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学位论文-—基于51单片机录音笔设计.doc
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学位论文-—基于51单片机录音笔设计.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
学 号:
学生姓名:
起讫日期:
指导教师:
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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