基于ISD4004芯片的语音录放系统设计毕业设计论文.docx

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基于ISD4004芯片的语音录放系统设计毕业设计论文

ANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY

本科毕业论文

基于ISD4004芯片的语音录放系统设计

TheDesignofVoiceRecordingandPlaybackSystemBasedonISD4004

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，也不包含我为获得安阳工学院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：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解安阳工学院关于收集、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：

　　　　　日　期：

基于ISD4004芯片的语音录放系统设计

摘要：

用单片机控制语音芯片，再把单片机和语音芯片嵌入到通信设备，智能仪器，治安报警及儿童玩具中，就可做成语音播放的机器。

本文介绍了基于AT89C52单片机及ISD4004语音板为主要部件的语音录放电路的工作原理、硬件和软件的设计。

ISD4004系列工作电压3V,单片录放时间8至16分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。

芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口SPI送入。

论文概述了语音录放电路的原理，并且在介绍语音录放系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。

针对录放系统的录音、放音部分的总体设计方案进行了论证。

进一步介绍了单片机AT89C52应用在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。

本次设计目是完成一个简单方便，能可靠稳定工作的语音录放系统，该方案结构简单,控制可靠,便于推广。

关键词：

ISD4004AT89C52单片机语音录放

Thedesignofvoicerecordingandplaybacksystembasedonisd4004

Abstract：

Withthesingle-chipmicrocomputercontrol,andthenmakethepronunciationchipmicrocontrollerandpronunciationchipembeddedincommunicationequipment,intelligentinstruments,securityalarmandchildren'stoys,socanmakeaspeechbroadcastmachine.

ThispaperintroducesISD4004basedonAT89C52singlechipcomputerandofthemainpartsofspeechplateastheworkingprincipleofvoicerecordingcircuitandthedesignofhardwareandsoftware.ISD4004seriesworkingvoltage,monolithic3Vrecordingtime8to16minutes,timbre,suitableformobilephonesandotherportableelectronics.Chipdesignisbasedonalltheoperationmustbymicrocontrollercontrol,operationordersthroughserialcommunicationinterfaceSPIinto.Thispapersummarizestheprincipleofvoicerecordingcircuit,andintroducesthefunctionofspeechonthebasisofrecordingsystem,putsforwardthegeneralstructureofthesystem.Recordingsystemfortherecording,playbackpartoftheoveralldesignschemeisdemonstrated.ThispaperintroducesmicrocontrollerAT89C52singleapplicationsinsystem,theapplicationsystemwereanalyzedeachpartofhardwareandsoftwarerealization.

Thisdesignistocompleteareliableandstableworkingvoicerecordingcircuit.Thedesignissimpleinstructure,reliablecontrolandfacilitatepromotion.

Keywords:

ISD4004；89C52microcontroller；voicerecordingandplayback

引言

语音，作为一种典型的非平稳随机信号，是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段，在人类文明和社会进步中起着重要的作用。

随着电子通信业的出现和计算机技术的发展，人们开始可以从数字信号处理的角度了解语音。

语音信号的研究可以从时域和频域两个方面进行。

其中时域的分析处理有两种方法：

一是进行语音信号分析，这属于小型处理的范畴，主要是通过信号的加减、时移、倍乘、卷积、求相关函数等来实现；另一种是生成和变换成各种调制信号，这属于非线性的范畴，主要是对信号平均累加器的动态范围进行压缩扩张，用门限方法对噪声的抑制。

对频域分析处理，即对信号的频率特性在频谱中加以分析研究，这拓展了信号分析的范围，是对不确定信号分析的主要方法。

随着计算机技术处理和信息技术的发展，语音交互已经成为人机交互的必要手段，而语音信号的采集处理是人机交互的前提和基础。

声卡是计算机对语音信息进行加工的重要部件，它具有对信号滤波、放大、采样保持、A/D和D/A转换等功能。

语音信号处理作为一个重要的研究领域，已经有很长的研究历史。

但是它的快速发展可以说是从1940年前后Dudley的声码器和Potter等人的可见语音开始的；20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理方法和技术，如数字滤波器、快速傅里叶变换等成为语音信号数字处理的理论和技术基础；到了80年代，由于矢量量化、隐马尔克夫模型和人工神经网络等相继被应用于语音信号处理，并经过不断改进与完善，使得语音信号处理技术产生了突破性的进展。

进入90年代以来，语音信号处理在实用化方面取得了许多实质性的进展。

一方面，对声音语音学统计模型的研究逐渐深入，鲁棒的语音识别、基于语音段的建模方法及隐马尔可夫模型与人工神经网络的结合成为研究的热点。

另一方面，为了语音识别使用化的需要，讲着自适应、听觉模型、快速搜索识别算法以及进一步的语言模型的研究等课题备受关注。

第1章绪论

1.1系统设计的意义

语音不仅是人与人之间进行信息交流最直接、最方便和最有效的工具，而且也是人与机器之间进行通信的重要工具。

1874年电话的发展可以认为是现代处理的开端。

电话的理论基础是尽可能不失真地传送语音波形。

这种“波形原则”几乎统治了其后整整一百年。

1939年产生了一种概念全新的语音处理技术，这就是著名的通道声码器技术。

声码器的理论基础是认为语音是由人的声带振动产生的生源（载波）受到运动的声道的控制（调制）而产生的，因而将载波和调制两部分分开来进行传送便可极大地压缩频带。

这一概念已经包含着其后出现的语音参数模型的基本思想。

40年代后期，研制成功了能够把语音信号的时变谱用语音表示出来的仪器——语音仪，为语音信号分析提供了一个有力的工具。

对于语音信号，数字处理比模拟处理具有更多的优点。

这是因为：

第一，数字技术能够完成许多很复杂的信号处理工作；第二，通过语音进行交换的信息本质上具有离散的性质，因为语音可以看成是因素的组合，这就特别适合于数字处理；第三，数字系统具有高可靠性、价廉、紧凑、快速等特点，很容易完成实时处理任务；第四，数字语音适合于在强干扰通信中传输，易于和数据一起在通信网中传输，也易于进行加密传输。

因此数字语音信号处理是主要研究方向。

无论是人与人之间还是人与计算机之间的语音通信，语音处理，特别是语音数字处理的理论和技术，具有特别重要的作用。

单片机的应用无处不在，利用单片机控制语音的录放也多不胜举。

用单片机控制语音芯片，再把单片机和语音芯片嵌入到通信设备，智能仪器，治安报警及儿童玩具中，就可做成语音播放的机器，应用范围广泛。

用单片机控制语音芯片设计语音录放系统,该系统功能多，录放音音质好，外围电路简单。

1.2系统设计的目的

设计一个语音录放系统，可以应用于通讯设备、智能仪表、治安报亭、语音报站、报数报价、语音讲解、语音记录、语音复读、教学仪器、智能玩具、电子礼品等领域。

要求放音质量好，用二极管显示工作状态。

系统具有较强的抗干扰能力，便于安装和扩展。

1.3系统采用的实现方法

设计硬件原理图,焊接语音模块,包括电压转换芯片,音频小功率放大器和ISD4004的连接.

编写软件程序,利用单片机控制技术,实现录、放、停等操作。

第2章单片机控制技术和开发环境介绍

2.189C52单片机性能和引脚介绍

2.1.1概述

AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随即存储数据存储（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准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AT89C52单片机适合与许多较为复杂控制应用场合。

AT89C52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，片内震荡器及时钟电路。

同时，AT89C52可降至OHZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节点工作模式。

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

掉电方式保存RAM中的内容，但震荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个部件复位。

2.1.2AT89C52主要性能参数

AT89C52单片机与MCS-51产品指令和引脚兼容，内部含有8K字节可擦写FALSH闪存，1000次擦写周期。

同时具有全静态操作：

OHZ-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15位定时/计数器，8个中断源，可编程串行UART通道的功能部件。

2.1.3引脚功能说明

引脚图如图2.1所示：

图2.1AT89C52单片机引