1、 本科生毕业论文基于单片机的数码录音与播放系统 院 系 姓 名 学 号 专 业 指导老师 年 四 月 三十 日摘 要本设计是基于单片机的数码录音机设计，主要任务是实现录音和播放功能。系统可以使用单片机的外扩A/D和D/A转换器来实现录音播放功能，也可以选用专用的语音芯片。 本文设计一款具有按键控制、录音、播放模式的单片机语音录放系统；硬件部分选用美国Atmel公司的AT89C52单片机作为主控芯片，并与ISD2560语音录放芯片相结合，添加外围的控制电路、键盘、扬声器等设备来实现语音录放功能，软件部分主要采用单片机C语言来编写主控芯片的控制程序和EEPROM读写程序；该设计能真实的再现语音的自
2、然效果。关键词 语音芯片ISD2560 ; 单片机AT89C52 Abstract The design is based on the design of single chip digital recorder, the main task is to achieve a 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
3、 use a dedicated 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 Externa
4、l control circuit, 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 effe
5、ct of voice.Key words ： ISD2560 voice chip , SCM AT89C52目 录1绪论12 课题的技术发展22.1 语音芯片22.2 单片机22.2.1 单片机硬件开发原理22.2.2 单片机软件开发原理33 任务分析及设计方案43.1 任务分析43.2 总体方案设计43.3 元器件选择53.3.1 单片机选择53.3.2 语音芯片的选取54 硬件电路设计84.1 AT89C52 单片机最小系统84.1.1 AT89C52介绍94.1.2 单片机的电源电路104.1.3 AT89C52单片机的复位电路104.1.4 AT89C52单片机时钟电路114.1.
6、5 录音/播放控制电路114.2 语音芯片ISD2560电路114.2.1 ISD2560主要功能特性及引脚说明124.2.2 ISD2560部分原理图及说明124.3 PCB图145 软件设计155.1 程序流程165.2 录音子程序流程图165.3 放音子程序流程图17结 论18参考文献19附 录21致 谢25IV1绪论语音是人类最自然、方便、快捷的交流方式，让人和机器能够通过自然语音进行交流是人们长期以来的梦想。随着单片机技术的日益发展，人们已经不再满足于键盘输入，屏显输出这样传统的输入/输出方式，希望拥有更好的人机界面，更便捷的操作方式。具有语音功能的单片机系统于是应运而生，而且得到了
7、广泛的应用。近年来计算机在各行业的日益普及应用，给各行业带来了崭新的面貌。与此同时用户逐步对各种计算机应用系统提出了更高的要求，他们希望自己的系统有更高的自动化程度和更方便的人机界面。语音技术的进展给这种应用需要提供了一种有力的技术支持，逐渐被广大用户所接受，并广泛用于各种需要语音响应的场合。智能仪器、仪表、监控设备、工业控制系统等都有这种需求。所以研究语音播报器对生产，生活都有极其重要的意义。 2 课题的技术发展2.1 语音芯片本课题涉及的主要技术主要包括单片机技术和语音芯片技术。 随录随放型语音IC：这类IC具有完整的录音机功能，和录音磁带机一样，它可以自由地通过话筒或模拟音频线路来进行录
8、音，把语音存储到IC内部，在用户需要的时候，就可以还原存储的语音通过驱动喇叭放音。2.2 单片机单片机全称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),顾名思义,它指的是一种单硅片上集成微型计算机主要功能集成芯片.单片机的出现要归功于大规模集成电路技术的发展,就组成和功能而言,可以毫不夸张地说,它正如一个微型计算机系统,内部集成了中央处理器(CPU)、随机数据存储器(RAM)、只读程序存储器(ROM)、定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路和串行通信接口等主要功能部件。单片机按系统可分为：MCS-51单片机、AVR单片机、PIC单片机。2.2.1 单片机硬件开发原
9、理单片机系统硬件开发原理：单片机硬件开发主要包括设计系统的电路原理图，绘制印刷电路板（PCB板）、印刷板的焊接与测试。而一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：系统扩展，即单片机内部的功能单元，如RAM、ROM、I/O接口、定时器、计数器、中断系统等，容量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计恰当的电路；系统配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。系统的扩展和配置设计应遵循下列原则：1.尽可能选择典型电路，并符合单片机的常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好基础。2.系统的扩展与外围设
10、备配置的水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。3.硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会相互影响，考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件来实现，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，其响应时间比直接用硬件实现要长，而且占用CPU时间。因此，选择软件方案时，要考虑到这些因素。4.整个系统中相关的器件要尽可能做到性能相匹配，例如选用晶振频率较高时，存储器存取时间有限，应该选择允许存取速度较高的芯片；选择CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统的所有芯片都应该选择低功耗的产品。2.2.2 单片机软件开发原理单片机软件开发原理：单片机系统
11、软件是根据系统功能要求设计的，应可靠地实现系统的各种功能。优秀的系统软件开发应遵循以下原则:1.软件结构清晰、简捷、流程合理。2.各功能程序实现模块化、子程序化、这样既便于调试、链接，又便于移植、修改。3.程序存储区、数据存储区规划合理，既能节约内存容量，又使操作方便。4.运行状态实现标志化。各个功能程序运行状态、运行结果以及运行要求都设置状态标志以便查询，程序的转移、运行、控制都可通过状态标志条件来控制。5.经过调试修改后的程序应进行规范化，除去修改“痕迹”。规范化的程序便于交流、借鉴，也为今后的软件模块化、标准化打下了基础。3 任务分析及设计方案3.1 任务分析设计基于单片机的数码录音机系
12、统。主要任务是实现简单录音和播放功能。系统可以使用单片机外扩A/D转换器和D/A转换器来实现上述录播放功能，也可以选用专用录音芯片。设计中应给出相应的方案分析，最终选择一种方案，并设计相关软硬件系统。基本要求：1、有开关按键控制系统；2、有录音、播放模式的控制；3、能够对不超过60秒的语音实现录音。本设计的主要任务：根据设计要求，提出基于单片机的语音录放器的硬件设计方案，并应用Protel软件完成硬件电路原理图设计。通过对单片机的编程开发可以实现语音的录放等基本功能。具体包括如下几个部分：1.学习单片机的工作原理，并应用Protel软件设计出单片机的最小系统和语音系统的控制电路，使其能可靠工作
13、。2.学习有关语音方面的相关知识，采用集成语音芯片来实现语音的录放功能。要求掌握该芯片的工作原理，完成其外围电路和单片机的接口电路，包括话筒和扬声器的电路设计。3.2 总体方案设计语音芯片存储播放声音的基本工作方式为：声音模拟量A/D存储D/A模拟量播放。采用AD/DA方式的语音芯片外围电路比较复杂，声音质量也有一定的失真。而存在一类语音芯片采用EEPROM存储方法，将模拟语音数据直接写入半导体存储单元中，不需加A/D和D/A变换电路，使用方便，且语音音质自然。在我的设计中即采用这种模拟语音数据直接存储到语音芯片的设计。以单片机为核心的语音录放系统的功能框图，如图2-1所示。图3-1 单片机语
14、音录放系统框图其中单片机最小系统完成单片机的基本特征，它包括时钟、电源、复位等部分。如图3-2所示。图3-2 单片机最小系统框图语音录放系统则选用专门语音录放芯片ISD2560芯片作为核心，结合外围话筒和麦克风来完成语音录放功能。进行语音录放的操作如下：按下开始键，启动录音，松开开始键，结束录音。3.3 元器件选择本文所述系统主要器件包括单片机，语音芯片ISD2560等。3.3.1 单片机选择我们采用AT89C52这款单片机。3.3.2 语音芯片的选取目前市场上流行的语音芯片很多，从性价比的角度考虑，美国ISD公司的ISD系列语音芯片可谓一枝独秀。ISD系列语音芯片具有以下优点。1.采用模拟数据在半导体存储器直接存储的专利技术，即将模拟语音数据直接写入单个存储单元，不需经过A/D、D/A的转换。2.内部集成了大容量的电可擦除只读存储器（EEPROM），不再需要扩展存储器。3.控制简单，控制引脚与TTL电平兼容。4.集成度高、使用方便。5.能较好地真实再现语音的自然效果，避免了一般固体
