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基于51单片机录音笔设计-毕业论文(设计).doc
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基于51单片机录音笔设计-毕业论文(设计).doc
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课程设计报告
课程名称:智能仪器课程设计
题 目:基于51单片机录音笔设计
学 院: 系:过程装备与测控工程
专 业: 测控技术与仪器
班 级: 测仪101
1
目录
摘要 ........................................................................................................................2
1 语音录放系统总体设计及主要芯片说明..............................................................3
1.1 总体方案论证 ................................................................................................3
1.2 器件选择........................................................................................................3
1.2.1 单片机的选择 ..........................................................................................3
1.2.2 语音芯片选择 ..........................................................................................3
1.3 STC89C52 芯片说明 .......................................................................................4
1.3.1 STC89C52 的功能特性概述 ......................................................................4
1.4 ISD1420 语音芯片 ..........................................................................................4
1.4.1 ISD1420 的引脚功能 .................................................................................5
1.4.2 ISD1420 的操作模式 .................................................................................5
1.4.3 ISD1420 的应用电路 .................................................................................8
1.5 LM386 集成功率放大器芯片说明 ...................................................................8
1.5.1 LM386 电子特性 .......................................................................................8
1.5.2 LM386 的引脚说明 ...................................................................................9
2 硬件电路设计 .....................................................................................................10
2.1 系统硬件电路总体设计 ................................................................................10
2.2 STC89C51 的外围电路设计 ..........................................................................10
2.2.1 晶振电路设计.........................................................................................10
2.2.2 复位电路设计.........................................................................................11
2.3 语音电路设计 ..............................................................................................12
2.4 功放电路设计 ..............................................................................................13
3 语音录放系统软件设计 .....................................................................................15
3.1. 主要变量说明 ............................................................................................15
3.2. 主程序工作原理及流程图 ..........................................................................15
3.3. 子程序流程图及代码 .................................................................................17
3.3.1 录音子程序 ............................................................................................17
3.3.2 放音子程序 ............................................................................................18
3.4. 程序代码: ................................................................................................18
结束语 ...................................................................................................................21
附录 1....................................................................................................................22
2
摘要
在社会高 速 发展的今 天 , 由于人们 生 活学习工 作 的 需要,录 音 设备在现 在 起着至关重 要
的作用。在智能仪 器 仪表或自 动 控 制设备中 ,增加语 音 功能能极大 地 提高人机 界 面的友好 性 ,
方便用户 操 作。目前 语 音 服务行业 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。在许 多 场合,设计 者 需要
将语音系 统 和单片机 结 合 在一起学 习 和了解录 音 设 备的原理 和 结构,并 且 学习如何将 语 音合
成、语音 识 别、语音 存 储 和回放技 术 和单片机 结 合 在一起。
常规的模 拟 化语音处 理 系 统能实现 语 音的存储 与 回 放功能, 但 效果不是 很 好。通过探 索
决 定 采 用 Flash 单 片 机 STC89C52 及 数 码 语 音 芯 片 ISD1420 组 成 的 数 字 化 的 语 音 存 储 与 回 放
系统。单 片 机是系统 的 控 制中心, 它 主要实现 一 方 面控制按 键 识别和功 能 选择;另一 方 面控
制 ISD1420 语音芯 片 的录音和放 音 过程,实 现 语音的存 储 和回放。首 先 给出了系 统 的硬件电
路,接着 结 合硬件电 路 编 写了录、 放 音控制程 序 , 最后,对 本 设计进行 总 结与展望。
关键词:STC89C52 单片机 ISD1420 语音芯片 语音存储
3
1 语音录放系统总体设计及主要芯片说明
1.1 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 。系统主要由单片机 STC89C51、 AD574、 DAC0832
及闪速存 储 器 AT29C040 组 成 。其原理 图 如图 1-1 所 示 。声音 通 过 MIC 转换 成 微 弱的电信 号 ,
经专用的 音 频前置放 大 器 放大后, 由 带通滤波 器 滤 波,输出 的 信号经 A/D 转换送入 单 片机。
单片机控 制 将数字信 号 存 储在存储 器 中,在需 要 放 音时,单 片 机控制数 字 信号从存储 器 中读
出,经 D/A 转换后 输 出。这 种方法过程 简 单,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 与 专 用的语音 处 理芯片 ISD1420 设计 实 现语音存储 与 回放,实
现语音的 整 段录放。 该 系 统采用语 音 芯片处理 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。下面 , 就针对此 方 案做具体的 介 绍。
1.2 器件选择
1.2.1 单片机的选择
单片机是 一 种集成电 路 芯 片,是采 用 超大规模 集 成 电路技术 把 具有数据 处 理能力的中 央
处理器 CPU、随机存储 器 RAM、只读存 储 器 ROM、多种 I/O 口 和 中断系统 、定时 器 /计 时器
等功能(可 能 还 包括显示驱动 电 路 、脉宽调制 电 路 、模拟多路转 换 器 、A/D 转 换 器 等电路)
集成到一 块 硅片上构 成 的 一个小而 完 善的计算 机 系 统。
在 这 里 考 虑 到 以 后 的 扩 展 , 本 次 设 计 选 择 了 扩 展 接 口 较 多 的 STC89C52, 以 便 在 需 要 的
时候能够 升 级而扩展 其 他 的功能。
1.2.2 语音芯片选择
语音芯片 又 称语音 IC,又被叫做 声 音芯片。芯 片 的录音功能 包 括 ADC 和 DAC 两个过程 ,
都是由芯 片 本身完成 的 , 包括语音 数 据的采集 、 分 析、压缩 、 存储、等 步 骤。它能够 将 语音
信 号 通 过 采 样 转 化 为 数 字 , 存 储 在 IC 的 ROM 中,再通过电路将 ROM 中的数字还原成语音
信号;而 语 音芯片放 音 功 能实质上 是 一个 DAC 过 程 。
语音芯片 根 据集成电 路 类 型来分, 凡 是与声音 有 关 系的集成 电 路被统称 为 语音芯片, 但
是在语音 芯 片的大类 型 中 ,又被分为 语 音 IC( 这里应该 叫 成 Speech IC)、音乐 IC(这里应 该
叫成 Music IC) 两 种 。目前, 在 市场上使 用 较为普遍的 语 音芯片如 表 1-1 所示。
4
表 1-1 常用 语 音芯片对 比 表
项目
TE6310
TE6332
ISD1420
ISD2560
语音长度
10s
32s
20s
60
采样频率 ( kHz)
6.4
4~6.4
6.4
8
放音触发
放音触发
无
边缘/电平
电平
工作电压 ( V)
4.5~5.5
2.7~3.3
4.5~5.5
4.5~5.5
工作电流 ( mA)
30
45
30
30
静态电流 ( μA)
2
无
10
10
MIC 前 置
是
否
否
否
由上表可 以 看出,ISD1420 语音芯 片 的语音长度 较 长,工作 电 流和电压 也 符 合要求。 因
此,本次 设 计将采用 ISD1420 作 为系统的 语 音 处理芯片 参 与工作。
1.3 STC89C52 芯片说明
STC89C52 是 STC 公 司 生产的一 种 低功耗、 高 性 能 CMOS8 位微 控 制器,具有 8K 在 系 统可
编 程 Flash 存 储 器 。 STC89C52 使 用 经 典 的 MCS-51 内核 , 但 做 了 很 多 的 改 进 使 得 芯 片 具 有 传
统 51 单 片 机不具备 的 功能。在单 芯 片上,拥 有 灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可 编程 Flash, 使得
STC89C52 为众多 嵌 入 式控制应 用 系统提供 高 灵活、超有 效 的解决方 案 。 具有以下 标 准功能:
8k 字 节 Flash,512 字 节 RAM, 32 位 I/O 口线,看 门 狗定时器, 内 置 4KB EEPROM, MAX810 复
位电路, 3 个 16 位定时器 /计 数 器,4 个外部中 断 ,一个 7 向量 4 级中 断 结构(兼容 传 统 51
的 5 向 量 2 级 中 断结构), 全双工串 行 口。另外 STC89C52 可 降 至 0Hz 静 态 逻辑操作 , 支持 2
种软件可 选 择节电模 式 。 空闲模式 下 ,CPU 停 止工作, 允 许 RAM、 定时器/计数 器 、串口、 中
断 继 续 工 作 。 掉 电 保 护 方 式 下 , RAM 内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直
到下一个 中 断或硬件 复 位 为止。最高运作频 率 35MHz,6T/12T 可选。因 为 功能强大 。STC89C52
单片机适 合 于许多较 为 复 杂控制应 用 场合。
1.3.1 STC89C52 的功能特性概述
具有以下标准功 能 : 8k 字节 Flash, 512 字节 RAM, 32 位 I/O 口线,看门 狗 定 时 器 , 内
置 4KB EEPROM, MAX810 复位电 路 ,3 个 16 位定时器/计 数 器,4 个 外 部中断, 一 个 7 向
量 4 级 中 断 结 构 ( 兼 容 传 统 51 的 5 向量 2 级 中 断 结 构 ), 全 双 工 串 行 口 。 另 外 STC89C52
可降至 0Hz 静 态逻辑操 作 ,支持 2 种软件 可 选择节电模 式 。空闲模 式 下,CPU 停止工作 ,
允许 RAM、定时器 /计 数器、串 口 、中断 继 续工作。掉 电保护方 式 下,RAM 内 容 被保存,振
荡 器 被 冻 结 , 单 片 机 一 切 工 作 停 止 , 直 到 下 一 个 中 断 或 硬 件 复 位 为 止 。 最 高 运 作 频 率
35MHz, 6T/12T 可选。
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