数字化语音存储与回放系统Word格式.docx

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主要运用了AT89C51单片机内部集成的ADC转换模块以及PWM功能，将从外部接收的模拟信号转换为数字信号，并存储在AT45DB41B存储芯片中，再将从AT45DB041B存储芯片中读取数字信号转化为模拟信号，送到外部的喇叭中进行播放。

主要功能有录音，存储，删除，放音等！

Abstract

ThevoicerecordingsystemwithAT89C52MCUasthecontrolcore.ISD2560isapermanentmemorytypevoicerecordingcircuitdevice,ithasthequalityofnatural,easytouse,amonolithicstorage,repeatedrecordings,lowpowerconsumption,powerresistanceandothercharacteristics,arewidelyusedinmanyfields.ISD2560withoutA/DandD/Aconverter,highintegrationlevel,interiorincludesapreamplifier,aninternalclock,timer,samplingclock,filters,automaticgaincontrol,logiccontrol,analogtransceiver,decoderand480KBEEPROM.Inordertoreducethecost,theminimumbasedonthehardwaredesign,systemfunctionasfaraspossibleusingasoftwareprogram,usingC51advancedCprogramminglanguage

Keywords:

AT89C52,ISD2560,voicerecordingcircuit

附录3：

作品照片.......................................................................................................................17

第1章绪论

1.1引言

　目前基于单片微机的语音系统的应用越来越广泛，如电脑音钟、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AT89C51和录放时间达60s的数码语音芯片ISD2560设计了一套智能录取、循环播放，而且不必使用专门的ISD语音开发设备。

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。

第2章单片机控制语音录放系统的设计

2.1总体方案论证

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AT89C51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。

本设计基于语音回放系统，可实现录音，循环放音功能。

系统框图如下图所示：

图3-1系统框图

2.2单片机AT89C51

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。

2.2.1主要性能参数

·

与MCS—51产品指令和引脚完全兼容

8k字节可重擦写Flash闪速存储器

1000次擦写周期

全静态操作：

0Hz—24MHz

三级加密程序存储器

256×

8字节内部RAM

32个可编程I/O口线

3个16位定时/计数器

8个中断源

可编程串行UART通道

低功耗空闲和掉电模式

图3-2AT89C52引脚分布

功能特性概述：

AT89C51提供以下标准功能：

8k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

2.2.2引脚功能说明

P0口：

P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上

拉电阻。

P1-P3口：

P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：

图3-3

RST：

复位输入。

。

ALE/PROG：

地址锁存允许端

PSEN：

程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。

EA/VPP：

外部访问允许。

XTAL1：

振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。

XTAL2：

振荡器反相放大器的输出端。

2.3ISD2560语音芯片

2.3.1ISD2560的简介

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。

这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。

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E2PROM等，内部原理框图及引脚排列如图3-4所示。

ISD2560控制电平与TTL电平兼容，接口简单，使用方便。

该器件的采样频率为8.0KHz，同一系列的产品采样频率越低录放时间越长但通频带和音质会有所降低。

此外，ISD2560还省去了A/D和D/A转换器。

其集成度较高，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。

ISD2560内部EEPROM存储单元均匀分为600行，有600个地址单元，每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。

此外，ISD2560还具备微控制器所需的控制接口。

通过操纵地址和控制线可完成不同的任务，以实现复杂的信息处理功能，如信息的组合、连接、设定固定的信息段和信息管理等。

ISD2560可不分段，也可按最小段长为单位来任意组合分段。

2.3.2引脚功能说明

图3-5ISD2560引脚图

ISD2560具有28脚SOIC和28脚PDIP两种封装形式。

图3-5所示是其引脚排列。

各引脚的主要功能如下：

电源（VCCA,VCCD）：

模拟和数字电源。

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。

模拟和数字电源最好分别走线，并应当尽可能在靠近供电段相连，而去耦电容则应当尽量靠近芯片。

地线（VSSA，VSSD）：

数字和模拟地。

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）：

节电控制引脚。

该端拉高可使芯片停止工作而进入节电状态。

芯片发生溢出，即OVF引脚输出低电平后，应将此引脚变高以将地址指针复位到录音/放音空间的开始位置。

片选（CE）：

芯片使能输入引脚，低电平有效。

该端变低且PD也为低电平时，允许进行录、放操作。

芯片在该引脚的下降沿将锁存地址线和P/R引脚的状态。

A0/M0~A6/M6，A7~A9（1~10引脚）：

地址线/模式输入。

共有1024种组合状态。

是前面的600个状态作内部存储器的寻址用，最后256个状态作为操作模式。

当A8或A9有一个为0时，为地址线，作为当前录音/放音操作的起始地址，地址端只用做输入，不输出操作过程中的内部地址信息，地址输入在CE的下降沿被锁存。

当A8和A9均为1时，当模式输入，共有6种操作模式（见表7-1），由M0~M6决定，允许多种模式同时存在。

录放模式（P/R）：

该端状态一般在CE的下降沿锁存。

高电平选择放音，低电平选择录音。

录音时，由地址端提供起始地址，直到录音持续到CE或PD变高，或内存溢出；

如果是前一种情况，芯片将自动在录音结束处写入EOM标志。

放音时，由地址端提供起始地址，放音持续到EOM标志。

如果CE一直为低，或芯片工作在某些操作模式，放音则会忽略EOM而继