
地线（VSSA，VSSD）：由于芯片内部使用不同的模拟和数字地线，因此，这两脚最好通过低阻抗通路连接到地。
节电控制（PD）：该端拉高可使芯片停止工作而进入节电状态。
片选（CE） ：该端变低且PD也为低电平时，允许进行录、放操作。上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页
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