PAGE鄭州大學(xué)西亞斯國(guó)際學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師周曉平職稱講師學(xué)生姓名何猛學(xué)號(hào)20111521136專業(yè)電子信息工程班級(jí)1班院(系)電子信息工程學(xué)院完成時(shí)間2015年3月28日PAGEII數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要近年來(lái),由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展,錄音與播放系統(tǒng)越來(lái)越多地運(yùn)用到人們的生活,隨著語(yǔ)音通信技術(shù)在交通、通信等方面的應(yīng)用及電子消費(fèi)的不斷繁榮,具備錄放音系統(tǒng)的電子產(chǎn)品在我們的日常生活中的使用率也在日益增長(zhǎng),在一些常見(jiàn)的電子產(chǎn)品加入錄放音功能可以使用戶使用起來(lái)更加方便。在許多情況下數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)需要和單片機(jī)結(jié)合起來(lái),雖然模擬化處理系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音的錄放功能,但是往往效果不是很理想。本文通過(guò)對(duì)多種錄音與播放系統(tǒng)的方案進(jìn)行分析,最終選定用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)。本系統(tǒng)的主要控制芯片采用的是以MCS-51為核心的STC89C52單片機(jī),用美國(guó)公司生產(chǎn)的ISD4004芯片來(lái)作為系統(tǒng)的語(yǔ)音存儲(chǔ)和播放芯片,把擁有音頻集成功放的LM386作為功率放大芯片。本次設(shè)計(jì)的硬件電路主要有主控電路的設(shè)計(jì)、語(yǔ)音處理電路的設(shè)計(jì)、音頻放大電路的設(shè)計(jì)和按鍵控制電路的設(shè)計(jì)等。本文先對(duì)要采用的主要芯片以及各個(gè)模塊進(jìn)行分析,選定之后分別對(duì)電路模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),最后進(jìn)行總結(jié)。本設(shè)計(jì)主要完成了錄音與播放系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),能夠?qū)崿F(xiàn)8至16分鐘的錄音,自動(dòng)刪除、新的錄音覆蓋掉舊的錄音等功能。關(guān)鍵詞STC89C52ISD4004數(shù)碼錄音與播放THEDESIGNOFTHEDIGITALRECORDINGANDPLAYBACKSYSTEMABSTRACTInrecentyears,duetotherapiddevelopmentofelectronictechnology,therecordingandplaybacksystemareincreasinglyappliedtopeople'slives,withthevoicecommunicationtechnicalapplicationinaspectssuchastransportation,communicationsandconsumerelectronicsrisingprosperity,peopleonaproductwiththedigitalrecordingandplaybacksystemdemandisgrowing,insomeofthecommonelectronicproductsaddvoicefunctionenablesusersmoreconvenient.Inmanycasesthedigitalrecordingandplaybacksystemneedstobecombinedwithsinglechipmicrocomputer,conventionalanalogofvoiceprocessingsystemstoachievestorageandplaybackofvoice,buttolittleavail.ThesystemofthemaincontrolchipusedinSTC89C52single-chipmicrocomputerMCS-51asthecore,usingtheISD4004chipasasystemofspeechstorageandplaybackchip,LM386asamplifierchip.Thedesignofthehardwarecircuitmainlyincludethedesignoftheoutputcircuit,storagecircuitdesign,thekeycontrolcircuitdesign,etc.Thisarticlefirsttotakethemainchipsandmodulesisanalyzed,afterselectedrespectivelytohardwaredesignandsoftwaredesignofcircuitmodule,finallysummarized.Thisdesignismainlycompletedtherecordingandplaybacksystemhardwaredesignandsoftwaredesign,canachieve8minutesofrecording,automaticdeletion,newrecordingoverwritingtheoldrecordings,andotherfunctions.KEYWORDSSTC89C52ISD4004Digitalrecordingandplayba目錄中文摘要I英文摘要II1緒論11.1數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的作用和意義11.2數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的發(fā)展12系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)與論證32.1主控模塊的方案選定32.2語(yǔ)音模塊的方案選定42.3電源模塊的方案選定42.4系統(tǒng)最終方案的選定53系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)63.1主控電路的設(shè)計(jì)63.1.1STC89C52的簡(jiǎn)介63.1.2STC89C52的電路設(shè)計(jì)83.2語(yǔ)音處理電路的設(shè)計(jì)93.3音頻放大電路的設(shè)計(jì)113.4鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì)124系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)144.1程序的流程圖設(shè)計(jì)144.2主程序155制作與調(diào)試20致謝21參考文獻(xiàn)22附錄231PAGE25緒論1.1數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的作用和意義隨著科技的不斷發(fā)展和集成電路的不斷應(yīng)用,語(yǔ)音系統(tǒng)更多地被運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域中,除了工業(yè)、通信、交通等傳統(tǒng)領(lǐng)域,生活領(lǐng)域現(xiàn)在也是語(yǔ)音處理系統(tǒng)蓬勃發(fā)展的方面,人們的生活中也充滿了裝有語(yǔ)音系統(tǒng)的家電和電子產(chǎn)品。語(yǔ)音錄放系統(tǒng)從被發(fā)明以來(lái)一直為我們的生活提供了各種娛樂(lè)和便利,比如以前我們生活中常用的復(fù)讀機(jī)不僅為我們?cè)趯W(xué)習(xí)上提供了很大的便利,還豐富了我們的業(yè)余生活,還有錄音筆能夠記錄下很多重要的談話內(nèi)容,保存了很多有利的證據(jù)。隨著語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展,語(yǔ)音系統(tǒng)也由原來(lái)簡(jiǎn)單的錄放功能逐漸發(fā)展為語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音控制等方面。近年來(lái)隨著電子產(chǎn)品的繁榮發(fā)展和語(yǔ)音控制功能逐漸被廣泛應(yīng)用到很多領(lǐng)域,人類的生活已經(jīng)越來(lái)越方便和智能化,我們常用的手機(jī)上很多功能都通過(guò)語(yǔ)音來(lái)實(shí)現(xiàn),比如手機(jī)上的語(yǔ)音查詢功能,想要搜索什么資料直接按住相應(yīng)功能鍵然后說(shuō)出自己想要搜索的東西即可,還可以直接通過(guò)打開(kāi)手機(jī)上的音樂(lè)播放器等應(yīng)用,不僅是手機(jī),還有很多電子產(chǎn)品的操作都可以通過(guò)語(yǔ)音直接控制,語(yǔ)音系統(tǒng)與電子產(chǎn)品的結(jié)合極大地提供了用戶對(duì)電子產(chǎn)品的體驗(yàn)程度,加強(qiáng)了人機(jī)交流,語(yǔ)音控制功能是一項(xiàng)革命性的創(chuàng)新技術(shù)。同時(shí)語(yǔ)音服務(wù)行業(yè)也越來(lái)越受到青睞,被應(yīng)用到各種電子語(yǔ)音提示、手機(jī)語(yǔ)音服務(wù)、安保系統(tǒng)以及應(yīng)答系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。未來(lái)人們會(huì)需求更多語(yǔ)音系統(tǒng)的產(chǎn)品,我們甚至可以語(yǔ)音控制電視機(jī)等家電的開(kāi)關(guān),語(yǔ)音處理系統(tǒng)發(fā)展的潛力仍是巨大的。1.2數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的發(fā)展自古以來(lái)人類溝通的主要工具是語(yǔ)音交流,語(yǔ)言是促進(jìn)人類溝通的最有效手段,語(yǔ)音一直是人類歷史研究的方向。1877年,美國(guó)人愛(ài)迪生發(fā)明了世界第一臺(tái)機(jī)械式留聲機(jī),首次實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放功能。過(guò)去人類研究語(yǔ)音,對(duì)語(yǔ)音的記錄、存儲(chǔ)和播放都是利用磁帶來(lái)完成的,但是這種方法已經(jīng)很落后了而且使用這種錄放音方法制造的電子產(chǎn)品體積大、性能差,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足人們的需求了。單片機(jī)語(yǔ)音錄放系統(tǒng)就是以數(shù)字電路為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)錄音、存儲(chǔ)、播放等功能的?，F(xiàn)在很多應(yīng)用程序中,將語(yǔ)音處理系統(tǒng)與單片機(jī)有效結(jié)合起來(lái)能夠更好地滿足產(chǎn)品的需求。單片機(jī)具有很多其他芯片沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn),體積小、擴(kuò)展靈活、高性價(jià)比、高可靠性、控制功能強(qiáng)和功耗低等?？梢哉f(shuō)我們?nèi)粘Ｉ钪袔缀趺考娮赢a(chǎn)品中都離不開(kāi)單片機(jī)的應(yīng)用,單片是最簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī),也可以說(shuō)是應(yīng)用數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。平常用到的手機(jī)、電腦、家用電器等產(chǎn)品中配有單片機(jī),單片機(jī)在語(yǔ)音錄放系統(tǒng)發(fā)揮出重大的作用。未來(lái)以單片機(jī)為核心語(yǔ)音錄放系統(tǒng)會(huì)朝著微型化、性能強(qiáng)、穩(wěn)定性強(qiáng)和智能化的方向繼續(xù)發(fā)展。本設(shè)計(jì)正是符合了未來(lái)語(yǔ)音錄放系統(tǒng)的這種趨勢(shì),采用功能強(qiáng)大的STC89C52單片機(jī)作為主控制芯片,選用美國(guó)芯片ISD4004作為該設(shè)計(jì)的語(yǔ)音存儲(chǔ)和播放芯片,LM386作為音頻功率放大器,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的基于單片機(jī)的數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的硬件電路主要有主控電路的設(shè)計(jì)、語(yǔ)音處理電路的設(shè)計(jì)、音頻放大電路的設(shè)計(jì)和按鍵電路的設(shè)計(jì)等。本文先對(duì)要采用的主要芯片以及各個(gè)模塊進(jìn)行分析,選定之后分別對(duì)電路模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),最后進(jìn)行總結(jié)。系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)與論證本次數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的主要模塊可以分為主控模塊、語(yǔ)音模塊和電源模塊等幾個(gè)主要部分,每個(gè)部分都有其需要處理的不同工作,把主控模塊作為系統(tǒng)的中央處理部分,可以協(xié)調(diào)其他模塊一起工作,語(yǔ)音模塊負(fù)責(zé)把現(xiàn)場(chǎng)的模擬語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)和播放等功能,電源模塊主要為系統(tǒng)提供電源,保證整個(gè)系統(tǒng)能夠順利運(yùn)行。2.1主控模塊的方案選定方案（一）:選用AT89C52作為系統(tǒng)的主控芯片，AT89C52是一個(gè)低電壓、高性能CMOS的8位單片機(jī),芯片內(nèi)部集成了8K的Flash，外加8K的ROM存儲(chǔ)空間，此外AT89C52有40個(gè)引腳,2個(gè)讀寫(xiě)口線,3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,32個(gè)外部雙向輸入/輸出端口,其指令系統(tǒng)還兼容了MCS-51指令系統(tǒng),具有強(qiáng)大的處理功能,存儲(chǔ)空間較大，且存取速度快的優(yōu)點(diǎn),在電子行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。但是AT89C52單片機(jī)也不是萬(wàn)能的,不能實(shí)現(xiàn)ISP在線編程的功能，這樣的話就會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)調(diào)試的難度,降低開(kāi)發(fā)效率,同時(shí)因?yàn)橐啻握{(diào)試所以難免會(huì)反復(fù)插拔芯片,這樣就很容易對(duì)芯片產(chǎn)生不良影響。方案(二):選用80C51作為系統(tǒng)的主控芯片,80C51屬于MCS-51系列單片,有兩個(gè)外部中斷,兩個(gè)定時(shí)器中斷,兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器,四個(gè)8位并行輸入口。51單片機(jī)現(xiàn)在是我國(guó)目前應(yīng)用比較多的單片機(jī)，也是一種最基礎(chǔ)的單片機(jī),我們學(xué)習(xí)用的教材上也是選用51單片機(jī)作為講解。雖然51單片機(jī)也在不斷提高其功能,但是在DSP處理能力方面比較弱，而且需要改善處理復(fù)雜數(shù)據(jù)的能力，同時(shí)51單片機(jī)集成化程度不高,所以也放棄這個(gè)方案。方案(三):選用STC89C52作為系統(tǒng)的主控芯片，STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K字節(jié)Flash,512字節(jié)RAM,3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,4個(gè)外部中斷,32位I/O口線,存儲(chǔ)空間極大，且存儲(chǔ)速度快。STC89C52在以MCS-51為核心的基礎(chǔ)上做了大量的改善后使得其具備了更加豐富的的功能。STC89C52單片機(jī)不但能夠?qū)崿F(xiàn)AT89C52的所有功能,而且提供ISP在線編程的功能，這樣就有利整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，提高開(kāi)發(fā)效率,同時(shí)在調(diào)試過(guò)程中不用多次的插拔芯片，能夠很好地保護(hù)到芯片。綜上所述，再考慮到本次數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)的功能和要滿足的各項(xiàng)性能指標(biāo),且需要對(duì)程序等進(jìn)行多次調(diào)試。最終選定方案三，選用STC89C52作為系統(tǒng)的主控芯片。2.2語(yǔ)音模塊的方案選定方案(一):選用單片機(jī)編寫(xiě)錄放音程序配合揚(yáng)聲器的方式實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音系統(tǒng)的錄放音功能,這種方法可以降低制作成本,同時(shí)因?yàn)闇p少了芯片的使用所以也降低了系統(tǒng)的整體功耗,但是這樣的話會(huì)造成系統(tǒng)內(nèi)部的延遲,這種方法會(huì)對(duì)系統(tǒng)整體效果造成一定的不良影響,所以放棄這個(gè)方案。方案(二):選用專門的語(yǔ)音芯片WTB015語(yǔ)音芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)錄放音功能,WTB015是一款制作成本低且?guī)в幸纛l合成器的語(yǔ)音處理芯片,工業(yè)性能強(qiáng),能夠在多種場(chǎng)合下工作,有PWM和DAC兩種語(yǔ)音輸出方式,內(nèi)部資源包括EPROM、定時(shí)器、RAM、時(shí)鐘發(fā)生器和I/O端口等。WTB015不僅具有串口控制模式、并口控制模式、按鍵控制模式和按鍵組合控制模式等多種工作模式,同時(shí)擁有自動(dòng)休眠功能以大大降低功耗。但是WTB芯片存儲(chǔ)的錄音時(shí)間較短,而且音質(zhì)有所欠缺,因此也不采用該方案。方案(三):選用功能強(qiáng)大的ISD4004語(yǔ)音芯片,該芯片由美國(guó)公司出品,正常情況下錄放時(shí)間為8至16分鐘,錄音周期為10萬(wàn)次,ISD4004擁有控制錄音和邊緣/電平觸發(fā)兩種放音控制,芯片采用CMOS工藝,內(nèi)含音頻放大器、自動(dòng)增益控制、防混淆濾波器、振蕩器和平滑濾波器等,可在斷電情況下保存信息100年,音質(zhì)高,而且該芯片還具有功耗低、自然地語(yǔ)音還原技術(shù)、抗干擾能力強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn),適用于普通便攜式的電子產(chǎn)品中,能夠滿足該系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)語(yǔ)音芯片的一切要求。綜上所述，結(jié)合實(shí)際需要,為了錄音時(shí)間足夠長(zhǎng)且音質(zhì)高,本系統(tǒng)的語(yǔ)音模塊選定第三種方案，選用美國(guó)出品的語(yǔ)音芯片ISD4004實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的錄放音功能。2.3電源模塊的方案選定方案(一):將正常的室內(nèi)電壓進(jìn)行變壓和整流處理后為錄放系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定的5V電壓,這種方法可以節(jié)約成本,而且電壓十分穩(wěn)定,可以提高系統(tǒng)的總體穩(wěn)定性,但是這樣就限制了供電的環(huán)境,語(yǔ)音錄放系統(tǒng)現(xiàn)在多用于移動(dòng)設(shè)備和便攜式的電子產(chǎn)品中,這樣就嚴(yán)重限定了語(yǔ)音錄放系統(tǒng)的使用范圍,所以不采用這個(gè)方案。方案(二):采用兩個(gè)獨(dú)立電源分別給不同的模塊供電,這樣也能保證電壓的穩(wěn)定,使系統(tǒng)總體穩(wěn)定,但是多個(gè)電源方案不僅會(huì)加大功耗而且會(huì)大大加重系統(tǒng)整體的重量,不利于攜帶,會(huì)影響帶有錄放音電子產(chǎn)品的使用情況。方案(三):采用直接由普通5號(hào)電池構(gòu)成的單電源供電方法,經(jīng)過(guò)測(cè)試三節(jié)電池同時(shí)給多個(gè)模塊供電,同樣能確保系統(tǒng)整體的正常運(yùn)行,滿足整體系統(tǒng)的供電需求,不僅解決了多個(gè)電源造成系統(tǒng)加大加重的問(wèn)題,而且使系統(tǒng)的使用范圍不再受到限制,該方案符合本設(shè)計(jì)的要求。綜上所述,考慮到本系統(tǒng)的使用范圍以及多用于移動(dòng)電子產(chǎn)品中,選定方案三,采用電池構(gòu)成的單電源供電方法。2.4系統(tǒng)最終方案的選定通過(guò)以上論證本系統(tǒng)最終選用如下方案:采用STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片。采用功能強(qiáng)大的ISD4004語(yǔ)音芯片作為語(yǔ)音模塊。采用由普通電池構(gòu)成的單電源進(jìn)行整體供電。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)是采用功能強(qiáng)大的STC89C52單片機(jī)作為主控制芯片,使主控電路能接收來(lái)自各模塊的信號(hào)并發(fā)出指令信號(hào)從而有效控制其他電路,協(xié)調(diào)各電路共同工作,語(yǔ)音處理電路以ISD4004芯片為核心,實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的記錄、存儲(chǔ)和播放,音頻放大電路以LM386為核心,能夠進(jìn)行三級(jí)放大,加上按鍵電路的設(shè)計(jì),完成了一個(gè)完整的基于單片機(jī)的數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì),最終能夠?qū)崿F(xiàn)錄音8至16分鐘,新錄音可以覆蓋舊錄音的功能。主控電路的設(shè)計(jì)STC89C52的簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)選用的主控芯片STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一個(gè)基于51內(nèi)核的8位單片機(jī)。STC89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)置通用8位中央處理器，同時(shí)在片內(nèi)集成了Flash閃存存儲(chǔ)器單元，正因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了上述的諸多功能部分，STC89C52單片機(jī)以其強(qiáng)大的功能優(yōu)勢(shì)，能較好的適用于各類復(fù)雜的控制應(yīng)用場(chǎng)合。STC89C52系列單片機(jī)都采用40腳的封裝形式，在其40個(gè)引腳中包含了32個(gè)通用的輸入輸出端口，能靈活配置在各種控制場(chǎng)合；還包含了2個(gè)外部中斷端口，能實(shí)現(xiàn)各控制系統(tǒng)的中斷處理過(guò)程；同時(shí)還包括了3個(gè)16位的定時(shí)器（計(jì)數(shù)器），能實(shí)現(xiàn)各種精確的定時(shí)計(jì)數(shù)功能；2個(gè)全雙工通信端口，能實(shí)現(xiàn)全雙工通信；以及包含了2個(gè)讀寫(xiě)端口。其引腳圖如圖3.1所示。圖3.1STC89C52引腳分布圖器件參數(shù):1.增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.2.工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機(jī)）/3.8V～2.0V（3V單片機(jī)）3.工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz4.用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)5.片上集成512字節(jié)RAM6.通用I/O口（32個(gè)），復(fù)位后為：P0/P1/P2/P3是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。7.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過(guò)串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片8.具有EEPROM功能9.共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T210.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒11.通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART12.工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)）13.PDIP封裝STC89C52的電路設(shè)計(jì)主控電路以STC89C52單片機(jī)為核心控制器，接收來(lái)自各模塊的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行處理,然后將需要執(zhí)行的命令信號(hào)再發(fā)往各模塊,主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)模塊的共同工作,主控電路如圖3.2所示。圖3.2主控電路的設(shè)計(jì)主控電路的構(gòu)成主要還包括晶振電路,STC89C52單片機(jī)內(nèi)部集成了一個(gè)振蕩電路，因此只需把一個(gè)振蕩晶體作為系統(tǒng)振蕩源接在單片機(jī)外部，單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路就能和振蕩晶體構(gòu)成一個(gè)晶振電路,晶振電路能夠產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。晶振電路是主控電路中一個(gè)非常重要的部分,因?yàn)榫w振蕩的頻率可以決定STC89C52單片機(jī)的工作速率。此外電路中的兩個(gè)電容C2，C3主要起到協(xié)助振蕩器起振和微調(diào)振蕩頻率的作用。晶振電路如圖3.3所示。圖3.3晶振電路語(yǔ)音處理電路的設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大的ISD4004語(yǔ)音芯片,該芯片由美國(guó)ISD公司出品,正常情況下錄放時(shí)間為8至16分鐘,錄音周期為10萬(wàn)次,ISD4004擁有控制錄音和邊緣/電平觸發(fā)兩種放音控制,芯片采用CMOS工藝,內(nèi)含音頻放大器、自動(dòng)增益控制、防混淆濾波器、振蕩器和平滑濾波器等,可在斷電情況下保存信息100年,音質(zhì)高,而且該芯片還具有功耗低、自然地語(yǔ)音還原技術(shù)、抗干擾能力強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)。其引腳圖如圖3.4所示。ISD4004語(yǔ)音芯片的基本技術(shù)指標(biāo)如下：工作電源：+5V；工作電流：15mA；待機(jī)電流：0.5uA；信噪比：S/N=43dB；錄音時(shí)間長(zhǎng)度：20s；可分段數(shù)：160段；每段時(shí)間長(zhǎng)度：20s/160段=0.125s/段；錄放次數(shù)：10萬(wàn)次以上圖3.4ISD4004引腳圖語(yǔ)音處理電路的設(shè)計(jì)以美國(guó)出品的ISD4004為語(yǔ)音存儲(chǔ)和播放芯片來(lái)處理語(yǔ)音信號(hào),使用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù),無(wú)需經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換和壓縮,直接將模擬化的語(yǔ)音信號(hào)存入片內(nèi)存儲(chǔ)器,能夠更自然地還原聲音和聲調(diào),減少聲音誤差。ISD4004芯片主要工作于SPI串行接口,其錄音、放音等功能主要依靠SPI控制寄存器來(lái)控制。語(yǔ)音處理電路如圖3.5所示。圖3.5語(yǔ)音處理電路音頻放大電路的設(shè)計(jì)LM386是美國(guó)公司生產(chǎn)的音頻功率放大器,是一種音頻集成功放,內(nèi)部是一個(gè)三級(jí)放大電路,第一級(jí)是差分放大電路,第二級(jí)是共射放大電路,第三級(jí)中的PNP型管與NPN型管構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。LM386一般適用于低電壓的產(chǎn)品中,例如像錄音機(jī)和收音機(jī)之中。LM386的封裝形式主要有貼片式和塑封8引線雙列直插式。LM386還具有總諧波失真小、電源電壓范圍大、外圍元件少和自身功耗低等優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到其外接元件最少的目的,通常電壓增益內(nèi)置為20,電壓增益可調(diào)范圍在20-200之間,如果外接一個(gè)電容和電阻于1腳和8腳之間就可以將電壓增益調(diào)至最大的200。LM386的靜態(tài)功耗很低,可以用電池供電。LM386原理圖如圖3.6所示。圖3.6LM386原理圖本設(shè)計(jì)中模擬語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)ISD4004語(yǔ)音芯片處理后輸出的語(yǔ)音信號(hào)十分微弱,微弱到無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，為了能夠正常驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器,所以要加一個(gè)LM386音頻功率放大器在語(yǔ)音芯片和揚(yáng)聲器之間。該音頻放大電路就是以LM386功率放大器為核心再配合一些電阻電容構(gòu)成的,將語(yǔ)音芯片輸出的信號(hào)進(jìn)行多級(jí)放大然后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲,這種功放電路的優(yōu)點(diǎn)就是噪音比較小,放大效果比較好。音頻放大電路如圖3.7所示。圖3.7音頻放大電路鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì)本數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)由于一些因素的限制只設(shè)計(jì)了一些相對(duì)簡(jiǎn)單的功能,所以鍵盤(pán)的按鍵也比較簡(jiǎn)單,只有錄音按鍵(S1)和放音按鍵(S2),打開(kāi)開(kāi)關(guān)電源后按下S1即可錄音,再次按下S1結(jié)束錄音,接著按下S2則播放剛才的錄音。該設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立式鍵盤(pán)，獨(dú)立式鍵盤(pán)最大的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單,不需要編碼,容易識(shí)別和操作,但是這種獨(dú)立式鍵盤(pán)也有它的缺點(diǎn),主要是因?yàn)檎加玫馁Y源較多,不過(guò)由于本設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)很簡(jiǎn)單,按鍵很少,就可以忽略這個(gè)問(wèn)題了。鍵盤(pán)電路如圖3.8所示。圖3.8鍵盤(pán)電路系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程序的流程圖設(shè)計(jì)圖4.1程序流程圖首先系統(tǒng)進(jìn)行初始化,然后掃描鍵盤(pán),系統(tǒng)通過(guò)掃描鍵盤(pán)會(huì)識(shí)別出是否有鍵按下并區(qū)別出是錄音鍵還是放音鍵,根據(jù)按下的錄放音鍵單片機(jī)出發(fā)出相應(yīng)的錄放執(zhí)行信號(hào),ISD4004語(yǔ)音芯片接收到指令信號(hào)后執(zhí)行相應(yīng)的操作,如果中途不停止錄音或放音,當(dāng)錄放音超過(guò)16分鐘則系統(tǒng)自動(dòng)停止錄放音。程序流程圖如圖4.1所示。4.2主程序#include<reg52.h>sbitisd4004_mosi=P2^1;//masteroutslavein,isd4004串行數(shù)據(jù)輸入端sbitisd4004_sclk=P2^3;//ISD的時(shí)鐘輸入端sbitisd4004_cs=P2^2;//片選(SS)此端為低,即向該ISD4004芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平sbitisd4004_int=P2^0;//ISD4004溢出，當(dāng)為0時(shí)為溢出sbitrecord_key=P1^2;//定義控制錄音的按鍵sbitplay_key=P1^3;//定義控制放音的按鍵voiddelay_50us(unsignedintt);//延時(shí)50*T微妙函數(shù)的聲明voiddelay_3us();//3US的延時(shí)程序voidsend_isd4004(unsignedcharvalue);//向ISD4004發(fā)送數(shù)據(jù)voidisd4004_stopmode();//向SID4004發(fā)送0X30，讓ISD4004停止工作voidisd4004_powerdown();//向ISD4004發(fā)送0X10,使ISD4004發(fā)送數(shù)voidisd4004_powerup();//向ISD4004發(fā)送0X20,使ISD4004上電voidisd4004_record();//操作ISD4004錄音voidisd4004_play();//放音voidrecord_deal();//錄音處理voidplay_deal();//放音音處理unsignedcharflag1=0,flag2=0,flag3=0,flag4=0;////**************主程序******************//voidmain(){P2=0XFF;while(1){play_deal();record_deal();}}//**********************************************************************//子程序名：voidplay_deal()//功能：放音音處理//入口：//影響資源:voidplay_deal(){isd4004_int=1;if(isd4004_int==1){play_key=1;if(play_key==0){ switch(flag2){case0:isd4004_play();flag1=0;break;}}}while(play_key==0);}//**********************************************************************//子程序名：voidrecord_deal()//功能：錄音處理//入口：//影響資源:voidrecord_deal(){isd4004_int=1;//判斷ISD4004是否溢出if(isd4004_int==1)//溢出后不能在錄音{record_key=1;if(record_key==0){switch(flag4){case0:isd4004_record();flag3=0;break;}}}else{if(flag3==0){isd4004_powerdown();flag3=1;}}while(record_key==0);//等待按鍵釋放}//***************************************************************************//子程序名：voidisd4004_play()//功能：放音//入口：//影響資源:voidisd4004_play(){isd4004_powerup();//發(fā)送上電命令delay_50us(600);//上電后延時(shí)大于25毫秒isd4004_cs=0;send_isd4004(0xa0);//發(fā)送放音地址的低8位send_isd4004(0x00);//發(fā)送放音地址的高8位send_isd4004(0xe0);//發(fā)送SETPLAY指令，指令形式：11100XXXdelay_3us();isd4004_cs=1;delay_3us();isd4004_cs=0;send_isd4004(0xf0);//送PLAY指令，形式：11110XXXisd4004_cs=1;}//***************************************************************************//子程序名：voidisd4004_record()//功能：操作ISD4004錄音//入口：//影響資源:avoidisd4004_record(){isd4004_powerup();//調(diào)用ISD4004上電程序delay_50us(600);//上電后延時(shí)至少25毫秒isd4004_cs=0;send_isd4004(0xa0);//發(fā)送錄音地址的低8位，錄音地址范圍：00A0-0A15send_isd4004(0x00);//發(fā)送錄音地址的高8位send_isd4004(0xa0);//發(fā)送SETREC指令，10100XXXisd4004_cs=1;delay_3us();isd4004_cs=0;send_isd4004(0xb0);//發(fā)送REC指令10110XXXisd4004_cs=1;}//***************************************************************************//子程序名：voidisd4004_powerup()//功能：向ISD4004發(fā)送0X20,使ISD4004上電//入口：//影響資源：Avoidisd4004_powerup(){isd4004_cs=0;send_isd4004(0x20);isd4004_cs=1;}//***************************************************************************//子程序名：voidisd4004_powerdown()//功能：向ISD4004發(fā)送0X10,使ISD4004發(fā)送數(shù)據(jù)//入口：//影響資源：Avoidisd4004_powerdown(){isd4004_cs=0;delay_3us();send_isd4004(0x10);isd4004_cs=1;}//**************************************************************************//子程序名稱：voidisd4004_stopmode()//功能：向SID4004發(fā)送0X30，讓ISD4004停止工作voidisd4004_stopmode(){isd4004_cs=0;delay_3us();send_isd4004(0x30);isd4004_cs=1;}/***************************************************************************;子程序名：voidsend_isd4004(unsignedchardate):;功能：向ISD4004發(fā)送數(shù)據(jù);入口：A;影響資源：R7*/voidsend_isd4004(unsignedcharvalue){unsignedchari;isd4004_mosi=0;isd4004_sclk=0;for(i=0;i<8;i++){isd4004_sclk=0;if((value&0x01)==1){isd4004_mosi=1;}else{isd4004_mosi=0;}delay_3us();isd4004_sclk=1;delay_3us();value>>=1;}}//***********************************************