基于單片機的數(shù)碼錄音機設(shè)計

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1、I摘 要本設(shè)計是基于單片機的數(shù)碼錄音機設(shè)計，主要任務是實現(xiàn)簡單的錄音和播放功能。系統(tǒng)可以使用單片機的外擴 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)錄音播放功能，也可以選用專用的語音芯片。 本文從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，設(shè)計了一款具有按鍵控制、錄音、播放模式的單片機語音錄放系統(tǒng)；硬件部分選用美國 Atmel 公司的 AT89C52 單片機作為主控芯片，并與 ISD2560 語音錄放芯片相結(jié)合，添加外圍的控制電路、鍵盤、揚聲器等設(shè)備來實現(xiàn)語音錄放功能，軟件部分主要采用單片機 C 語言來編寫主控芯片的控制程序和 EEPROM 讀寫程序；該設(shè)計能真實的再現(xiàn)語音的自然效果。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 語音芯片 ISD2560 單

2、片機 AT89C52 IIAbstract The design is based on the design of single chip digital recorder, the main task is to achieve a simple recording and playback functions. System can be expanded using external microcontroller A / D and D / A converter to achieve the recording playback, you can also use a dedica

3、ted audio chip.From the economical point of view, has designed a button control, recording, voice recording and playback mode of SCM systems; hardware selected Atmels AT89C52 microcontroller United States as the main chip, and with the ISD2560 voice record chip combination, add External control circ

4、uit, keyboard, speakers, voice recorders and other equipment to achieve the function, the software part of the C language used mainly to prepare the master microcontroller chip and EEPROM read and write control program procedures; a true representation of the design is the natural effect of voice.Ke

5、y words ISD2560 voice chip SCM AT89C52III目 錄摘 要.IAbstract.II緒 論 .1第 1 章 課題的技術(shù)發(fā)展 .21.1 語音芯片.21.2 單片機.31.2.1 單片機硬件開發(fā)原理.31.2.2 單片機軟件開發(fā)原理.4第 2 章 課題的任務分析及總體設(shè)計方案 .52.1 任務分析.52.2 總體方案設(shè)計.52.3 元器件選擇.62.3.1 單片機選擇.72.3.2 語音芯片的選取.8第 3 章 硬件電路設(shè)計 .123.1 AT89C52 單片機最小系統(tǒng).133.1.1 AT89C52 單片機主要功能特性及引腳分布圖和管腳說明.143.1.2

6、單片機的電源電路.163.1.3 AT89C52 單片機的復位電路.173.1.4 AT89C52 單片機時鐘電路.173.1.5 錄音/播放控制電路.183.2 語音芯片 ISD2560 電路.183.2.1 ISD2560 主要功能特性及引腳說明.183.2.2 語音錄放電路語音芯片 ISD2560 部分原理圖及說明.223.3 整體電路圖.233.4 PCB 圖.25第 4 章 軟件設(shè)計 .264.1 程序流程.264.2 錄音子程序流程圖.27IV4.3 放音子程序流程圖.28第 5 章 設(shè)計仿真結(jié)果與說明 .295.1 Keil 軟件概述與編譯結(jié)果 .295.1.1 Keil 軟件概

7、述 .295.1.2 Keil 編譯結(jié)果 .295.2 Proteus 軟件概述與仿真結(jié)果.305.2.1 Proteus 軟件概述.305.2.2 Proteus 仿真過程.31結(jié) 論 .36參考文獻 .38附 錄 1 .39附 錄 2 .431緒 論隨著人類社會不斷的進步，隨著語音芯片的普及，語音播報被廣泛應用于車站報站器，語音型數(shù)字萬用表，出租車語音報站器，排隊機等，并且面向家庭個人使用的方向發(fā)展，更加人性化。隨著電子技術(shù)的廣泛應用，其自動化程度越來越高，使用范圍越來越廣，前景十分喜人。自動語音提示技術(shù)是計算機語音處理技術(shù)的一種應用，屬于語音再生合成技術(shù)范疇。錄放系統(tǒng)具有電路簡明、應用方

8、便、單片錄放、不怕掉電、音色純正、性價比高等特性，與此相關(guān)的語音系統(tǒng)已廣泛地用于通信、工控、醫(yī)療、報警示訊等領(lǐng)域1。語音是人類最自然、方便、快捷的交流方式，讓人和機器能夠通過自然語音進行交流是人們長期以來的夢想。隨著單片機技術(shù)的日益發(fā)展，人們已經(jīng)不再滿足于鍵盤輸入，屏顯輸出這樣傳統(tǒng)的輸入/輸出方式，希望擁有更好的人機界面，更便捷的操作方式。具有語音功能的單片機系統(tǒng)于是應運而生，而且得到了廣泛的應用。近年來計算機在各行業(yè)的日益普及應用，給各行業(yè)帶來了嶄新的面貌。與此同時用戶逐步對各種計算機應用系統(tǒng)提出了更高的要求，他們希望自己的系統(tǒng)有更高的自動化程度和更方便的人機界面。語音技術(shù)的進展給這種應用需

9、要提供了一種有力的技術(shù)支持，逐漸被廣大用戶所接受，并廣泛用于各種需要語音響應的場合。智能儀器、儀表、監(jiān)控設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)等都有這種需求。所以研究語音播報器對生產(chǎn)，生活都有極其重要的意義2。2第 1 章 課題的技術(shù)發(fā)展1.1 語音芯片本課題涉及的主要技術(shù)主要包括單片機技術(shù)和語音芯片技術(shù)。語音芯片的發(fā)展是極其迅速的，語音 IC 有很多種類，隨著技術(shù)的發(fā)展，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，原來可望而不可及的昂貴品種也能進入廉價的市場領(lǐng)域，原來設(shè)計控制都極為復雜的品種也隨著集成技術(shù)的發(fā)展變得非常簡單，因此，語音 IC 領(lǐng)域充滿了生機和活力。隨錄隨放型語音 IC：這類 IC 具有完整的錄音機功能，和錄音磁帶機一樣，它

10、可以自由地通過話筒或模擬音頻線路來進行錄音，把語音存儲到 IC 內(nèi)部，在用戶需要的時候，就可以還原存儲的語音通過驅(qū)動喇叭放音。這其中又分幾種類型：1.怕斷電且語聲的存儲、保存需要比較大的電流的語音 IC。像外語復讀機里的語聲復讀芯片。這種電路以動態(tài)隨機存儲器（DRAM）IC 為介質(zhì)，它需要不斷內(nèi)部刷新，要保存其中的語聲還需要比較大的電流消耗，通常需要幾個到幾十個毫安，一斷電內(nèi)部存儲的語聲就全部丟失了。特點是 DRAM 的價格便宜。這種 ADRAM 在電腦等需要精密計算的產(chǎn)品中是不能使用的，但在語聲存儲中只是多了一點點噪音對使用沒有太大影響，因而在復讀機中廣泛使用。2.怕斷電且語聲保存需要很小的

11、電流的語聲 IC。像一些錄音賀卡，這種語聲 IC 以靜態(tài)存儲器（SRAM）IC 為介質(zhì)，斷電時保存的數(shù)碼語聲即丟失，但維持保存的工作電流很小，通常只有幾微安，在錄音賀卡等錄音禮品中常將幾?？凼诫姵厍度氲疆a(chǎn)品中，這樣可以保存錄音幾個月甚至一年多。特點是只用很小的電力就可以較長期保存話聲。由于 SRAM 的需求量很小，其價格比DRAM 要高很多，相在甚至比下面要提到的 FLASHRAM 還要高，這類產(chǎn)品目前只存在于 20 秒錄音以下的品種中，多數(shù)就是做錄音賀卡使用，已經(jīng)沒有多少發(fā)展前景了。3.不怕斷電的語聲 IC，像一些數(shù)碼錄音筆，它以閃爍存儲器（FLASHRAM）IC 為介質(zhì)，完全斷電后語聲還能

12、保存十年以上。這種存儲器是目前最被看好的方向，它可以反復使用、不需要電流也能很長期保存內(nèi)部數(shù)據(jù)，由它制成的語聲 IC 是一場技術(shù)的革命。特點是目前價格較高，但在快速3滑落中。美國 ISD 公司專門研制這類產(chǎn)品，并持有多項技術(shù)專利，生產(chǎn)從 6 秒至 16 分鐘的一系列單片式語聲芯片產(chǎn)品。由于該公司的嚴謹作風和產(chǎn)品定位，ISD 系列芯片的功能強大、性質(zhì)質(zhì)量優(yōu)越，幾乎是目前能使用在工業(yè)、車用產(chǎn)品中的極少選擇之一3。1.2 單片機單片機全稱單片微型計算機(Single Chip Microcomputer),顧名思義,它指的是一種單硅片上集成微型計算機主要功能集成芯片.單片機的出現(xiàn)要歸功于大規(guī)模集成電

13、路技術(shù)的發(fā)展,就組成和功能而言,可以毫不夸張地說,它正如一個微型計算機系統(tǒng),內(nèi)部集成了中央處理器(CPU)、隨機數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、定時器/計數(shù)器、輸入/輸出(I/O)接口電路和串行通信接口等主要功能部件。單片機最初主要應用于控制領(lǐng)域，在發(fā)展過程中又進一步擴展了各種控制功能，它可以獨立執(zhí)行程序，所以它又被稱為微型控制器（Microcontroller） 。單片機按系統(tǒng)可分為：MCS-51 單片機、AVR 單片機、PIC 單片機。1.2.1 單片機硬件開發(fā)原理單片機系統(tǒng)硬件開發(fā)原理：單片機硬件開發(fā)主要包括設(shè)計系統(tǒng)的電路原理圖，繪制印刷電路板（PCB 板） 、印刷板的焊

14、接與測試。而一個單片機應用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含兩部分內(nèi)容：系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如RAM、ROM、I/O 接口、定時器、計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等，容量不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當?shù)男酒?，設(shè)計恰當?shù)碾娐罚幌到y(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機、A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計合適的接口電路。系統(tǒng)的擴展和配置設(shè)計應遵循下列原則：1.盡可能選擇典型電路，并符合單片機的常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標準化、模塊化打下良好基礎(chǔ)。2.系統(tǒng)的擴展與外圍設(shè)備配置的水平應充分滿足應用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當余地，以便進行二次開發(fā)。3.硬件結(jié)構(gòu)應結(jié)合應用軟件方

15、案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會相互影響，考慮的原則是：軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件來實現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。4但必須注意，由軟件實現(xiàn)的硬件功能，其響應時間比直接用硬件實現(xiàn)要長，而且占用 CPU 時間。因此，選擇軟件方案時，要考慮到這些因素。4.整個系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能相匹配，例如選用晶振頻率較高時，存儲器存取時間有限，應該選擇允許存取速度較高的芯片；選擇CMOS 芯片單片機構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)的所有芯片都應該選擇低功耗的產(chǎn)品。5.可靠性及抗干擾設(shè)計是硬件系統(tǒng)設(shè)計不可缺少的一部分，包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線，通道隔離等。6.單片機外接電路較多時，必須考慮其驅(qū)動能力

16、。驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠，解決的辦法是增加驅(qū)動能力，曾設(shè)線驅(qū)動器或減少芯片功耗，降低總線負載。1.2.2 單片機軟件開發(fā)原理單片機軟件開發(fā)原理：單片機系統(tǒng)軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計的，應可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。優(yōu)秀的系統(tǒng)軟件開發(fā)應遵循以下原則:1.軟件結(jié)構(gòu)清晰、簡捷、流程合理。2.各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化、子程序化、這樣既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。3.程序存儲區(qū)、數(shù)據(jù)存儲區(qū)規(guī)劃合理，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又使操作方便。4.運行狀態(tài)實現(xiàn)標志化。各個功能程序運行狀態(tài)、運行結(jié)果以及運行要求都設(shè)置狀態(tài)標志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移、運行、控制都可通過狀態(tài)標志條件來控制。5.經(jīng)過調(diào)試修改后的程序應進

17、行規(guī)范化，除去修改“痕跡”。規(guī)范化的程序便于交流、借鑒，也為今后的軟件模塊化、標準化打下了基礎(chǔ)。6.全面實現(xiàn)軟件抗干擾設(shè)計。軟件抗干擾是計算機應用系統(tǒng)提高可靠性的有力措施。7.為了提高運行的可靠性，在應用軟件中設(shè)置自診斷程序，在系統(tǒng)工作運行前先運行自診斷程序，用以檢查系統(tǒng)各特征參數(shù)是否正常。5第 2 章 課題的任務分析及總體設(shè)計方案2.1 任務分析設(shè)計基于單片機的數(shù)碼錄音機系統(tǒng)。主要任務是實現(xiàn)簡單錄音和播放功能。系統(tǒng)可以使用單片機外擴 A/D 轉(zhuǎn)換器和 D/A 轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)上述錄播放功能，也可以選用專用錄音芯片。設(shè)計中應給出相應的方案分析，最終選擇一種方案，并設(shè)計相關(guān)軟硬件系統(tǒng)。基本要求：1、

18、有開關(guān)按鍵控制系統(tǒng)；2、有錄音、播放模式的控制；3、能夠?qū)Σ怀^ 60 秒的語音實現(xiàn)錄音。本設(shè)計的主要任務：根據(jù)設(shè)計要求，提出基于單片機的語音錄放器的硬件設(shè)計方案，并應用Protel 軟件完成硬件電路原理圖設(shè)計。通過對單片機的編程開發(fā)可以實現(xiàn)語音的錄放等基本功能。具體包括如下幾個部分：1.學習單片機的工作原理，并應用 Protel 軟件設(shè)計出單片機的最小系統(tǒng)和語音系統(tǒng)的控制電路，使其能可靠工作。2.學習有關(guān)語音方面的相關(guān)知識，采用集成語音芯片來實現(xiàn)語音的錄放功能。要求掌握該芯片的工作原理，完成其外圍電路和單片機的接口電路，包括話筒和揚聲器的電路設(shè)計。3.學習 C 程序的設(shè)計語言，對單片機進行編

19、程開發(fā)。并完成仿真和調(diào)試，實現(xiàn)語音錄放的基本功能。2.2 總體方案設(shè)計在聲學領(lǐng)域，單片機技術(shù)與各種語音芯片相結(jié)合，即可完成語音合成技術(shù)，使得單片機語音系統(tǒng)的實現(xiàn)成為可能。所謂語音芯片，就是在人工或者控制器的控制下可以錄音和放音的芯片。語音芯片存儲播放聲音的基本工作方式為：6聲音模擬量A/D存儲D/A模擬量播放。采用 AD/DA 方式的語音芯片外圍電路比較復雜，聲音質(zhì)量也有一定的失真。而存在一類語音芯片采用 EEPROM 存儲方法，將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入半導體存儲單元中，不需加A/D 和 D/A 變換電路，使用方便，且語音音質(zhì)自然。在我的設(shè)計中即采用這種模擬語音數(shù)據(jù)直接存儲到語音芯片的設(shè)計。以單

20、片機為核心的語音錄放系統(tǒng)的功能框圖，如圖 2-1 所示。單片機最小系統(tǒng)語音錄放系統(tǒng)話筒麥克風圖 2-1 單片機語音錄放系統(tǒng)框圖其中單片機最小系統(tǒng)完成單片機的基本特征，它包括時鐘、電源、復位等部分。如圖 2-2 所示。AT89C52單片機按鍵控制 復位電路系統(tǒng)時鐘外部RAM圖 2-2 單片機最小系統(tǒng)框圖語音錄放系統(tǒng)則選用專門語音錄放芯片 ISD2560 芯片作為核心，結(jié)合外圍話筒和麥克風來完成語音錄放功能。進行語音錄放的操作如下：按下開始鍵，啟動錄音，松開開始鍵，結(jié)束錄音。72.3 元器件選擇本文所述系統(tǒng)主要器件包括單片機，語音芯片 ISD2560 等。2.3.1 單片機選擇近年來，隨著科學技術(shù)

21、的發(fā)展，微型計算機技術(shù)日益發(fā)展，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應用。隨著集成電路工藝的發(fā)展，出現(xiàn)了單片機、DSP、ARM 等多種單片機。DSP：16 位-32 位，內(nèi)部采用哈佛結(jié)構(gòu)，特別適合數(shù)據(jù)處理。其中 16 位 DSP 適合中高級工控到簡單語音/圖片（不含視頻）處理，其中 32 位 DSP 適合復雜語音/圖片/視頻處理。ARM：是 32 位單片機，由于結(jié)構(gòu)和計算速度的原因，目前適合做事物處理或者中低端應用，從中高級工控到簡單/圖片（不含視頻）處理。AT89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Rea

22、d Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 為微處理，俗稱單片機。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)，與工業(yè)標準 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的 AT89C52 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案5。51 單片機雖然和 DSP,ARM 相比處理速度和運算速度上都比較慢，但它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜，它的速度可以滿足本設(shè)計的要求，所以我們采用 AT89C52 這款單片機。AT89C52 內(nèi)部原理圖，如圖 2-3 所示：8圖 2-3 AT89C52 內(nèi)部

23、原理圖2.3.2 語音芯片的選取目前市場上流行的語音芯片很多，從性價比的角度考慮，美國 ISD 公司的 ISD 系列語音芯片可謂一枝獨秀。ISD 系列語音芯片具有以下優(yōu)點。1.采用模擬數(shù)據(jù)在半導體存儲器直接存儲的專利技術(shù)，即將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入單個存儲單元，不需經(jīng)過 A/D、D/A 的轉(zhuǎn)換。2.內(nèi)部集成了大容量的電可擦除只讀存儲器（EEPROM） ，不再需要擴展存儲器。3.控制簡單，控制引腳與 TTL 電平兼容。4.集成度高、使用方便。5.能較好地真實再現(xiàn)語音的自然效果，避免了一般固體語音電路因為量化和壓縮所造成的量化噪聲和失真現(xiàn)象6。因此，在以單片機為核心的語音錄放系統(tǒng)中，選用 ISD 公

24、司的語音系列芯片 ISD2560、ISD2575、ISD2590 和 ISD25120，這 4 種芯片的主要區(qū)別在于存儲語音的時間長度，ISD2560 的錄音時間為 60s，ISD25750 的錄音時間為975s，ISD2590 的錄音時間為 90s，而 ISD25120 的錄音時間為 120s?？紤]到經(jīng)濟原因，最后選用 ISD2560。ISD2560 采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，每個采樣值可直接存儲在片內(nèi)單個 EEPROM 單元中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，從而避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮所造成的量化噪聲和“金屬聲”。該器件的采樣頻率為 8KHZ，同一

25、系列的產(chǎn)品采樣頻率越低，錄放時間越長，但通頻帶和音質(zhì)會有所降低。ISD2560 可重復播放 10 萬次，它是一種永久記憶型語音播放電路，它有音質(zhì)自然、使用方便、單片存放、反復錄音、低功耗、抗斷電等許多特點，因此在許多領(lǐng)域獲得了廣泛的應用7。ISD2560 省去了 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器，集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和 480KB 的 EEPROM。ISD2560 內(nèi)部的 EEPROM 存儲單元均分為 600 行，有 600 個地址單元，每個地址單元指向其中一行，每個地址單元的地址分辨率為 100ms。此外，I

26、SD2560 還具備微控制器所需的控制接口。通過操作地址和控制線可完成不同的任務，以實現(xiàn)復雜的信息處理功能，如信息的組合、鏈接、設(shè)定固定的信息段和信息管理等。ISD2560 可不分段，也可按最小段長為單位來任意組合分段。ISD2560 的主要功能特性如下：易實現(xiàn)單片機語音錄放。高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù)。人工控制或者微控制器控制聲音播放，內(nèi)置微控制器串行通信接口。錄音時間可達 60s。錄音存放在芯片上的非易失內(nèi)存單元，提供零功耗信息存儲。去除了電池備份電路。直接級聯(lián)可以實現(xiàn)更長的錄音時間。信息可無電保存 100 年。重復錄音最多可達 10 萬次。具有多段信息處理功能，最大可分 600 段。自動

27、節(jié)電模式，此時電流僅為 1uA。+5V 供電。 10圖 2-4 ISD2560 內(nèi)部原理圖ISD2560 內(nèi)部原理圖，如圖 2-4 所示。該系列芯片集成度很高，內(nèi)部集成了高精度的時鐘電路，故而無需外部配置晶振，錄音應用電路也得到大大簡化。ISD2560 可進行錄、放兩種操作。錄入時，語音信號經(jīng)過換能器 MIC 轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?，該信號?jīng)過隔直電容去除直流分量后送入前置放大器，由于器件具有高輸入阻抗，故耦合電容容量很小，可為 0.17，微弱的電信號經(jīng)過前置放大后由ANAOUT 腳輸出，經(jīng)過隔直電容后送入 ANAOUT 腳，這種配置方式可以方便用戶自行設(shè)計性能更加優(yōu)良的前置放大器代替芯片內(nèi)部已有的功能部

28、件，另外 ANAIN 可作為線輸入口，直接輸入電聲信號，既而信號進入自動增益AGC 放大器，信號電平得到調(diào)理，使其符合存儲電路的動態(tài)范圍，AGC 響應時間由連接在 AGC 腳的外界電阻、電容值確定。為使得采樣信號不產(chǎn)生失真，采樣系統(tǒng)必須滿足乃奎斯特采樣定律。ISD2560 的采樣頻率 8K，故實際應用中，為存儲不失真音頻信息，放大后的信號必須經(jīng)過一個低通濾波器后方可送入存儲單元，該濾波器為一五極點抗干擾濾波器，高頻頻限為 3.4K,完全滿足乃奎斯特定律，該器件典型帶寬為 3.4K。語音音質(zhì)非常好，調(diào)理完畢的信號在內(nèi)部時鐘的作用下以閉環(huán)控制形式送入模擬存儲陣列。如圖 2-5 所示。11 取樣保持

29、比較器電子泵入模擬存儲圖 2-5 閉環(huán)存儲電路被采樣信號經(jīng)采樣電路取樣保持，同時電子被泵入模擬存儲單元，此時兩者被送入比較器的比較端，當兩者電平相等時則停止向 EPROM 中寫入數(shù)據(jù)，這樣模擬信息得到了存儲。在器件的放音模式下，錄入的模擬電壓在取樣脈沖的作用下，順序的從模擬矩陣中讀出并恢復為原始波形，經(jīng)五極點平滑濾波器后入混合器，以便與外界其他信號混合，而后送入功率放大器，并由 SP+，SP-端輸出，可直接驅(qū)動揚聲器8。ISD2560 應用電壓：單 5V 供電；錄/放時間：60s；尋址空間：1024 位；最多語音分段：600 支持 OVF 溢出；支持節(jié)電模式：錄放操作周期外電流僅為：0.5A綜

30、合本設(shè)計的設(shè)計方案可知：主要的硬件電路有單片機最小系統(tǒng)和語音模塊的電路及其外圍電路，及其接口電路。其中單片機最小系統(tǒng)包括電源電路，復位電路和時鐘電路。所以根據(jù)上面的內(nèi)容，可以將本例的功能模塊劃分為：單片機最小系統(tǒng)：組成系統(tǒng)的控制電路語音錄放電路：包括語音芯片的外圍電路和單片機的接口電路。可完成對語音的錄音存儲、播放。軟件部分用單片機 C 語言編寫程序，單片機程序控制語音芯片的正常工12作。并且利用 Keil 與 Proteus 對系統(tǒng)進行仿真調(diào)試。第 3 章 硬件電路設(shè)計單片機實現(xiàn)語音錄放的硬件電路主要由單片機和語音芯片構(gòu)成，硬件電路設(shè)計的重點是單片機最小系統(tǒng)以及語音芯片的外圍電路以及他和單片

31、機的接口電路。單片機實現(xiàn)語音錄放的硬件電路由單片機芯片 AT89C52 和語音芯片ISD2560 及它們的接口帶你路構(gòu)成。電路實現(xiàn)的功能如下： 1.按下開始健，啟動錄音；松開開始健，結(jié)束錄音。注意，錄音時間不能超過預先設(shè)定的每段語音的時間。2.結(jié)束錄音后，循環(huán)播放所錄聲音 3 次。硬件電路繪圖軟件介紹Protel99SE 是 Protel 公司近 10 年來致力于 Windows 平臺開發(fā)的最新結(jié)晶，能實現(xiàn)從電學概念設(shè)計到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗證和設(shè)計數(shù)據(jù)管理。因而今天的 Protel 最新產(chǎn)品已不是單純的 PCB（印刷電路）設(shè)計工具，而是一個系統(tǒng)工具，覆蓋了以 PCB 為

32、核心的整個物理設(shè)計。最新版本的 Protel 軟件可以毫無障礙地讀 Orcad、Pads、Accel（PCAD）等知名EDA 公司設(shè)計文件，以便用戶順利過度到新的 EAD 平臺。Protel99se 就是由早期 protel 版本發(fā)展而來的基于windows95、windows98、windows2000 環(huán)境的新一代電路原理圖輔助設(shè)計與繪制軟件，其功能模塊包括電原理圖設(shè)計、仿真等，集成電路設(shè)計與開發(fā)環(huán)境與一體化。利用 Protel 進行電路設(shè)計需要二個步驟，如圖 3-1 所示。圖 3-1 protel 設(shè)計電路步驟圖本設(shè)計利用 protel 軟件畫的硬件電路圖主要有單片機 AT89C52 的

33、最小系統(tǒng)和語音芯片 ISD2560 電路及它們的接口電路。繪制原理圖完成 PCB 印制電路版繪制133.1 AT89C52 單片機最小系統(tǒng)單片機是實現(xiàn)語音錄放的硬件設(shè)計的核心器件之一，由它控制語音芯片實現(xiàn)對聲音的存儲和播放。該設(shè)計用 Atmel 公司的 AT89C52 作為單片機芯片，它完全能夠滿足要求，而且極為常用，價格便宜，易于獲取。單片機最小系統(tǒng)，如下圖 3-2 所示。圖 3-2 單片機最小系統(tǒng)圖 單片機芯片為 AT89C52，工作于 11.0592MHz 的時鐘。單片機可以配置ISD2560 的操作模式。單片機的 P1.5 腳控制語音芯片 ISD2560 的錄放模式選擇，低電平置 IS

34、D2560 為錄音狀態(tài)，高電平置 ISD2560 為放音狀態(tài)。單片機的 P1.6 腳和 ISD2560 的節(jié)電控制輸入相連，單片機通過此引腳可以控制芯片的開關(guān)，單片機的 P1.7 腳用于控制語音芯片的片選，低電平時選中芯片。單14片機的 INT0 腳、P1.4 和 ISD2560 的 EOM 標志輸出相連，EOM 標志在錄音時由芯片自動插入到錄音信息的結(jié)尾處，放音遇到 EOM 時，會產(chǎn)生低電平脈沖（約 12.5ms） ，觸發(fā)單片機中斷，單片機必須在檢測到此輸出的上升沿后才到播放新的錄音，否則播放的語音就不連續(xù)，而且會產(chǎn)生“啪啪”聲。3.1.1 AT89C52 單片機主要功能特性及引腳分布圖和管

35、腳說明AT89C52 功能管腳，如圖 3-3 所示：圖 3-3 AT89C52 引腳分布圖可知 AT89C52 單片機包括 GND，VCC 在內(nèi)的 40 個引腳下面著重介紹以下幾個重要的引腳。P0 口由一個輸出鎖存器，2 個三態(tài)級輸入緩沖器和輸出驅(qū)動電路及控制電路組成。驅(qū)動電路有上拉場效應 FETT1 和驅(qū)動場效應管 FETT2 組成。P0口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1 小時，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FLASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當 FLASH

36、 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。15P1 口是一個準雙向口，用作 I/O 口。P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。P2 口比 P1 口多了一個 MUX 開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)控制部分。P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作

37、為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當用于外部程序器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口是一個多功能端口。P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上

38、拉的緣故。P3 口也可作為 AT89C52 的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD (串行輸入口)P3.1 TXD（串行輸入口）P3.2/INT0(外部中斷 0)P3.3/INT1 （外部中斷 1）P3.4 T0（記時器 0 外部輸入）P3.5 T1（記時器 1 外部輸入）P3.6/WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接受一些控制信號。RET：復位輸入，當振蕩器復位器件時，要保持 RET 腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG 為地址鎖存允許信號端。當 AT89C52 單片機上電正常工作后，ALE 引腳不斷向外輸出脈沖信

39、號，此頻率為振蕩器頻率的六分之一。當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在16FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器的 1/6。因此它可用作外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE 脈沖。如想禁止 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。/PSEN 為程序存儲允許輸出信號端。外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這倆次有

40、效的/PSEN 信號將不出現(xiàn)。/EA/Vpp 為外部程序存儲器的地址的輸入端/固化編程電壓輸入端。當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。當/EA 端保持高電平時，CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP） 。XTAL2 接外部晶體和微調(diào)電容的一端。在 AT89C52 片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。若采用外部時鐘電路，則該引腳懸空。要檢查 AT89C52 的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脈沖信號輸出。

41、XTAL1 接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在片內(nèi)，它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。3.1.2 單片機的電源電路在電源引腳并聯(lián)一個 0.1uf 的小電容目的是：濾波。引入濾波電容的原因是要獲得平滑穩(wěn)定的電壓，因為電容兩端的電壓不能突變，所以它能抑制電壓的波動，使電壓變得平穩(wěn)光滑主要作用有兩個：去除器件之間的交流射頻耦合。它能將器件的電源端上瞬間的尖峰、毛刺對地短路掉。同時也能去耦。如圖3-4 所示。 17圖 3-4 電源電路3.1.3 AT89C52 單片機的復位電路AT89C52 單片機在啟動時需要復位，使 CPU 及各系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并

42、從出態(tài)開始工作。89 系列單片機的復位信號是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)部的斯密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個極其周期（24 個振蕩周期） ，則CPU 就可以響應并將系統(tǒng)復位。通過連通一個按鈕開關(guān)，使單片機進入復位狀態(tài)。如圖 3-5 所示。圖 3-5 復位電路3.1.4 AT89C52 單片機時鐘電路AT89C52 芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，反相放大器的輸入端為 XTAL1。輸出端為 XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容 C1 和 C2 通常取 22pf 左右，可穩(wěn)定頻

43、率并對振蕩頻率有微調(diào)作用。震蕩脈沖頻率范圍為 0-24MHZ。如圖 3-6 所示。18 圖 3-6 時鐘電路圖3.1.5 錄音/播放控制電路用 P1.0 做錄音播放控制電路，加阻值為 1k 的下拉電阻，當按鍵未按下時，P1.0 為低電平；按鍵按下后為高電平。 如圖 3.7 所示。圖 3.7 錄音/播放控制電路3.2 語音芯片 ISD2560 電路3.2.1 ISD2560 主要功能特性及引腳說明根據(jù)上面的說明，語音芯片選用 ISD 公司的 ISD2560 共有 3 種封裝形式：32 腳的 TSOP 封裝、28 腳的 DIP 封裝和 25 腳的 SOIC 封裝。該設(shè)計選用SOID 封裝，其引腳分

44、布，如下圖 3-8 所示。19 圖 3-8 語音芯片 ISD2560 引腳分布示意圖其引腳功能如下：A0/M0A6/M6、A7A9（110 腳）：地址線/模式輸入，共有 1024 種組合狀態(tài)。最前面的 600 個狀態(tài)作內(nèi)部存儲器的尋址用，最后 256 個狀態(tài)作為操作模式。當 A8 或 A9 有一個為 0 時，為地址線，作為當前錄/放操作的起始地址，地址端只作輸入，不輸出操作過程中的內(nèi)部地址信息，地址輸入在 CE的下降沿，并被鎖存。當 A8 和 A9 均為 1 時，為模式輸入，共 6 種操作模式，由 M0M6 決定，允許多種模式同時存在。AUXIN（11 腳）：鋪助輸入。當 CE 和 P/R 為

45、高，放音不進行或處于放音益處狀態(tài)時，此引腳的輸入信號通過內(nèi)部輸出放大器驅(qū)動揚聲器輸出端。當多個 ISD1560 芯片級聯(lián)時，后級的揚聲器輸出通過此引腳連接到本級的輸出放大器。VSSD、VASS（12、13 腳）：數(shù)字和模塊地。由于芯片內(nèi)部使用不同的模塊和數(shù)字地線，因此這兩腳最好通過低阻抗通路連接到地。SP+、SP-(14、15 腳)：揚聲器輸出?？沈?qū)動 16 以上揚聲器（內(nèi)存放音時，功率為 12.2mW；AUX IN 放音時，功率為 50mW） 。ISD2500 系列的所有器件都有一個在芯片上的差分揚聲器驅(qū)動器。揚聲器輸出腳在錄音和節(jié)電模式時保持為 VSSA 電平，因此，多個 ISD2500

46、系列器件一起使用時，它們的揚聲器輸出腳不能并接，并行連接可能會造成芯片的損壞。單端輸出時必須在SP 輸出腳和揚聲器間接耦合電容，雙端輸出既不能用電容由能將輸出功率提20高至 4 倍。VCCA、VCCD（16、28 腳）：模擬和數(shù)字電源。為了最大限度地減少噪聲，芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，并應盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容則應盡量靠近芯片。MIC IN（17 腳）：話筒輸入腳。麥克的輸入通過此引腳將信號送至片內(nèi)的前置放大器，片內(nèi)自動增益控制電路（AGC）將此前置放大器的增益控制在-15+24dB。外接話筒應該通過一系列電容

47、交流耦合進此引腳，耦合電容值和芯片內(nèi)部此引腳的 10k 輸入阻抗共同決定了 ISD2560 芯片頻帶的低頻截止點。MIC REF（18 腳）：話筒參考輸入腳。此引腳是前置放大器的反向輸入，當以差分形式連接話筒時，可減少噪聲，提高共模抑制比。AGC（19 腳）：自動增益控制腳。AGC 可動態(tài)調(diào)整前置增益，以補償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量（從耳語到喧器聲）時失真都能保持最小。響應時間取決于該端內(nèi)置的 5k 電阻和從該端到 VSSA 端所接電容的時間常數(shù)，釋放時間取決于該端外接的并聯(lián)對地電容和電阻設(shè)定的時間常數(shù)。選用標稱值分別為 470k 的電阻和 4.7F 的電容可以得到滿意的

48、效果。ANA IN（20 腳）：模擬輸入端。此引腳為芯片錄音信號輸入腳。對話筒輸入來說，應將 ANA OUT 腳通過外接電容連至此腳，該電容和本端的 3k輸入阻抗決定了芯片頻帶的附加低端截止頻率。其他音源可以通過交流耦合直接連至該端。ANA OUT（21 腳）：模擬輸出腳。此引腳為前置放大器的輸出，其前置電壓增益取決于 AGC 端電平。OVF(22 腳)：溢出標志輸出腳，低電平有效。芯片處于存儲空間末尾時，此引腳輸出低電平脈沖以表示溢出，之后該引腳狀態(tài)跟隨 CE 引腳的狀態(tài)，直到 PD 引腳變高復位芯片。此外，該引腳可用于級聯(lián)多個 ISD2500 系列器件以增加錄音存儲的時間。CE（23 腳）

49、：芯片使能輸入腳，低電平有效。此引腳為低使能所有的錄音和播放操作。芯片在該引腳的下降沿將鎖存地址線和 P/R 引腳的狀態(tài)。另外，此引腳在模式 M6 中也有特殊的意義。PD（24 腳）：節(jié)電控制腳。此腳拉高可使芯片停止工作而進入節(jié)電狀態(tài)。21芯片發(fā)生溢出，即 OVF 腳輸出低電平后，應將此引腳變高以將地址指針復位到錄、放空間的開始位置。另外，此引腳在模式 M6 下還有特殊的用途。EOM（25 腳）：信息結(jié)尾標志輸出腳，低電平有效。EOM 標志在錄音時由芯片自動插入到該信息段的結(jié)尾。當放音遇到 EOM 時，此引腳輸出低電平脈沖。另外，ISD2560 芯片內(nèi)部會自動檢測電源電壓以維護信息的完整性，當

50、電壓低于 3.5v 時，此引腳變低， 此時芯片只能放音。在模式狀態(tài)下，可用來驅(qū)動 LED，以指示芯片當前的工作狀態(tài)。XCLK（26 腳）：外部時鐘輸入腳。此腳內(nèi)部有下拉元件，不用時應接地。芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已經(jīng)調(diào)節(jié)校準，誤差在 1%以內(nèi)。ISD2560 的采樣率為 8kHZ，需要 1024kHZ 的外部時鐘。P/R（27 腳）：錄、放模式選擇腳。此引腳在 CE 的下降沿鎖存，高電平選擇放音，低電平選擇錄音。錄音時，由地址線提供起始地址，直到錄音持續(xù)到 CE 或 PD 變高，或內(nèi)存溢出。如果是前一種情況，芯片將自動在錄音結(jié)束處寫入 EOM 標志。放音時，由地址輸入提供起始地址，放音持續(xù)到

51、 EOM 標志。如果 CE 一直為低，或芯片工作在某些操作模式，放音則會忽略 EOM 而持續(xù)進行下去，直到發(fā)生溢出為止。由于 ISD2560 內(nèi)置了若干種操作模式，因而可用最少的外圍器件實現(xiàn)最多的功能。具體操作模式如表 3-1 所示：表 3-1 ISD2560 語音芯片操作模式模式功能典型應用組合使用模式M0信息檢索快進通過信息M4、M5、M6M1刪除EOM在最后一條信息結(jié)束處放 EOMM3、M4、M5、M6M2末用保留N/AM3循環(huán)從 0 地址連續(xù)M6 的多段信息M1、M5、M6M4連續(xù)尋址錄放連續(xù)的多段信息M0、M1、M5M5CE 電平有效允許暫停M0、M1、M3、M422M6按鍵模式簡化

52、外圍電路M0、M1、M3操作模式可由微控制器或硬件實現(xiàn)。使用操作模式要注意兩點:1.所有操作最初都是從 0 地址（即存儲空間的起始端）開始。后續(xù)的操作根據(jù)選用的模式可從其他地址開始。但是，電路由錄轉(zhuǎn)放或由放轉(zhuǎn)錄（M6 模式除外） ，或都執(zhí)行了掉電周期后，地址計數(shù)器將復位為 0。2.當 CE 變低且最高兩地址位同為高時，執(zhí)行操作模式、這種操作模式將一直有效，直到 CE 再次由高變低，芯片重新鎖存當前的地址模式引腳電平，并直到執(zhí)行相應的操作為止。3.2.2 語音錄放電路語音芯片 ISD2560 部分原理圖及說明語音錄放電路語音芯片 ISD2560 原理圖；如圖 3-9 所示。圖 3-9 語音芯片原

53、理圖ISD2560 芯片集成度高，內(nèi)部 EEPROM 存儲器單元均分為 600 行，存600 個地址單元，每個地址單元指向其中一行，每一個地址單元的地址分辨100ms，此外，ISD2560 還具備微控制器所需的控制接口，通過操縱地址和控23制線可完成不同的任務，以實現(xiàn)復雜的信息處理功能9。由于 ISD2560 是數(shù)?；旌系男酒虼藢?shù)字信號和模擬信號的處理是PCB 設(shè)計需要著重考慮的問題。在芯片內(nèi)部使用不同的模擬地和數(shù)字地、模擬電源和數(shù)字電源，他們分別通過 VSSA、VSSD、VCCA 和 VCCD 引出。VSSA、VSSD 兩引腳最好通過低阻抗通路連接到地平面；VCCA 和 VCCD 最好

54、也分別走線，并應盡可能在靠近供電端處相連，電源腳附近的去耦電容應盡量靠近芯片。3.3 整體電路圖數(shù)碼錄音機整體電路圖；如圖 3-10 和 3-11 所示。圖 3-10 數(shù)碼錄音機整體電路圖（一）24圖 3-11 數(shù)碼錄音機整體電路圖（二）253.4 PCB 圖由于要求最終實現(xiàn)實物演示，因而根據(jù)原理圖畫出如下圖，將 PCB 圖送至工廠加工成印制電路板，完成對應器件焊接，燒寫程序后即可完成實物演示。由于制版費較貴，加上元器件購買花銷較高，因而實物演示等工作未能進行。如圖 3-12 所示。圖 3-12 語音錄放電路的 PCB 圖26第 4 章 軟件設(shè)計單片機實現(xiàn)語音錄放的軟件設(shè)計較為簡單，主要通過單

55、片機對 ISD2560的控制實現(xiàn)指定地址入口的錄音和循環(huán)播放。4.1 程序流程程序流程要實現(xiàn)下面過程：“開始”鍵按下后，單片機控制 PD、P/R 引腳為低電平，并指定錄音地址，啟動錄音過程。在預先設(shè)定的時間內(nèi)（60s）結(jié)束錄音，松開“開始”鍵，單片機控制 P/R 引腳回到高電平，即完成一段語音的錄制。之后打開外部中斷0，指定放音地址，啟動放音程序，每次放音結(jié)束時，EOM 輸出會觸發(fā)單片機的外部中斷 0，經(jīng)過適當?shù)难訒r后，重新啟動第二次放音，這樣重復 3 次后關(guān)閉外部中斷 0，流程結(jié)束，等待下一次錄音。程序流程圖如 4-1 所示：27 開始初始化開始鍵按下調(diào)用錄音函數(shù)開始鍵松開延時打開外部中斷0

56、是是否否外部中斷零服務子程序關(guān)閉外部中斷0Count=2?Count+延時打開外部中斷調(diào)用播放函數(shù)回主函數(shù)圖 4-1 語音錄放系統(tǒng)程序流程圖4.2 錄音子程序流程圖“開始”鍵按下后，即系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)初始化，然后判斷開始鍵是否按下，如果按下則單片機控制 PD,P/R 引腳低電平，并指向錄音地址，啟動錄音過程。錄音子系統(tǒng)程序流程圖，如圖 4-2 所示。調(diào)用錄音函數(shù)，錄音函數(shù)為：/*錄音函數(shù)*/Void record (void) CE=0; /片選有效 PD=0; /非節(jié)電模式 PR=0; / 錄音當 CE=0 時芯片使能輸入引腳，使能所有的錄音操作。28當 PD=0 時使芯片開始工作，而進入非

57、節(jié)電模式。當 PR=0 時開始錄音，錄音時，由地址線提供起始地址，直到錄音持續(xù)到CE 或 PD 變高，或自動溢出。在預定設(shè)定的時間內(nèi)， （小于 60s）結(jié)束錄音，松開“開始”鍵單片機控制 P/R 引腳回到高電平，即完成一段語音的錄音。 圖 4-2 錄音程序流程圖4.3 放音子程序流程圖放音子程序流程圖，如圖 4-3 所示。結(jié)束錄音后，打開外部中斷 0，指定放音地址，啟動放音程序，其放音函數(shù)為： /*放音函數(shù)*/Void playback （void） CE=0; /片選有效 PD=0; /非節(jié)電模式 PR=1; /放音當 CE=0 時芯片使能輸入引腳，使能所有的放音操作。當 PD=0 時使芯片

58、開始工作，而進入非節(jié)電模式。當 PR=1 時為高電平，這時選擇放音，這時由地址輸入提供其實地址，放開始初始化開始鍵按下調(diào)用錄音函數(shù)開始鍵松開延時打開外部中斷0是是否否29音持續(xù)到 EOM 位標志。每次放音結(jié)束時，EOM 輸出會觸發(fā)單片機的外部中斷 0，經(jīng)過適當?shù)难訒r后，重新啟動第二次放音，這樣重復三次后關(guān)閉外部中斷 0，流程結(jié)束，等待下一次錄音。 圖 4-3 放音系統(tǒng)流程圖第 5 章 設(shè)計仿真結(jié)果與說明5.1 Keil 軟件概述與編譯結(jié)果5.1.1 Keil 軟件概述本次設(shè)計的語音錄放系統(tǒng)是以 AT89C52 為核心建立的系統(tǒng)，在軟件編輯方面，需要對語音錄和語音放倆部分分別構(gòu)成的子函數(shù)進行編輯

59、。在編輯中需要用 Keil C51 軟件。Keil C51 是美國公司 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全外部中斷零服務子程序關(guān)閉外部中斷0Count=2?Count+延時打開外部中斷調(diào)用播放函數(shù)回主函數(shù)30Windows 界面。另外更重要的一點是，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時

60、更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。5.1.2 Keil 編譯結(jié)果Keil 編譯結(jié)果，如圖 5-1 所示。圖 5-1 Keil 編譯結(jié)果5.2 Proteus 軟件概述與仿真結(jié)果5.2.1 Proteus 軟件概述Proteus 軟件的功能強大，它集電路設(shè)計、制版及仿真等多種功能于一身，不僅能夠?qū)﹄姽?、電子技術(shù)學科涉及的電路進行設(shè)計與分析，還能夠?qū)ξ⑻幚砥鬟M行設(shè)計和仿真，并且功能齊全，界面多彩，是近年來備受電子設(shè)計愛好者青睞的一款新型電子線路設(shè)計與仿真軟件。Proteus 是一個基于 Pro-SPICE 混合模型仿真器的、完整的嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計仿真平臺。它包含 ISIS 和 ARES 應用軟件。ISI

61、S-智能原理圖輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計與仿真的基本平臺。ARES-高級 PCB 布線編輯軟件。在 Proteus 中，從原理圖設(shè)計、單片機編程、系統(tǒng)仿真到 PCB 設(shè)計一氣呵31成，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。Proteus 的特點: 實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系

62、列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11 系列以及各種外圍芯片。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。具有強大的原理圖繪制功能?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和 SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。Proteus 真正超群之處在于它對單片機電路的設(shè)計與仿真。它與單片機的程序設(shè)計軟件 Keil 兼容，能夠把 Keil 編譯好的“*.Hex”文件置于入 Proteus 的

63、單片機硬件中，從而實現(xiàn)軟硬件一體的電路仿真。5.2.2 Proteus 仿真過程1.打開 Ptoteus 軟件，首先進入 Proteus ISIS 編輯環(huán)境。選擇 File/New Design 菜單項，在彈出的模板對話框中選擇“DEFAULT”模板，并將新建的設(shè)計文件保存在自己所設(shè)定的文件夾下，文件名為 WuXin.DSN，如圖 5-2 所示。32圖 5-2 Proteus ISIS 編輯環(huán)境2.放置元器件，單擊對象選擇器按鈕，彈出“Pick from Libraries”頁面，在“Keyword”輸入 AT89C52，系統(tǒng)在對象庫中進行搜索查找，并將搜索結(jié)果顯示在“Results”中，如圖

64、 5-3，5-4 所示。圖 5-3 對象選擇器窗口圖 5-4 輸入 AT89C52 后的對象庫經(jīng)過以上操作，在對象選擇器窗口中，已有了 AT89C52 元器件對象，如圖5-5 所示。33圖 5-5 元器件對象3.在對象選擇器窗口中，選中 AT89C52，將鼠標置于圖形編輯窗口該對象的欲放位置，單擊鼠標左鍵，完成該對象的放置，如圖 5-6 所示。34圖 5-6 元器件放置圖若對象位置需要移動，將鼠標移動該對象上，單擊鼠標右鍵，此時該對象的顏色已變至紅色，表明該對象已被選中，按下鼠標左鍵，拖動鼠標，將對象移至新位置后，松開鼠標，完成移動操作。4.元器件之間的連線，Proteus 的智能化可以在畫線

65、時進行自動檢測。當鼠標的指針靠近元器件的連接點時，跟著鼠標的指針就會出現(xiàn)一個“”號，表明找到了元器件的連接點。單擊鼠標左鍵，移動鼠標（不用拖動鼠標） ，將鼠標的指針靠近另一個元器件的連接點時，跟著鼠標的指針就會出現(xiàn)一個“”號，表明找到了元器件的連接點，同時屏幕上出現(xiàn)了粉紅色的連接，單擊鼠標左鍵，粉紅色的的連接線變成了深綠色，并且線形由直線自動變成了 90的折線，這是由于選中了線路自動路徑功能。5.在 Keil 中設(shè)置選項卡 ProjectOptions for TargetTarget。設(shè)置好后單擊“確定”按鈕，如圖 5-7，5-8 所示。35圖 5-7 Options for TargetT

66、arget設(shè)置（1）圖 5-8 Options for TargetTarget設(shè)置（2）366.Proteus 仿真結(jié)果，如圖 5-9 和 5-10 所示。圖 5-9 Proteus 仿真結(jié)果（一）圖 5-10 Proteus 仿真結(jié)果（二）37結(jié) 論我設(shè)計的課題是語音播放器，經(jīng)過幾個多月的思考和準備，我已完成了老師規(guī)定的任務，通過做本設(shè)計，加深學習了 AT89C52 單片機的各項功能能，對 ISD2560 有了更深層次的了解，對 C 語言編寫程序有了進一步的把握，我對我所做的語音播放器有如下總結(jié)：單片機實現(xiàn)語音錄放介紹了一種基于 51 單片機控制的語音錄放系統(tǒng)，它采用 ISD 單片語音錄放集成電路系列中的 ISD2560 實現(xiàn)語音的存儲和播放，ISD2560 采用直接電平存儲技術(shù)，不僅省去了 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器。而且語音自然真實。單片機實現(xiàn)語音錄放主要表現(xiàn)在以下三點:1、語音芯片 ISD2560 與單片機接口的電路設(shè)計。2、ISD2560 地址/模式輸入腳的使用，特別是高 2 位 A8、A9 的使用。3、控制腳 PD、P/R 和信息結(jié)尾標志輸出腳 EOM 的使用。 38參考文獻