基于APR9600的语音录放器设计

基于APR9600的语音录放器设计摘要：本设计采用一块APR9600语音芯片为电路的核心，实现自动录音和放音的功能。

使用功放芯片JRC386Ｄ进行音频放大，以提高音量。

语音录放电路在日常生活中应用广泛，如电话的留言应答，游戏机、玩具录放音，钟表报时，用于报警、售货、家用电器控制，等等。

本设计电路控制简单，音质好、音量大，可多次录放音，可移植性强，稍作改动就可以应用到其它领域。

以APR9600芯片为核心的语音录放器还具有价格优势，易于推广。

因此，本设计具有很大的应用价值。

关键词：语音芯片录放电路应用Abstract：this design uses ARP9600 speech sound chip as the core of the electric circuit to achieve the function of tape-record and playback. Using the chip JR386D to carry on the audio and dev- elop the voluntarily. The recorded and playback electric circuit is widely being used in the every- day life such as message response phone, game machine and recorded and playback toy for warni -ng , selling goods and controlling home appliances . It is easy to control ,and it has good tone quality , great voice ,easy to transplant to other fields . Taking ARP9600 chip as the core ,this voice record and play machine has a big advantage in price and easy to spread so this design has an great value in application.Key words：speech and sounds chip recorded and play circuits application基于APR9600的语音录放器设计1、系统方案设计与论证1.1设计要求选择适当的语音芯片，设计一个语音录放器。

1.2设计基本原理根据设计要求，采用模块化设计。

主要有语音芯片模块、控制模块、电源模块、输入输出模块和音频功放模块，添加适当的外围电路，使之能够协调工作，达到较好的录放音效果。

设计框图如下：图1.2 语音录放器基本模块方框图模块描述：方案以语音芯片为核心，采用话筒输入音频信号进行录音，通过开关和按键控制录音、放音和录音、放音时的相应模式，由于语音芯片推动的音频功放较小，为了加大音量增加一级音频功放，声音通过扬声器输出。

音频功放和语音芯片公用一个电源。

1.3 系统设计方案1.3.1模块方案选择与论证（1）语音芯片选择方案一：采用ISD系列语音芯片。

美国ISD公司生产的系列语音芯片使用范围最广，相关的设计资料也容易找到，但是ISD系列芯片价格高，每片大概需要50元，录放控制也比较复杂，在ISD芯片中要实现某键对某段的多段并行控制是十分困难的，一般需要大量的二极管译码阵或单片机来辅助实现，另外在分段录音时也存在很多困难。

方案二：采用APR系列芯片。

APR系列芯片是台湾地区生产的模拟存储芯片，和ISD语音芯片的功能大致相同，但价格便宜，每片大概15元，录放控制也比较容易，每段都有对应的键控制，按哪一键就录、放哪一段，而且可以方便地对任意一段重新录音不影响其它段、对任意一段循环放音等。

综合考虑两种芯片的优缺点，本设计采用便宜、便于控制的APR9600语音芯片。

（2）音频功放选择由于APR9600的内置音频功放的功率只有12.2mW（扬声器接16Ω），声音大概和普通程控电话的免提相当，为了获得较大的声音，本设计外加一级功率放大。

方案一：采用模拟集成低压音频功率放大器。

采用集成音频功放可以把外围器件减到最少，可以在一定程度上减少噪声输入，也可以方便的进行增益调节，价格也不贵，常用的有LM系列和JRC系列低压音频功放。

方案二：采用模拟电路实现。

一般情况下会采用甲乙类互补对称功率放大电路，这样就需要至少四个低噪声三极管和两个二极管，要实现增益调节，元器件会更多，这样大大增加了焊接的难度，引入噪声的机会也更多。

仔细比较两种方案后，本设计采用方案一，用最容易买到JRC386D模拟低压集成音频功放来实现音频放大。

（3）电源选择查找资料得知，APR9600的工作电压为4.5~6.5V，典型值为5V；JRC386D的工作电压为4~12V，典型值为6V。

考虑到两者的电压要求，电源选择为6V。

方案一：采用自制整流电源，采用自制整流电路.这种方法简单可行,可以得到精确的电压值,而且稳定度高,可以长期使用，但是造价比较高，要１５元左右才能实现。

也可以让自己所学的知识在实践中得到很好的运用.其方框图如图1.3所示:图1.3整流电路方框图（整流电路部分使用三端稳压器7806）方案二：购买6Ｖ电源。

市场可以买到６Ｖ电源，但是价格在１０元左右，稳压性能也不是很好。

方案三：采用４节５号电池串联供电。

这种方法简单易行，价格也不高，但是电池的内阻会随着电池的放电而迅速增大，使用时必须考虑到。

APR9600芯片要求供电稳定，避免引入交流噪声，使用市面上买的开关电源显然不合适，自制整流滤波电源造价又较高，所以最终选择方案三，在使用时去耦电路使内阻降低，效果还是可以得到保证的。

（4）控制模块选择APR9600要实现串、并行录放控制，进行复位操作和模式选择需要大量的开关，考虑各引脚触发方式，使用频度的区别，对模式控制引脚的控制采用指拨开关，对录放段操作引脚的控制采用按键开关。

（5）音频输入、输出模块APR9600芯片录音时的外部音频信号可以通过话筒和线路两种方式进入，如果信号幅度在100mV左右即可直接进入线路输入端，本设计采用普通的驻极体话筒输入音频信号。

音频功放输出级采用4Ω小喇叭输出声音。

1.3.2 系统的最终实现方案比较、分析、论证后得到系统的最终实现方案。

语音芯片采用APR9600，音频功放采用JRC386D模拟集成块，电源使用4节干电池串联而成的直流电源，采用指拨开关和按键开关对电路进行控制，用普通驻极体话筒实现音频输入，普通4Ω喇叭输出声音。

2、单元电路设计2.1语音芯片单元电路APR9600是中国台湾地区近年推出的低成本、多功能语音录放器件，其录放时间为40～80s。

它除了具有常规串、并行模式录放的直接存取模式的分段功能外，还具有独特的磁带操作模式，即顺序存取多段可变长度信息功能，因而广泛应用在低成本的玩具、便携式消费产品中。

APR9600具有高品质的语音录放特性，同时又具备多种手动控制方式，外围电路设计简单，价格也十分低廉，其在工业控制、家电、电化教育、游艺等产品、系统中将会有广泛的应用前景。

2.1.1语音芯片外部特征（1）APR9600语音芯片外观APR9600采用28脚双列直插式塑料封装，其外形如图2.1。

图2.1 APR9600语音芯片外形图图2.2 APR9600语音芯片引脚图（2）引脚及其功能APR9600语音芯片的引脚如图2.1所示，引脚对应的功能见表2.2表2.2 APR9600引脚功能对照表2.1.2 APR9600语音芯片内部结构在APR9600芯片的内部，录音时外部音频信号通过话筒输入和线路输入方式进入，话筒可采用普通的驻极体话筒，在芯片内话筒放大器（Pre-Amp ）中自带自动增益调节（AGC），可由外接阻容件设定响应速度和增益范围。

如果信号幅度在100mV左右即可直接进入线路输入端，音频信号由内部滤波器、采样电路处理后以模拟量方式存入专用快闪存储器FLASHRAM中。

由于FLASHRAM是非易失器件，断电等因素不会使存储的语音丢失。

放音时芯片内读逻辑电路从FLASHRAM中取出信号，经过一个低通滤波器送到功率放大器中，然后直接推动外部的喇叭放音。

厂家要求外接喇叭为16Ω，实际试验用8-16Ω均可，一般音量下输出功率12.2mW(16Ω）。

其内部结构框图如图2.3 。

图2.3 APR9600 内部结构框图英文注释：internal oscillator 内部振荡器； pre-amp前置放大器；automatic gain control自动增控制； power supply 电源供应；mux多路调制器； anti-aliasing filter输入滤波器；sample-and-hold circuit取样保持电路； analog write&read circuits模拟读写；256Kcell flash……256K闪存模拟存储阵列； Message decders信息译码器；Message control信息控制； Low pass fiter 低通滤波器；Device control设备控制端； Amp音频功放；APR9600语音芯片的一个很大的特点就是具有磁带模式，在磁带模式下的信息存储和操作过程与传统的磁带录音机很类似，信息的录放可以顺序进行。

在磁带模式下进行录音操作时，APR9600芯片一旦加电，就处于存储器的起始地址。

置低选中芯片，置低选择录音状态，端变低开始录音。

端变高则停止录音，芯片进入备用状态，端再次变低则开始录下一段(紧接上段的结束位置)。

每次录音时，刚录完的信息就成为最后一段信息。

在磁带模式下进行放音操作时，芯片加电后处于存储器的起始地址，置低选中芯片，置高选择放音状态。

第一个端下降沿开始放当前段信息。

(刚加电时第一段就是当前段)，在前一段信息放完后，第二个端下降沿开始放第二段信息，再一个下降沿即开始放第三段信息，依次类推。

如想再从第一段开始放，则要用端来复位芯片。

APR9600的磁带模式的最大缺点就是在最后一段放音完毕后不能回到起始段重复操作。

因此，克服其不能返回起始状态重复放音的缺点，就能使APR9600的顺序存取磁带模式得到更有价值的应用。

2.1.3 APR9600语音芯片电性能参数APR9600的电性能参数：电源电压4.5-6.5V，静态电流1uA ，工作电流25mA，输出功率12.2mW（接16Ω喇叭）。

其外接振荡电阻与采样率、语音频带、录放时间的关系见表2.3，该电阻可以根据用户需要的时间和音质效果要求调节。