1、摘 要 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的數(shù)碼錄音機(jī)設(shè)計(jì)，主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的錄音和播 放功能。系統(tǒng)可以使用單片機(jī)的外擴(kuò) A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)錄音播放功能， 也可以選用專用的語(yǔ)音芯片。 本文從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一款具有按鍵控制、錄音、播放模式 的單片機(jī)語(yǔ)音錄放系統(tǒng)；硬件部分選用美國(guó) Atmel 公司的 AT89C52 單片機(jī)作為 主控芯片，并與 ISD2560 語(yǔ)音錄放芯片相結(jié)合，添加外圍的控制電路、鍵盤、 揚(yáng)聲器等設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放功能，軟件部分主要采用單片機(jī) C 語(yǔ)言來(lái)編寫主 控芯片的控制程序和 EEPROM 讀寫程序；該設(shè)計(jì)能真實(shí)的再現(xiàn)語(yǔ)音的自然效果。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 語(yǔ)音芯片 IS

2、D2560 單片機(jī) AT89C52 Abstract 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 d

3、edicated 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 contro

4、l 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 effect of vo

5、ice. KeyKey wordswords ISD2560 voice chip SCM AT89C52 目 錄 摘 要.I A Abstbstr ractact.II 緒 論.1 第 1 章 課題的技術(shù)發(fā)展.2 1.1 語(yǔ)音芯片 .2 1.2 單片機(jī) .3 1.2.1 單片機(jī)硬件開發(fā)原理.3 1.2.2 單片機(jī)軟件開發(fā)原理.4 第 2 章 課題的任務(wù)分析及總體設(shè)計(jì)方案.5 2.1 任務(wù)分析 .5 2.2 總體方案設(shè)計(jì) .5 2.3 元器件選擇 .6 2.3.1 單片機(jī)選擇.7 2.3.2 語(yǔ)音芯片的選取.8 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì).12 3.1 AT89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng).13 3.

6、1.1 AT89C52 單片機(jī)主要功能特性及引腳分布圖和管腳說明14 3.1.2 單片機(jī)的電源電路.16 3.1.3 AT89C52 單片機(jī)的復(fù)位電路 .17 3.1.4 AT89C52 單片機(jī)時(shí)鐘電路 .17 3.1.5 錄音/播放控制電路.18 3.2 語(yǔ)音芯片 ISD2560 電路 .18 3.2.1 ISD2560 主要功能特性及引腳說明 .18 3.2.2 語(yǔ)音錄放電路語(yǔ)音芯片 ISD2560 部分原理圖及說明 22 3.3 整體電路圖 .23 3.4 PCB 圖 .25 第 4 章 軟件設(shè)計(jì).26 4.1 程序流程 .26 4.2 錄音子程序流程圖 .27 4.3 放音子程序流程圖

7、 .28 第 5 章 設(shè)計(jì)仿真結(jié)果與說明.29 5.1 Keil 軟件概述與編譯結(jié)果 .29 5.1.1 Keil 軟件概述 .29 5.1.2 Keil 編譯結(jié)果 .29 5.2 Proteus 軟件概述與仿真結(jié)果 .30 5.2.1 Proteus 軟件概述 .30 5.2.2 Proteus 仿真過程 .31 結(jié) 論.36 致 謝.37 參考文獻(xiàn).38 附 錄 1.39 附 錄 2.43 緒 論 隨著人類社會(huì)不斷的進(jìn)步，隨著語(yǔ)音芯片的普及，語(yǔ)音播報(bào)被 廣泛應(yīng)用于車站報(bào)站器，語(yǔ)音型數(shù)字萬(wàn)用表，出租車語(yǔ)音報(bào)站器， 排隊(duì)機(jī)等，并且面向家庭個(gè)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(yīng)用

8、，其自動(dòng)化程度越來(lái)越高，使用范圍越來(lái)越廣， 前景十分喜人。自動(dòng)語(yǔ)音提示技術(shù)是計(jì)算機(jī)語(yǔ)音處理技術(shù)的一種應(yīng) 用，屬于語(yǔ)音再生合成技術(shù)范疇。錄放系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)明、應(yīng)用方 便、單片錄放、不怕掉電、音色純正、性價(jià)比高等特性，與此相關(guān) 的語(yǔ)音系統(tǒng)已廣泛地用于通信、工控、醫(yī)療、報(bào)警示訊等領(lǐng)域1。 語(yǔ)音是人類最自然、方便、快捷的交流方式，讓人和機(jī)器能夠 通過自然語(yǔ)音進(jìn)行交流是人們長(zhǎng)期以來(lái)的夢(mèng)想。隨著單片機(jī)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(jī)界面，更便捷的操作方式。具 有語(yǔ)音功能的單片機(jī)系統(tǒng)于是應(yīng)運(yùn)而生，而且得到了廣泛的應(yīng)用。 近年來(lái)計(jì)算機(jī)在各行業(yè)

9、的日益普及應(yīng)用，給各行業(yè)帶來(lái)了嶄新的面 貌。與此同時(shí)用戶逐步對(duì)各種計(jì)算機(jī)應(yīng)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(dòng)化程度和更方便的人機(jī)界面。語(yǔ) 音技術(shù)的進(jìn)展給這種應(yīng)用需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(yǔ)音響應(yīng)的場(chǎng)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(yǔ)音播 報(bào)器對(duì)生產(chǎn)，生活都有極其重要的意義2。 第 1 章 課題的技術(shù)發(fā)展 1.1 語(yǔ)音芯片 本課題涉及的主要技術(shù)主要包括單片機(jī)技術(shù)和語(yǔ)音芯片技術(shù)。 語(yǔ)音芯片的發(fā)展是極其迅速的，語(yǔ)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(lái)可望而不可及的昂貴品種也能

10、進(jìn) 入廉價(jià)的市場(chǎng)領(lǐng)域，原來(lái)設(shè)計(jì)控制都極為復(fù)雜的品種也隨著集成技 術(shù)的發(fā)展變得非常簡(jiǎn)單，因此，語(yǔ)音 IC 領(lǐng)域充滿了生機(jī)和活力。 隨錄隨放型語(yǔ)音 IC： 這類 IC 具有完整的錄音機(jī)功能，和錄音磁帶機(jī)一樣，它可以 自由地通過話筒或模擬音頻線路來(lái)進(jìn)行錄音，把語(yǔ)音存儲(chǔ)到 IC 內(nèi) 部，在用戶需要的時(shí)候，就可以還原存儲(chǔ)的語(yǔ)音通過驅(qū)動(dòng)喇叭放音。 這其中又分幾種類型： 1.怕斷電且語(yǔ)聲的存儲(chǔ)、保存需要比較大的電流的語(yǔ)音 IC。像 外語(yǔ)復(fù)讀機(jī)里的語(yǔ)聲復(fù)讀芯片。這種電路以動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 （DRAM）IC 為介質(zhì)，它需要不斷內(nèi)部刷新，要保存其中的語(yǔ)聲還 需要比較大的電流消耗，通常需要幾個(gè)到幾十個(gè)毫安，一斷電內(nèi)部

11、 存儲(chǔ)的語(yǔ)聲就全部丟失了。特點(diǎn)是 DRAM 的價(jià)格便宜。這種 ADRAM 在電腦等需要精密計(jì)算的產(chǎn)品中是不能使用的，但在語(yǔ)聲存儲(chǔ)中只 是多了一點(diǎn)點(diǎn)噪音對(duì)使用沒有太大影響，因而在復(fù)讀機(jī)中廣泛使用。 2.怕斷電且語(yǔ)聲保存需要很小的電流的語(yǔ)聲 IC。像一些錄音賀 卡，這種語(yǔ)聲 IC 以靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）IC 為介質(zhì)，斷電時(shí)保存的 數(shù)碼語(yǔ)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粒扣式電池嵌入到產(chǎn)品中，這樣可 以保存錄音幾個(gè)月甚至一年多。特點(diǎn)是只用很小的電力就可以較長(zhǎng) 期保存話聲。由于 SRAM 的需求量很小，其價(jià)格比 DRAM 要高很多， 相在甚至比下面要

12、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(yǔ)聲 IC，像一些數(shù)碼錄音筆，它以閃爍存儲(chǔ)器 （FLASHRAM）IC 為介質(zhì)，完全斷電后語(yǔ)聲還能保存十年以上。這 種存儲(chǔ)器是目前最被看好的方向，它可以反復(fù)使用、不需要電流也 能很長(zhǎng)期保存內(nèi)部數(shù)據(jù)，由它制成的語(yǔ)聲 IC 是一場(chǎng)技術(shù)的革命。 特點(diǎn)是目前價(jià)格較高，但在快速滑落中。 美國(guó) ISD 公司專門研制這類產(chǎn)品，并持有多項(xiàng)技術(shù)專利，生產(chǎn)從 6 秒至 16 分鐘的一系列單片式語(yǔ)聲芯片產(chǎn)品。由于該公司的嚴(yán)謹(jǐn)作 風(fēng)和產(chǎn)品定位，ISD 系列芯片的功能強(qiáng)大

13、、性質(zhì)質(zhì)量?jī)?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(jī) 單片機(jī)全稱單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer),顧 名思義,它指的是一種單硅片上集成微型計(jì)算機(jī)主要功能集成芯片. 單片機(jī)的出現(xiàn)要?dú)w功于大規(guī)模集成電路技術(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(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),內(nèi)部集成了 中央處理器(CPU)、隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、 定時(shí)器/計(jì)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(jī)最初主要應(yīng)用于控制領(lǐng)域，在發(fā)展過程中又進(jìn)一步擴(kuò)展 了各種控制功能，它可以獨(dú)立執(zhí)行程序

14、，所以它又被稱為微型控制 器（Microcontroller） 。 單片機(jī)按系統(tǒng)可分為：MCS-51 單片機(jī)、AVR 單片機(jī)、PIC 單片機(jī)。 1.2.1 單片機(jī)硬件開發(fā)原理 單片機(jī)系統(tǒng)硬件開發(fā)原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)硬件開發(fā)主要包括設(shè)計(jì)系統(tǒng) 的電路原理圖，繪制印刷電路板（PCB 板） 、印刷板的焊接與測(cè)試。 而一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：系統(tǒng)擴(kuò)展， 即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如 RAM、ROM、I/O 接口、定時(shí)器、計(jì)數(shù) 器、中斷系統(tǒng)等，容量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn) 行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)碾娐?；系統(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(jī)

15、、A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置設(shè)計(jì)應(yīng)遵循 下列原則： 1.盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)的常規(guī)用法。為硬件系 統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好基礎(chǔ)。 2.系統(tǒng)的擴(kuò)展與外圍設(shè)備配置的水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功 能要求，并留有適當(dāng)余地，以便進(jìn)行二次開發(fā)。 3.硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方 案會(huì)相互影響，考慮的原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件來(lái) 實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，其 響應(yīng)時(shí)間比直接用硬件實(shí)現(xiàn)要長(zhǎng)，而且占用 CPU 時(shí)間。因此，選擇 軟件方案時(shí)，要考慮到這些因素。 4.整個(gè)系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能

16、相匹配，例如選用 晶振頻率較高時(shí)，存儲(chǔ)器存取時(shí)間有限，應(yīng)該選擇允許存取速度較 高的芯片；選擇 CMOS 芯片單片機(jī)構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的所有 芯片都應(yīng)該選擇低功耗的產(chǎn)品。 5.可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)外接電路較多時(shí)，必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力。驅(qū)動(dòng)能力不 足時(shí)，系統(tǒng)工作不可靠，解決的辦法是增加驅(qū)動(dòng)能力，曾設(shè)線驅(qū)動(dòng) 器或減少芯片功耗，降低總線負(fù)載。 1.2.2 單片機(jī)軟件開發(fā)原理 單片機(jī)軟件開發(fā)原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè) 計(jì)的，應(yīng)可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。優(yōu)秀的系統(tǒng)軟件開發(fā)應(yīng)遵循 以下原則:

17、 1.軟件結(jié)構(gòu)清晰、簡(jiǎn)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(chǔ)區(qū)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)標(biāo)志化。各個(gè)功能程序運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行結(jié)果以 及運(yùn)行要求都設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移、運(yùn)行、控制都 可通過狀態(tài)標(biāo)志條件來(lái)控制。 5.經(jīng)過調(diào)試修改后的程序應(yīng)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化打 下了基礎(chǔ)。 6.全面實(shí)現(xiàn)軟件抗干擾設(shè)計(jì)。軟件抗干擾是計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提 高可靠性的有力措施。 7.為了提高運(yùn)行的可靠性，在應(yīng)用軟件中設(shè)置自診斷程序

18、，在 系統(tǒng)工作運(yùn)行前先運(yùn)行自診斷程序，用以檢查系統(tǒng)各特征參數(shù)是否 正常。 第 2 章 課題的任務(wù)分析及總體設(shè)計(jì)方案 2.1 任務(wù)分析 設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的數(shù)碼錄音機(jī)系統(tǒng)。主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單錄音 和播放功能。系統(tǒng)可以使用單片機(jī)外擴(kuò) A/D 轉(zhuǎn)換器和 D/A 轉(zhuǎn)換器來(lái) 實(shí)現(xiàn)上述錄播放功能，也可以選用專用錄音芯片。設(shè)計(jì)中應(yīng)給出相 應(yīng)的方案分析，最終選擇一種方案，并設(shè)計(jì)相關(guān)軟硬件系統(tǒng)。 基本要求： 1、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(yǔ)音實(shí)現(xiàn)錄音。 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，提出基于單片機(jī)的語(yǔ)音錄放器的硬件設(shè)計(jì)方案， 并應(yīng)用 Protel 軟件完成硬

19、件電路原理圖設(shè)計(jì)。通過對(duì)單片機(jī)的編 程開發(fā)可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的錄放等基本功能。具體包括如下幾個(gè)部分： 1.學(xué)習(xí)單片機(jī)的工作原理，并應(yīng)用 Protel 軟件設(shè)計(jì)出單片機(jī) 的最小系統(tǒng)和語(yǔ)音系統(tǒng)的控制電路，使其能可靠工作。 2.學(xué)習(xí)有關(guān)語(yǔ)音方面的相關(guān)知識(shí)，采用集成語(yǔ)音芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ) 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(jī)的接口電路，包括話筒和揚(yáng)聲器的電路設(shè)計(jì)。 3.學(xué)習(xí) C 程序的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程開發(fā)。并完成仿 真和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放的基本功能。 2.2 總體方案設(shè)計(jì) 在聲學(xué)領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)與各種語(yǔ)音芯片相結(jié)合，即可完成語(yǔ) 音合成技術(shù)，使得單片機(jī)語(yǔ)音系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為可能。所

20、謂語(yǔ)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(yǔ)音芯片 存儲(chǔ)播放聲音的基本工作方式為：聲音模擬量A/D存儲(chǔ)D/A 模擬量播放。采用 AD/DA 方式的語(yǔ)音芯片外圍電路比較復(fù)雜， 聲音質(zhì)量也有一定的失真。而存在一類語(yǔ)音芯片采用 EEPROM 存儲(chǔ) 方法，將模擬語(yǔ)音數(shù)據(jù)直接寫入半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元中，不需加 A/D 和 D/A 變換電路，使用方便，且語(yǔ)音音質(zhì)自然。在我的設(shè)計(jì)中即采 用這種模擬語(yǔ)音數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)到語(yǔ)音芯片的設(shè)計(jì)。以單片機(jī)為核心 的語(yǔ)音錄放系統(tǒng)的功能框圖，如圖 2-1 所示。 單片機(jī)最小系統(tǒng)語(yǔ)音錄放系統(tǒng) 話筒 麥克風(fēng) 圖 2-1 單片機(jī)語(yǔ)音錄放系統(tǒng)框圖 其中單片機(jī)最小系統(tǒng)完成

21、單片機(jī)的基本特征，它包括時(shí)鐘、電 源、復(fù)位等部分。如圖 2-2 所示。 AT89C52 單片機(jī) 按鍵控制 復(fù)位電路 系統(tǒng)時(shí)鐘 外部RAM 圖 2-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)框圖 語(yǔ)音錄放系統(tǒng)則選用專門語(yǔ)音錄放芯片 ISD2560 芯片作為核心， 結(jié)合外圍話筒和麥克風(fēng)來(lái)完成語(yǔ)音錄放功能。 進(jìn)行語(yǔ)音錄放的操作如下：按下開始鍵，啟動(dòng)錄音，松開開始 鍵，結(jié)束錄音。 2.3 元器件選擇 本文所述系統(tǒng)主要器件包括單片機(jī)，語(yǔ)音芯片 ISD2560 等。 2.3.1 單片機(jī)選擇 近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)日益發(fā)展，已 經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著集成電路工藝的發(fā)展，出現(xiàn) 了單片機(jī)、DSP、ARM

22、 等多種單片機(jī)。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(jí)工控到 簡(jiǎn)單語(yǔ)音/圖片（不含視頻）處理，其中 32 位 DSP 適合復(fù)雜語(yǔ)音/ 圖片/視頻處理。ARM：是 32 位單片機(jī)，由于結(jié)構(gòu)和計(jì)算速度的原 因，目前適合做事物處理或者中低端應(yīng)用，從中高級(jí)工控到簡(jiǎn)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(chǔ)器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 為微處理，俗稱單片 機(jī)。該器件采用 ATMEL

23、 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 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(chǔ)器組合在單個(gè)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(jià)廉的方案5。51 單片機(jī)雖然和 DSP,ARM 相比處理速度和運(yùn)算速度上都比較慢，但它 的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜，它的速度可以滿足本設(shè)計(jì)的要求， 所以我們采用 AT89C52 這款單片機(jī)。AT89C52 內(nèi)部原理圖，如圖 2- 3 所示： 圖 2-3 AT89C52 內(nèi)部原理圖 2.3.2 語(yǔ)音芯片的選取 目前市場(chǎng)上流行的語(yǔ)音芯片很多，從性價(jià)比的角度考慮，美

24、國(guó) ISD 公司的 ISD 系列語(yǔ)音芯片可謂一枝獨(dú)秀。ISD 系列語(yǔ)音芯片具 有以下優(yōu)點(diǎn)。 1.采用模擬數(shù)據(jù)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器直接存儲(chǔ)的專利技術(shù)，即將模 擬語(yǔ)音數(shù)據(jù)直接寫入單個(gè)存儲(chǔ)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(chǔ)器（EEPROM） ，不再 需要擴(kuò)展存儲(chǔ)器。 3.控制簡(jiǎn)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(shí)再現(xiàn)語(yǔ)音的自然效果，避免了一般固體語(yǔ)音電 路因?yàn)榱炕蛪嚎s所造成的量化噪聲和失真現(xiàn)象6。 因此，在以單片機(jī)為核心的語(yǔ)音錄放系統(tǒng)中，選用 ISD 公司的 語(yǔ)音系列芯片 ISD2560、ISD2575、ISD259

25、0 和 ISD25120，這 4 種 芯片的主要區(qū)別在于存儲(chǔ)語(yǔ)音的時(shí)間長(zhǎng)度，ISD2560 的錄音時(shí)間為 60s，ISD25750 的錄音時(shí)間為 75s，ISD2590 的錄音時(shí)間為 90s，而 ISD25120 的錄音時(shí)間為 120s?？紤]到經(jīng)濟(jì)原因，最后選用 ISD2560。 ISD2560 采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，每個(gè)采樣值可 直接存儲(chǔ)在片內(nèi)單個(gè) EEPROM 單元中，因此能夠非常真實(shí)、自然地 再現(xiàn)語(yǔ)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，同一系列的產(chǎn)品采樣頻率越低，錄放時(shí)間越長(zhǎng)，但通頻帶和

26、音質(zhì)會(huì)有所降低。ISD2560 可重復(fù)播放 10 萬(wàn)次，它是一種永久記 憶型語(yǔ)音播放電路，它有音質(zhì)自然、使用方便、單片存放、反復(fù)錄 音、低功耗、抗斷電等許多特點(diǎn)，因此在許多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng) 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(shí)鐘、定時(shí)器、采樣時(shí)鐘、濾波器、自動(dòng)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(chǔ)單元均分為 600 行，有 600 個(gè)地址單元，每個(gè)地址 單元指向其中一行，每個(gè)地址單元的地址分辨率為 100ms。此外， ISD2560 還具備微控制器所

27、需的控制接口。通過操作地址和控制線 可完成不同的任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)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(zhǎng)為單位來(lái)任意組合分段。 ISD2560 的主要功能特性如下： 易實(shí)現(xiàn)單片機(jī)語(yǔ)音錄放。 高質(zhì)量、自然的語(yǔ)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(shí)間可達(dá) 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(chǔ)。去除了電池備份電路。 直接級(jí)聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的錄音時(shí)間。 信息可無(wú)電保存 100 年。 重復(fù)錄音最多可達(dá) 10 萬(wàn)次。 具有多段信息處理功能，最大可分 600 段。 自

28、動(dòng)節(jié)電模式，此時(shí)電流僅為 1uA。 +5V 供電。 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(shí)鐘電路，故而無(wú)需外部配置晶振，錄音應(yīng)用 電路也得到大大簡(jiǎn)化。ISD2560 可進(jìn)行錄、放兩種操作。錄入時(shí)， 語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過換能器 MIC 轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)，該信號(hào)經(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(hào)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(jì)性能更加優(yōu)良的前置放大器代替芯

29、片內(nèi)部已有的功能部 件，另外 ANAIN 可作為線輸入口，直接輸入電聲信號(hào)，既而信號(hào)進(jìn) 入自動(dòng)增益 AGC 放大器，信號(hào)電平得到調(diào)理，使其符合存儲(chǔ)電路的 動(dòng)態(tài)范圍，AGC 響應(yīng)時(shí)間由連接在 AGC 腳的外界電阻、電容值確定。 為使得采樣信號(hào)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(shí)際應(yīng)用中，為存儲(chǔ)不失真音頻信息， 放大后的信號(hào)必須經(jīng)過一個(gè)低通濾波器后方可送入存儲(chǔ)單元，該濾 波器為一五極點(diǎn)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(yǔ)音音質(zhì)非常好，調(diào)理完畢的 信號(hào)在內(nèi)部時(shí)鐘的作用下以閉環(huán)控制形式送入模擬存儲(chǔ)陣

30、列。如圖 2-5 所示。 取樣保持 比較器 電子泵入 模擬存儲(chǔ) 圖 2-5 閉環(huán)存儲(chǔ)電路 被采樣信號(hào)經(jīng)采樣電路取樣保持，同時(shí)電子被泵入模擬存儲(chǔ)單 元，此時(shí)兩者被送入比較器的比較端，當(dāng)兩者電平相等時(shí)則停止向 EPROM 中寫入數(shù)據(jù)，這樣模擬信息得到了存儲(chǔ)。 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(fù)為原始波形，經(jīng)五極點(diǎn)平滑濾波器 后入混合器，以便與外界其他信號(hào)混合，而后送入功率放大器，并 由 SP+，SP-端輸出，可直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器8。ISD2560 應(yīng)用電壓：?jiǎn)?5V 供電；錄/放時(shí)間：60s；尋址空間：1024 位；最多語(yǔ)音分段： 600 支持 OVF

31、 溢出；支持節(jié)電模式：錄放操作周期外電流僅為： 0.5A 綜合本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案可知：主要的硬件電路有單片機(jī)最小系 統(tǒng)和語(yǔ)音模塊的電路及其外圍電路，及其接口電路。其中單片機(jī)最 小系統(tǒng)包括電源電路，復(fù)位電路和時(shí)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(jī)最小系統(tǒng)：組成系統(tǒng)的控制電路 語(yǔ)音錄放電路：包括語(yǔ)音芯片的外圍電路和單片機(jī)的接口電路。 可完成對(duì)語(yǔ)音的錄音存儲(chǔ)、播放。 軟件部分用單片機(jī) C 語(yǔ)言編寫程序，單片機(jī)程序控制語(yǔ)音芯片 的正常工作。并且利用 Keil 與 Proteus 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)試。 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放的硬件電路主要由單片機(jī)和語(yǔ)音芯

32、片構(gòu)成， 硬件電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是單片機(jī)最小系統(tǒng)以及語(yǔ)音芯片的外圍電路以 及他和單片機(jī)的接口電路。 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放的硬件電路由單片機(jī)芯片 AT89C52 和語(yǔ)音 芯片 ISD2560 及它們的接口帶你路構(gòu)成。電路實(shí)現(xiàn)的功能如下： 1.按下開始健，啟動(dòng)錄音；松開開始健，結(jié)束錄音。注意，錄 音時(shí)間不能超過預(yù)先設(shè)定的每段語(yǔ)音的時(shí)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(lái)致力于 Windows 平臺(tái)開發(fā) 的最新結(jié)晶，能實(shí)現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計(jì)到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這 之間的所有分析、驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理。因而今天的 Pr

33、otel 最新 產(chǎn)品已不是單純的 PCB（印刷電路）設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng)工具， 覆蓋了以 PCB 為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。最新版本的 Protel 軟件可 以毫無(wú)障礙地讀 Orcad、Pads、Accel（PCAD）等知名 EDA 公司設(shè) 計(jì)文件，以便用戶順利過度到新的 EAD 平臺(tái)。 Protel99se 就是由早期 protel 版本發(fā)展而來(lái)的基于 windows95、windows98、windows2000 環(huán)境的新一代電路原理圖輔 助設(shè)計(jì)與繪制軟件，其功能模塊包括電原理圖設(shè)計(jì)、仿真等，集成 電路設(shè)計(jì)與開發(fā)環(huán)境與一體化。 利用 Protel 進(jìn)行電路設(shè)計(jì)需要二個(gè)步驟，如圖 3-1 所示

34、。 圖 3-1 protel 設(shè)計(jì)電路步驟圖 本設(shè)計(jì)利用 protel 軟件畫的硬件電路圖主要有單片機(jī) AT89C52 的最小系統(tǒng)和語(yǔ)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 3.1 AT89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)是實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放的硬件設(shè)計(jì)的核心器件之一，由它控制 語(yǔ)音芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音的存儲(chǔ)和播放。該設(shè)計(jì)用 Atmel 公司的 AT89C52 作為單片機(jī)芯片，它完全能夠滿足要求，而且極為常用， 價(jià)格便宜，易于獲取。單片機(jī)最小系統(tǒng)，如下圖 3-2 所示。 圖 3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 單片機(jī)芯片為 AT89C52，工作于 11.0592MHz

35、 的時(shí)鐘。單片機(jī)可 以配置 ISD2560 的操作模式。單片機(jī)的 P1.5 腳控制語(yǔ)音芯片 ISD2560 的錄放模式選擇，低電平置 ISD2560 為錄音狀態(tài)，高電 平置 ISD2560 為放音狀態(tài)。單片機(jī)的 P1.6 腳和 ISD2560 的節(jié)電控 制輸入相連，單片機(jī)通過此引腳可以控制芯片的開關(guān)，單片機(jī)的 P1.7 腳用于控制語(yǔ)音芯片的片選，低電平時(shí)選中芯片。單片機(jī)的 INT0 腳、P1.4 和 ISD2560 的 EOM 標(biāo)志輸出相連，EOM 標(biāo)志在錄音 時(shí)由芯片自動(dòng)插入到錄音信息的結(jié)尾處，放音遇到 EOM 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 低電平脈沖（約 12.5ms） ，觸發(fā)單片機(jī)中斷，單片機(jī)必須在檢測(cè)到

36、 此輸出的上升沿后才到播放新的錄音，否則播放的語(yǔ)音就不連續(xù)， 而且會(huì)產(chǎn)生“啪啪”聲。 3.1.1 AT89C52 單片機(jī)主要功能特性及引腳分布圖和管腳說明 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(jī)包括 GND，VCC 在內(nèi)的 40 個(gè)引腳下面著重 介紹以下幾個(gè)重要的引腳。 P0 口由一個(gè)輸出鎖存器，2 個(gè)三態(tài)級(jí)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電 路及控制電路組成。驅(qū)動(dòng)電路有上拉場(chǎng)效應(yīng) FETT1 和驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管 FETT2 組成。P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次

37、寫 1 小時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第 八位。在 FLASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校 驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，用作 I/O 口。P1 口是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口比 P1 口多了一個(gè) MUX 開關(guān)

38、和轉(zhuǎn)換開關(guān)控制部分。P2 口為 一個(gè)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(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高， 且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，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(dāng)用于外部程序器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在 給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口是一個(gè)多功能端口。P3 口管腳是 8 個(gè)帶

39、內(nèi)部上拉電阻的 雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) 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(shí)器 0 外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器 1 外部輸入） P3.6/WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通) P3.7/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程

40、校驗(yàn)接受一些控制信號(hào)。 RET：復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RET 腳兩個(gè)機(jī) 器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG 為地址鎖存允許信號(hào)端。當(dāng) AT89C52 單片機(jī)上電正常 工作后，ALE 引腳不斷向外輸出脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 六分之一。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖 存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，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(shí)目的。然而要 注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如 想禁止 ALE 才起作用。

41、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(wú)效。 /PSEN 為程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端。外部程序存儲(chǔ)器的選通信 號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。 但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這倆次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/Vpp 為外部程序存儲(chǔ)器的地址的輸入端/固化編程電壓輸入 端。當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H- FFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)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） 。 XT

42、AL2 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(shí)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(hào)輸出。 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(shí)鐘時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘 脈沖。 3.1.2 單片機(jī)的電源電路 在電源引腳并聯(lián)一個(gè) 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?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰荒芡?變，所以它能抑制電壓的波動(dòng)，使電壓變得平穩(wěn)光滑主要

43、作用有兩 個(gè)：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(duì)地短路掉。同時(shí)也能去耦。如圖 3-4 所示。 圖 3-4 電源電路 3.1.3 AT89C52 單片機(jī)的復(fù)位電路 AT89C52 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)需要復(fù)位，使 CPU 及各系統(tǒng)各部件處 于確定的初始狀態(tài)，并從出態(tài)開始工作。89 系列單片機(jī)的復(fù)位信 號(hào)是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)部的斯密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于 正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如 RST 引腳上有一個(gè)高電平并 維持 2 個(gè)極其周期（24 個(gè)振蕩周期） ，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng) 復(fù)位。通過連通一個(gè)按鈕開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。如圖 3-5

44、所示。 圖 3-5 復(fù)位電路 3.1.4 AT89C52 單片機(jī)時(shí)鐘電路 AT89C52 芯片內(nèi)部有一個(gè)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(gè)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)定頻率并對(duì)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。 圖 3-6 時(shí)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(dāng)按 鍵未按下時(shí)，P1.0 為低電平；按鍵按下后為高電平。 如圖 3.7 所 示。 圖 3

45、.7 錄音/播放控制電路 3.2 語(yǔ)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(yǔ)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(jì)選用 SOID 封裝，其引腳分布，如下圖 3-8 所示。 圖 3-8 語(yǔ)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(gè)狀態(tài)作內(nèi)部存儲(chǔ)器的尋址用， 最后 256 個(gè)狀態(tài)作為操作模式。

46、當(dāng) A8 或 A9 有一個(gè)為 0 時(shí)，為地址 線，作為當(dāng)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(dāng) A8 和 A9 均為 1 時(shí)，為模式輸入，共 6 種操作模式，由 M0M6 決定，允許多種模式同時(shí)存在。 AUXIN（11 腳）：鋪助輸入。當(dāng) CE 和 P/R 為高，放音不進(jìn)行或 處于放音益處狀態(tài)時(shí)，此引腳的輸入信號(hào)通過內(nèi)部輸出放大器驅(qū)動(dòng) 揚(yáng)聲器輸出端。當(dāng)多個(gè) ISD1560 芯片級(jí)聯(lián)時(shí)，后級(jí)的揚(yáng)聲器輸出通 過此引腳連接到本級(jí)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

47、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(yáng)聲器輸出?？沈?qū)動(dòng) 16 以上揚(yáng)聲器 （內(nèi)存放音時(shí)，功率為 12.2mW；AUX IN 放音時(shí)，功率為 50mW） 。 ISD2500 系列的所有器件都有一個(gè)在芯片上的差分揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器。 揚(yáng)聲器輸出腳在錄音和節(jié)電模式時(shí)保持為 VSSA 電平，因此，多個(gè) ISD2500 系列器件一起使用時(shí)，它們的揚(yáng)聲器輸出腳不能并接，并 行連接可能會(huì)造成芯片的損壞。單端輸出時(shí)必須在 SP 輸出腳和揚(yáng) 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高至 4 倍。 VCCA、VCCD（16、28 腳）：模擬和數(shù)字電源。為了

48、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(yīng)盡可能 在靠近供電端處相連，而去耦電容則應(yīng)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(hào) 送至片內(nèi)的前置放大器，片內(nèi)自動(dòng)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(yīng)該通過一系列電容交 流耦合進(jìn)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(diǎn)。 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(dāng)以差分形式連接話筒時(shí)，可減少噪

49、聲，提高共模抑制 比。 AGC（19 腳）：自動(dòng)增益控制腳。AGC 可動(dòng)態(tài)調(diào)整前置增益， 以補(bǔ)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(yǔ)到喧器聲）時(shí)失真都能保持最小。響應(yīng)時(shí)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(shí)間常數(shù)，釋放時(shí)間取決 于該端外接的并聯(lián)對(duì)地電容和電阻設(shè)定的時(shí)間常數(shù)。選用標(biāo)稱值分 別為 470k 的電阻和 4.7F 的電容可以得到滿意的效果。 ANA IN（20 腳）：模擬輸入端。此引腳為芯片錄音信號(hào)輸入腳。 對(duì)話筒輸入來(lái)說，應(yīng)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

50、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(biāo)志輸出腳，低電平有效。芯片處于存儲(chǔ)空 間末尾時(shí)，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(fù)位芯片。此外，該引腳可用 于級(jí)聯(lián)多個(gè) ISD2500 系列器件以增加錄音存儲(chǔ)的時(shí)間。 CE（23 腳）：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

51、）：節(jié)電控制腳。此腳拉高可使芯片停止工作而進(jìn)入 節(jié)電狀態(tài)。芯片發(fā)生溢出，即 OVF 腳輸出低電平后，應(yīng)將此引腳變 高以將地址指針復(fù)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(biāo)志輸出腳，低電平有效。EOM 標(biāo)志 在錄音時(shí)由芯片自動(dòng)插入到該信息段的結(jié)尾。當(dāng)放音遇到 EOM 時(shí)， 此引腳輸出低電平脈沖。另外，ISD2560 芯片內(nèi)部會(huì)自動(dòng)檢測(cè)電源 電壓以維護(hù)信息的完整性，當(dāng)電壓低于 3.5v 時(shí)，此引腳變低， 此 時(shí)芯片只能放音。在模式狀態(tài)下，可用來(lái)驅(qū)動(dòng) LED，以指示芯片當(dāng) 前的工作狀態(tài)。 XCLK（26 腳）：外部時(shí)鐘輸入腳。此腳內(nèi)部有

52、下拉元件，不用 時(shí)應(yīng)接地。芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已經(jīng)調(diào)節(jié)校準(zhǔn)，誤差在 1%以 內(nèi)。ISD2560 的采樣率為 8kHZ，需要 1024kHZ 的外部時(shí)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(shí)，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(dòng)在錄音結(jié)束處寫入 EOM 標(biāo)志。放音時(shí)，由地址輸入 提供起始地址，放音持續(xù)到 EOM 標(biāo)志。如果 CE 一直為低，或芯片 工作在某些操作模式，放音則會(huì)忽略 EOM 而持續(xù)進(jìn)行下去，直到發(fā) 生溢出為止。 由于 ISD2560 內(nèi)

53、置了若干種操作模式，因而可用最少的外圍器 件實(shí)現(xiàn)最多的功能。具體操作模式如表 3-1 所示： 表 3-1 ISD2560 語(yǔ)音芯片操作模式 模式功能典型應(yīng)用組合使用模 式 M0信息檢 索 快進(jìn)通過信 息 M4、M5、M6 M1刪除 EOM 在最后一條 信息結(jié)束處放 EOM M3、M4、M5 、M6 M2末用保留N/A M3循環(huán)從 0 地址連 續(xù) M6 的多段信 息 M1、M5、M6 M4連續(xù)尋 址 錄放連續(xù) 的多段信息 M0、M1、M5 M5CE 電平 有效 允許暫停M0、M1、M3 、M4 M6按鍵模 式 簡(jiǎn)化外圍電 路 M0、M1、M3 操作模式可由微控制器或硬件實(shí)現(xiàn)。使用操作模式要注意兩

54、點(diǎn): 1.所有操作最初都是從 0 地址（即存儲(chǔ)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(jì)數(shù) 器將復(fù)位為 0。 2.當(dāng) CE 變低且最高兩地址位同為高時(shí)，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(dāng)前 的地址模式引腳電平，并直到執(zhí)行相應(yīng)的操作為止。 3.2.2 語(yǔ)音錄放電路語(yǔ)音芯片 ISD2560 部分原理圖及說明 語(yǔ)音錄放電路語(yǔ)音芯片 ISD2560 原理圖；如圖 3-9 所示。 圖 3-9 語(yǔ)音芯片原理圖 ISD2560 芯片集成度高，內(nèi)部 EEPROM

55、存儲(chǔ)器單元均分為 600 行， 存 600 個(gè)地址單元，每個(gè)地址單元指向其中一行，每一個(gè)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，通過操縱地址和控制線可完成不同的任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的信息 處理功能9。 由于 ISD2560 是數(shù)?；旌系男酒?，因此對(duì)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào) 的處理是 PCB 設(shè)計(jì)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 最好也分別走線，并應(yīng)盡可能 在靠近供電端

56、處相連，電源腳附近的去耦電容應(yīng)盡量靠近芯片。 3.3 整體電路圖 數(shù)碼錄音機(jī)整體電路圖；如圖 3-10 和 3-11 所示。 圖 3-10 數(shù)碼錄音機(jī)整體電路圖（一） 圖 3-11 數(shù)碼錄音機(jī)整體電路圖（二） 3.4 PCB 圖 由于要求最終實(shí)現(xiàn)實(shí)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(duì)應(yīng)器件焊接，燒寫程序 后即可完成實(shí)物演示。 由于制版費(fèi)較貴，加上元器件購(gòu)買花銷較高，因而實(shí)物演示等 工作未能進(jìn)行。如圖 3-12 所示。 圖 3-12 語(yǔ)音錄放電路的 PCB 圖 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放的軟件設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，主要通過單片機(jī)對(duì) ISD2560

57、 的控制實(shí)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(shí)現(xiàn)下面過程： “開始”鍵按下后，單片機(jī)控制 PD、P/R 引腳為低電平，并指 定錄音地址，啟動(dòng)錄音過程。在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間內(nèi)（60s）結(jié)束 錄音，松開“開始”鍵，單片機(jī)控制 P/R 引腳回到高電平，即完成 一段語(yǔ)音的錄制。之后打開外部中斷 0，指定放音地址，啟動(dòng)放音 程序，每次放音結(jié)束時(shí)，EOM 輸出會(huì)觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷 0，經(jīng) 過適當(dāng)?shù)难訒r(shí)后，重新啟動(dòng)第二次放音，這樣重復(fù) 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： 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(shí)

58、打開外部中斷0 是 是 否 否 外部中斷零服 務(wù)子程序 關(guān)閉外部中斷0 Count=2? Count+ 延時(shí) 打開外部中斷 調(diào)用播放函數(shù) 回主函數(shù) 圖 4-1 語(yǔ)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(jī)控制 PD,P/R 引腳低電平，并指 向錄音地址，啟動(dòng)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(dāng) CE=0 時(shí)芯片使能輸入引腳，使能

59、所有的錄音操作。 當(dāng) PD=0 時(shí)使芯片開始工作，而進(jìn)入非節(jié)電模式。 當(dāng) PR=0 時(shí)開始錄音，錄音時(shí)，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(dòng)溢出。 在預(yù)定設(shè)定的時(shí)間內(nèi)， （小于 60s）結(jié)束錄音，松開“開始” 鍵單片機(jī)控制 P/R 引腳回到高電平，即完成一段語(yǔ)音的錄音。 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(shí) 打開外部中斷0 是 是 否 否 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(dòng)放音程序， 其放音函數(shù)為： /*放音函數(shù)*/ Void pl

60、ayback （void） CE=0; /片選有效 PD=0; /非節(jié)電模式 PR=1; /放音 當(dāng) CE=0 時(shí)芯片使能輸入引腳，使能所有的放音操作。 當(dāng) PD=0 時(shí)使芯片開始工作，而進(jìn)入非節(jié)電模式。 當(dāng) PR=1 時(shí)為高電平，這時(shí)選擇放音，這時(shí)由地址輸入提供其 實(shí)地址，放音持續(xù)到 EOM 位標(biāo)志。 每次放音結(jié)束時(shí)，EOM 輸出會(huì)觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷 0，經(jīng)過 適當(dāng)?shù)难訒r(shí)后，重新啟動(dòng)第二次放音，這樣重復(fù)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(jì)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)