语音录放系统设计

语音录放系统设计
摘要：本文介绍了基于stc12c5a60s2单片机与isd4004芯片为主要部件的语音录放电路的工作原理和硬件的设计。

整个电路由电源电路、stc12c5a60s2单片机、isd4004语音芯片、话筒和线路输入电路、lm386功率放大电路以及按键电路等组成。

stc12c5a60s2是一8位单片机；此次实验采用isd4004-16型号的，可录放16分钟的语音信号，分1200段。

此系统可进行语音录制与播放。

关键词：语音录放；stc12c5a60s2；单片机isd4004
stc12c5a60s2单片机性能
stc12c5a60s2概述
stc12c5a60s2/ad/pwm系列是8051单时钟/机器周期（1t）的新一代单片机，完全兼容传统8051指令代码，但速度快8-12倍。

内部集成max810专用复位电路，2路pwm，8路高速10位a/d转换（250k/s），针对电机控制，适用于强干扰场合。

性能简述
isd4004 系列工作电压 3v，单片录放时间 8 至 16 分钟，音质比较好。

根据所有操作由微控制器控制，可通过串行通信接口spi 送入操作命令，来设计isd4004 系列芯片。

spi
协议介绍
isd4004工作于spi串行接口。

一个同步串行数据传输协议称之为spi 协议是，假定微控制器的 spi 移位寄存器在 sclk 的下降沿动作，对 isd4004 来说，在时钟止升沿锁存 mosi 引脚的数据，在下降沿将数据送至 miso 引脚。

信息快进
用户能快进跳过一条信息，而不必知道信息的确切地址。

信息快进只用于放音模式。

放音速度是正常的 1600 倍，遇到 eom 后停止，然后内部地址计数器加 1，指向下条信息的开始处。

上电顺序
器件延时 tpud后才能开始操作。

spi端口的控制位
spi端口有两个硬件控制位miso 和mosi。

控制寄存器
spi控制寄存器控制器件的每个功能。

时序
spi总线协议是一个环形总线结构，由ss（cs）、sck、sdi、sdo 构成，其时序主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。

系统总体设计
硬件电路设计
本文的语音录放系统所采用的是录放时间为十六分钟的
isd4004 语音芯片。

该电路由电源电路、stc12c5a60s2单片机、isd4004语音芯片、话筒和线路录音输入电路、lm386功率放大电路等组成。

本系统可以主要分为三部分单片机控制部分、录音部分和放音部分。

硬件电路介绍
电源电路：电源电路的输入电压为5v，为整机主要电路供电，由于isd4004芯片需要在2.7-3.3v工作，因此，电路中又加入ams1117稳压块，输出3.3v电压，专为isd4004芯片供电。

单片机： stc12c5a60s2是一款8位单片机，除兼容8051单片机外，内部还具有isp在线下载程序等多种新功能。

录音输入电路
录音时，输入的音频信号由isd4004的16、17脚送到内部电路，经处理后，存储到内部闪存中。

由话筒输入的音频信号转化为电信号后，通过晶体管q21放大，耦合到isd4004语音信号的输入端，单端输入时一般信号幅度不超32mv。

放音输出电路
放音时，音频从内部闪存中取出，由isd4004的13脚输出，经lm386放大后，驱动扬声器发出声音。

录放切换电路
录放切换电路有开关完成，当stc12c5a60s2的wr引脚接gnd，为低电平时，处于录音状态，当stc12c5a60s2的wr引脚接vcc，
为高电平时，处于放音状态。

按键电路
两个按键分别接在单片机的5脚和6脚，5脚定义为复位键stop，6脚定义为执行键an。

录音时，按住an键，led点亮开始录音，松开an即可停止录音。

放音时，按一下an键，即播放一段语音。

按stop键芯片复位。

结束语
本实验系统具有简单的电路结构，合理的设计，便于调试；根据结构上留有的i/o口，方便系统的升级和扩展；单片机的所有程序均使用c-51进行编写，方便调试和阅读。

整个系统工作稳定，操作方便。

在本设计的基础上稍加扩充，就可以满足实际应用的需要。

例如：根据本实验的设计原理可以用在公共汽车等交通工具上，银行和医院等一些需要自动播报语音信息的公共场所作为语音报
站器使用。

（作者单位：沈阳师范大学）
参考文献
[1]谭浩强：《c程序设计教程》——清华大学出版社。

[2]张毅刚，彭喜元，彭宇：《单片机原理及应用》—高等教育出版社。

[3]杨素行：《模拟电子技术基础简明教程》——高等教育出版社。

[4]于孟尝：《数字电子技术基础简明教程》—高等教育出版社。

[5]黄贤武，郑筱霞：《传感器原理与应用》—高等教育出版社，电子科技大学出版社。

[6]刘建清：《轻松玩转51单片机》—北京航空航天大学出版社。