智能语音录放系统

语音录放系统设计报告系别：电气工程与自动化专业:xxxxx摘要目前，语音合成、语音识别、语音存储和回放技术的应用越来越广泛，尽管利用一般的单片机测控系统中都有的硬件电路（如A/D、 D/A、存储器等）能完成语音信号的数字化处理，但是功能比较单一、且效果不是很好。

本文采用单片机AT89C52与语音芯片ISD2560组成的语音存储系统，实现了语音的录取、循环回放。

系统硬件电路简单，调试方便，性价比高，实用性强。

关键词：语音录放系统；单片机AT89C52 ；ISD2560第1章绪论1.1导言目前基于单片微机的语音系统的应用越来越广泛，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等。

本文用单片机AT89C52和录放时间达60S的数码语音芯片 ISD2560设计了一套智能语音录放系统，实现了语音的分段录取、组合回放，通过软件的修改还可以实现整段录取，循环播放，而且不必使用专门的 ISD语音开发设备。

1.2数字语音录放系统的发展数字语音录放是指利用数字技术对语音信号进行采集、处理、并且在一定存储设备中进行存储，并可在需要时进行输出的过程。

相对于模拟设备来说，数字设备易于集成、小型化、成本更低，同时更为稳定，且操作更为直接、方便，使得数字语音录放系统目前在各种领域中都得到了广泛的应用。

例如监控环境中使用的语音采集系统；再如家庭或学校中使用的语音复读机等，都可看作是数字语音录放系统的典型应用。

然而目前一般的数字语音录放系统中，对语音只是进行简单的采集、存储和播放；虽然可以较大程度上保证语音的保真度，但过多的语音数据会造成对大量存储设备的需求。

对于大型系统，可通过采用大容量的硬盘、甚至大规模的磁盘阵列来解决；但是对于小型的设备，例如便携式的语音复读机，由于容量有限，则不能采用同样的方法。

近年来，语音信号处理技术研究的突飞猛进，为数字语音录放系统提供了新的发展空间。

对语音的采集、处理从以前简单的波形编码转变为进行参数编码、压缩，从而大大减少了存储数据。

举例来说，原始语音一般都是采用8KHz抽样，16bits的线性PCM编码进行采集，在一般的系统中就直接将采集后的数据进行存储；而如果采用参数编码对采集后的数据进行压缩，存储量则可以大大减少，当需要恢复语音时，可利用编码后的参数进行合成，可以得到质量令人满意的结果。

第2章单片机控制系统2.1单片机介绍单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。

尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。

同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。

而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。

单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。

事实上单片机是世界上数量最多的计算机。

单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可.用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。

我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是作为控制部分的核心部件。

单片机是靠程序的，并且可以修改。

通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。

一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！2.2单片机的应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

第三章单片机控制语音录放系统的设计3.1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，及单片机测控系统的语音提示报警及语音提示操作。

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AT89C52与专用的语音处理芯片ISD2560设计实现语音存储与回放，实现语音的分段录取、组合回放。

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。

本设计基于语音回放系统，可实现录音，循环放音功能。

系统框图如下图所示：图3-1系统框图3.2器件选择3.2.1单片机AT89C52AT89C52 是美国ATMEL 公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。

3.2.1.1 主要性能参数·与MCS—51产品指令和引脚完全兼容·8k字节可重擦写Flash 闪速存储器·1000 次擦写周期·全静态操作：0Hz—24MHz·三级加密程序存储器·256×8字节内部RAM·32个可编程I/O口线·3个16位定时/计数器·8个中断源·可编程串行UART 通道·低功耗空闲和掉电模式图3-2 AT89C52引脚分布功能特性概述：AT89C52 提供以下标准功能：8k字节Flash 闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O 口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

3.2.1.2 引脚功能说明·P0 口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。

·P1-P3 口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。

P3口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：图3-3·RST：复位输入。

·ALE/PROG：地址锁存允许端·PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。

·EA/VPP：外部访问允许。

·XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。

·XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。

3.2.3 ISD2560语音芯片3.2.3.1 ISD2560的介绍ISD2560语音芯片是美国Winbond公司产品，是ISD系列单片语音录放集成电路的一种。

这是一种永久记忆型语音录放电路，录音时间为60s，可重复录放10万次。

芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，省去了A/D、D/A转换器。

每个采样值直接存储在片内单个EEPROM单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。

I SD2560 集成度较高，内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器和480K字节的E2PROM等，内部原理框图及引脚排列如图 3-4所示。

ISD2560 控制电平与TTL电平兼容，接口简单，使用方便。

该器件的采样频率为８．０ｋＨｚ，同一系列的产品采样频率越低 录放时间越长 但通频带和音质会有所降低。

此外，ＩＳＤ２５６０还省去了Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换器。

其集成度较高，内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器和４８０ｋ字节的ＥＥＰＲＯＭ。

ＩＳＤ２５６０内部ＥＥＰＲＯＭ存储单元均匀分为６００行，有６００个地址单元，每个地址单元指向其中一行，每一个地址单元的地址分辨率为１００ｍｓ。

此外，ＩＳＤ２５６０还具备微控制器所需的控制接口。

通过操纵地址和控制线可完成不同的任务，以实现复杂的信息处理功能，如信息的组合、连接、设定固定的信息段和信息管理等。

ＩＳＤ２５６０可不分段，也可按最小段长为单位来任意组合分段。

图3-4 ISD2560内部原理图3.2.3.2 ISD2560的引脚功能图3-5 ISD2560引脚图ISD2560具有28脚SOIC和28脚PDIP两种封装形式。

图３-５所示是其引脚排列。

各引脚的主要功能如下：·电源（VCCA,VCCD）：模拟和数字电源。

为了最大限度的减小噪声，芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并且分别引到外封装上。

模拟和数字电源最好分别走线，并应当尽可能在靠近供电段相连，而去耦电容则应当尽量靠近芯片。

·地线（VSSA，VSSD）：数字和模拟地。

由于芯片内部使用不同的模拟和数字地线，因此，这两脚最好通过低阻抗通路连接到地。

·节电控制（PD）：节电控制引脚。

该端拉高可使芯片停止工作而进入节电状态。

芯片发生溢出，即OVF引脚输出低电平后，应将此引脚变高以将地址指针复位到录音/放音空间的开始位置。

·片选（CE）：芯片使能输入引脚，低电平有效。

该端变低且PD也为低电平时，允许进行录、放操作。

芯片在该引脚的下降沿将锁存地址线和P/R引脚的状态。

·A0/M0~A6/M6，A7~A9（1~10引脚）：地址线/模式输入。

共有1024种组合状态。

是前面的600个状态作内部存储器的寻址用，最后256个状态作为操作模式。