基于单片机数码录音与播放系统设计.docx

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基于单片机数码录音与播放系统设计

基于单片机数码录音与播放系统设计

摘要

随着语音处理技术在工业、交通、通信等不断应用和消费类电子不断繁荣，人们对具有数码录音与播放功能的产品的需求也在不断的增加。

为了更好的满足人们日常生活、工作，选用凌阳单片机为核心，通过麦克风接收语音信号，使用存储器来存储语音信息从而实现录音和播放功能。

基于该功能的系统应用于录音较长的场合。

如自录语音提示、温度检测储存播放系统等方案。

本次设计的硬件电路主要包括MIC录音电路、DAC放音电路、按键电路、复位与时钟电路、外部W29C040储存器扩展电路组成。

把语音信号经过搭建电容、电阻，送入前置放大器和内部集成的自动增益（AGC）处理，作为录音部分；而DAC放音部分，经过语音集成放大器SPY0030A放大，再接上扬声器，实现了语音的录放功能。

芯片体积小、集成度高、易扩展、中断处理能力强等特点。

【关键词】凌阳单片机W29C040储存器数码录音与播放

ABSTRACT

Withtheincreasingprosperityoftheconsumers’electronicsandthevoiceprocessingtechnologyinthecontinuousapplicationoftheindustrial,transportation,communications,thedemandofproductswhicharehavingthefunctionofdigitalrecordingandplaybackisconstantlyincreasing.Inordertobettersatisfypeople’sdailylifeandwork,IchooseSunplusMCUasthecore,usingamicrophonetoreceivevoicesignalsanduseamemorytostorethevoiceinformationrecordingandplayback.Thesystembasedonthefeatureappliesinthelongerrecordingoccasions.suchastheself-recordingvoiceprompts,thetemperaturesensingstoreplaybacksystemsorotherprograms.

ThedesignofthehardwarecircuitincludesaMICrecordingcircuit,DACplaybackcircuit,keycircuit,theresetandclockcircuit,theexternalW29C040storageexpansioncircuit.Thevoicesignalpassingthroughthebuildofcapacitors,resistors,processinginthepreamplifierandtheinternalintegrationoftheautomaticgain（AGC）usesastherecordingpart;AndDACplaybackpart,goesthroughintegratedamplifierSPY0030A,thenconnectswithaspeaker,realizesthevoicerecordingofthefunction.Thechipsizeissmall,highlyintegrated,extensible,andstronginterrupthandling.

【Keywords】SunplusW29C040storagedigitalrecordingandplayback

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

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指导教师签名：

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使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

前言

随着科技不断发展、集成电路在社会不断应用，语音处理在工业、通信、交通当中越来越受到应用。

在生活当中，更是应用的比较广泛，比如，人们使用的手机、电脑等，其对语音录放音要求比较多。

以前，人们使用磁带来记录、存储、还原模拟语音信号，这种方法有一段历史，针对这样的具有语音录放音的电子产品很多，但是它们体积大成为了它们的弱点。

而单片机语音录放音系统就是为改变以前录放音存在缺点儿设计的，它以数字电路为基础，利用数字语音电路来实现语音的录放音功能，并且它与微处理器联合使用，具有体积小、易扩展的特点。

目前，数字录放音系统，只是简单地对数据采集、储存和播放，但是过多的语音数据会对设备储存设备的需求。

而在未来，采取了对语音进行编码，使其减少了对储存空间的需求。

本次设计目的是设计一套具有数码录音与播放的单片机系统。

因此，选用凌阳16位单片机SPCE061A为核心，通过外部储存器W29C040连接来实现。

系统的硬件电路图主要包括MIC录音电路、DAC放音电路、按键电路、复位与时钟电路、外部W29C040储存器扩展电路。

设计还包括其他硬件电路图和完整的软件设计方案和最终方法。

通过上述的软硬件的设计，可以录放音2-3分钟。

第一章单片机的数码录音与播放的概述

随着人们对语音处理的技术不断研究，有着录放音功能的电子产品越来越受到人们的喜爱。

从之前，使用磁带来处理录放音，到现在微处理器加上语音芯片的技术的变化，使得语音更加完美。

国内外对其的研究也在不断的变化着。

它的技术的成熟，预示着未来语音的功能更强大。

因而，基于单片机的数码录音与播放系统的研究非常的具有意义。

选用凌阳单片机SPCE061A和外部储存器W29C040来实现其功能。

第一节录放音的背景和意义

随着科技技术和经济的不断发展，在很多场合，都需要我们对语音进行录制和播放，以便以后的使用。

在铁路、金融、公安、学校等部门对语音的需求量也在逐渐地增加。

把语音录放音的技术应用在办公自动化、安保系统、工业检测系统、应答系统、多媒体查询系统、生活娱乐或者家用电气产品当中，这些产品都具备语音输入输出功能，并且能在合适的时候用语音实时播报功能对系统的警告信息、工作状态、提示信息进行相关的说明，提高了通信能力、减少了对错误处理的遗漏、提高了人们生活的质量，给人们带来了方便。

在研究录放音的道路上，以前的人们使用磁带来记录和播放声音。

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。

而数字录音系统则是将现场的语音模拟信号转变为离散的的数字信号，把数字信息储存在存储介质当中，是数字语音处理技术当中的一种。

采用数字录音技术，具有录音时间长、保存时间久、占用空间小、效率高等特点。

单片机语音录放系统就是采用数字电路为基础，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，广泛应用于数据采集系统、工业控制系统、智能化仪器仪表及通讯设备、日常电子类消费类产品、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，发展前景广。

第二节录放音的国内外研究

语音是人类进行交流、沟通的工具，它的重要性显而易见。

随着IT行业的不断发展，现在生活当中，我们遇到各种具有录放功能的语音设备。

人们对于语音的研究从未间断。

对于一般的数字语音录放系统，采取简单的采集、存储和播放；可以较大程度的保证其的保真度，但是对于比较复杂的语音资源，则需要大型语音设备，它们则采用大容量的硬盘，对于小型设备，由于容量有限，则不一样。

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。

实现了人类首次具有录放功能的设备完成以来，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。

目前，我国也在研发各种语音芯片，有的语音芯片则是集成在其他芯片功能，具有简单的语音处理能力，比如凌阳单片机SPCE061A集成了语音的一些简单功能，所以它在处理语音数据方面存在它的优势。

在国外，比较典型的语音芯片是美国生产的ISD语音芯片，采用模拟数据在半导体存储器直接储存的技术，即将模拟数据语音直接写入单个存储单元，不需要经过A/D、D/A转化，很真实的重现语音真实声音，避免了将声音采集因量化和压缩失真的现象。

并且，芯片功能也在加强。

在国内外，语音技术的应用已相当成熟地进入日用产品和工业化产品的许多领域。

第三节录放音的发展前景

对于那些令人眼花缭乱的五花八门的指示灯、显示屏和开关、按键操作相比，语音无疑提供了更加直接有效和人性化得人机交互手段。

语音作为人机对话的最高手段，使人机对话向人——“人”对话的终极目标发展，它在形式上最终填补人机对话的这一科技空白。

语音的对话方式可使人机界面从数字领域进入到模糊领域。

诚然，距离真正意义上的完全语音模糊参数的人机对话模式的实现，这中间还有一些重大的技术领域需要突破，但是，我们可以断言，随着语音识别、语音合成、信息综合、模糊控制、网络通信等一系列技术的攻克与发展，人类这一孜孜以求的愿望的实现，一定为