一种智能录放音系统的设计与实现

启动录音子程序
停止 录音子程序
启动放 音子程 序
Ｉ
录音起始地址低８ 位 （ ２： Ｓ ４ ０ Ｒ ） Ｄ ０４ ￣Ｉ 停止定时器Ｔ 计数 ０
』
放音起始地址低８ 位
（ ４ Ｊ ＩＤ ０ ４ Ｒ ）＇Ｓ ４ ０ ｚ ￣
』
发送Ｓ Ｏ ￣令 ＴＰ
ｊ
录音起始地址高８ 位
（ ３ ｉＩＤ ０ ４ Ｒ ） Ｓ ４０ ￣
＋ Ｖ ５ ｈ
Ｖ ＇ Ｓ ｓ Ｓ ＾ Ａ Ｄ
Ｘ Ｌ ＣＫ
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囤 ２ 智能语音录放系统 电原理图
１ 系统硬件 电 路 爿 ． ２
ＩＤ ０ ４ Ｓ ４ ０是一种微控制器“ ” 从 设备 ， 主” 而“ 控制器可 以是 内置有Ｓ Ｉ Ｐ兼容接 口的微控制器 ， 也可以用 Ｉ ／ ０口仿真Ｓ Ｉ Ｐ通信协议 。 微控制器控￥ ＩＤ ￣ 芯片的所有操作 ， Ｓ 操作命令通过串行通信接 口 送入。 Ｐ端 口的 ＳＩ 控制位如图 ｌ Ｖ 标志指示ＩＤ 。Ｏ Ｆ Ｓ 录放操作已到达存储器 的末尾 ；Ｏ 标志只在放音过程 中检测到内部的 ＥＭ Ｅ Ｍ标志 时 ， 状态 位 置 ｌ Ｐ指 令表 如表 ｌ Ｏ 此 。Ｓ Ｉ 。
期表示ＩＤ Ｓ 存储器的操作进行 了一行 （ Ｄ ０ ４８ Ｐ Ｉ ４ ０—Ｍ 中的存储器共有２ ０ 行 ）该信号 １５ ｓ Ｓ ４０ ， ７ｍ 保持高电平 ， 低电平为２ｍ 。 ５ ｓ在快进模式下 ， Ａ 的高电平为２８ ５ ｓ 电平为３． ｕ。 ＲＣ １． ｕ， ７ 低 １ ５ｓ据此我们就可以直接设置该语 ２ 音段的起始地址 ， 在录音开始时 ， 将单片机的定时器Ｔ Ｔ作在ｇ Ｒ Ｃ Ｏ ￣ Ａ 信号的计数方式 （ 如图２ Ｒ Ｃ ， Ａ 与单片 机ＩＴ 连接）结束录音 ， Ｎ０ ， 则停止计数。由此得到该语音段所占的地址单元数 ， 加上该段起始地址 ， 再加 １ ， 即为下一语音段的起始地址 。 ２ ， Ｅ Ｒ Ｍ Ａ ２ Ｃ ８ 图 中 在Ｅ Ｐ Ｏ Ｔ ４ ０ 中建立了一张地址表 ， 用来存储各语音段的起 始地址。 需进行组合回放时， 可先通过键盘输人已编辑好 的各语音段序号 ， 再按下放音键。根据Ｅ Ｐ Ｏ ＥＲ Ｍ 中的地址表 ， 单片机通过 口线对ＩＤ ０４ Ｓ ４ ０ 发送相应的语音段 的起始地址和播放指令 ， 当产生ＩＴ 中断时， ＮＩ 该段语音播放结束 ， 再从地址表 中取 出下一段语音的起始地址 ， 继续播放。
在我们的设计 中， 采用 的微控制器是Ａ Ｍ Ｌ 司的低 电压 、 Ｔ Ｅ公 高性能 ８ Ｍ Ｓ 位Ｃ Ｏ 单片机Ａ ８Ｃ １ 由于 Ｔ９ ５ ， 它将８ Ｐ 和闪速存储器组合在单个芯片中，为很多嵌入式控制应用系统提供 了高度灵活 且价格低廉 位Ｃ Ｕ 的解决方案。图２ Ｔ ９ ５与ＩＤ ０４ 为Ａ ８Ｃ ｌ Ｓ ４ ０构成的智能语音录放系统电原理图。
１ 录放音 系统硬 件 电路设计
１１ １ Ｄ ０ ４ 述 ． ８ ４０概
Ｉ ４０语音芯片是ＩＤ Ｓ ０４ Ｄ Ｓ 公司新一代产品， 单片录放时间为８ １分钟 。芯片采用多电平直接模拟量存 ．６ 一 储专利技术 ， 省去了ＡＤ ＤＡ ／ 、 ／转换器 ， 每个采样值直接存储在片内单个Ｅ Ｐ Ｏ 单元 中 ， ＥＲ Ｍ 因此能够非常真 实 、 然地再现语音、 自 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 ” 。芯片采用Ｃ Ｏ 技术 ， Ｍ Ｓ 内含晶体振荡器、 防混叠滤波器 、 平滑滤波器 、 自动静噪 、 音频功率放大器及 高密度多电平闪烁存储阵列等 ， 因此只需很少的外 围器件就可构成一个完整的声音录放系统 。
图。
关键词 ： 单片机 ； Ｓ ４０ ； ＩＤ ０ ４ 分段录音 ； 组合 回放
中图分类号 ： Ｐ ６ ．： Ｎ １． Ｔ ３ ８１ Ｔ ９ ２ ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｏ 引 言
目前基于单片机的语音系统的应用越来越广泛 ， 如手机话费查询系统 、 医院收费配药语音系统 、 语言 型仪表、监控系统语音报警及公共汽车报站器等 。本文介绍 了用Ｆａｈ ｌ 单片机Ａ ８Ｃ １ ｓ Ｔ ９ ５ 和录放音时间为 ８ ｌ分钟的数码语音芯片ＩＤ ０ ４ ６ Ｓ ４ ０设计的智能语音录放系统 ， 该系统能实现语音的分段录取 、 组合 回放 ， 通过软件的修改还可实现整段录取和循环播放 ， 且不必使用专门的Ｉ 语音开发设备 。 Ｓ Ｄ 该系统 已成功地应 用于我们研制的“ 基于无线接入数据传输的人防及灾害报警系统 ” 中的报警遥控终端 中。
进） 中检测到Ｅ Ｍ或Ｏ Ｆ＃ 将 引发ＩＴ 中断。图中的Ｍ Ｃ ０ Ｖ Ｈ， Ｎ１ Ｉ是语音信号的输入端 ， 输入的模拟语音信号通 过三极管组成的放大器加到Ｉ ４ｏ 的反向模拟输入端Ａ Ａ Ｉ一 Ｓ ４ ０ 的 １脚是语音信号的输出端 ， Ｓ ０４ Ｄ Ｎ Ｎ ； Ｄ ０４ ３ Ｉ
输出的语音信号通过Ｌ ３ ６ Ｍ ８ 功率放大器放大后接扬声器 。因为ＩＤ Ｓ 的供 电电压为３ ＋ Ｖ Ｖ，５ 直流电源通过 ７０ 为其供电。由Ｐ ． Ｐ ． ８３ ２ ～ ２ 构成４４ 放音控制键盘 ， ０ ７ ＊录／ 包括数字键及放音 、 录音 、 停止 、 快进等功能键 ， 实 现键盘控制录放音 。另外 ， 通过Ａ ８ Ｃ １ Ｔ ９ ５ 的串行 口， 以接收来 自上位机的录放控制命令 ， 可 从而方便地实 现由上位机控制的录放音 。图 中ＭＡ ３ ８ 实现２２ ８ 电平转换 ，Ｔ ４ ０ 为系统扩展 的一片Ｉ 总线 的 Ｘ ０２ ３／ ５ ４ Ａ ２Ｃ ８ Ｉ Ｃ Ｅ Ｐ Ｏ 容量为Ｉ Ｂ 由Ｐ ， Ｐ ． Ｅ Ｒ Ｍ， Ｋ ， ０ 一 ０３ ０ 驱动的一组发光二极管分别表示Ｉ ４ ０ 当前的工作状态 。 Ｓ ０４ Ｄ
技
术 师
范
学
院 学
报
第 ｌ 卷 １
图中ＩＤ ０４ Ｓ ４ ０ 的片选信号ｓ 由Ｐ ． ｓ １ 提供 ，１ 为ＩＤ ０ Ｐ ． Ｓ 提供 串行时钟信号 ， １ 接 至ＩＤ ０４ １ Ｐ． ２ Ｓ ４０ 串行输入端 Ｍ Ｓ ，１ 接至ＩＤ ０ ４ Ｏ ＩＰ － ３ Ｓ ４０ 串行输 出端Ｍ Ｓ 。ＩＤ ０４ Ｎ 引脚接至Ｃ Ｕ Ｎ ＩＩＤ ＩＯ Ｓ ４ ０ 的ＩＴ Ｐ 的ＩＴ ， 在任何操作 （ Ｓ 包括快
ｊ
放音起始地址高８ 位
（ ５ 送 ＩＤ ０ ４ Ｒ ） Ｓ ４ ０
Ｉ
本 段起 始地址
』 Ｉ 送 Ｅ ｃ 令 发 ｓＴ Ｅ命 Ｒ 』 Ｉ 动 时 计 启定 器 数 ｊ ｌ 发 Ｒｃ 令 送 Ｅ命
（ ３ ２ 存入 ＲＲ）
ＥＥ ＲＯＭ Ｐ
』
发送Ｓ Ｔ Ｐ Ａ 命令 Ｅ ＬＹ
Ｉ盘 Ｐ Ｐ ４ ｌｍ ｘ ２１ ４ ｌ 键 ｉ ．． ７０ １
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４ ６
江
苏
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第 ６期
袁静萍 厉荣卫： 一种 智能录放音系统的设计与实现
图 １ Ｐ 端口的控制位 Ｓ Ｉ
Ｆｇ１ ｈ ｏ ｔ ｌ ｉｏ Ｐ ｏｔ ｉ． Ｔ ｅｃ ｎｒ ｔ ｆ Ｉ ｒ ｏｂ Ｓ ｐ
表 １￥ Ｉ Ｐ 指令表
Ｔ ｂ１ Ｓ Ｉ ｅ ｅｔｉ ａ． Ｐ ｐ ｒ ｒ ｒ ｏｅ
摘
要： 介绍 一 种基 于单 片机 Ａ ８ Ｃ １ 数码 语 音芯 片ＩＤ ０ ４ Ｔ ９ ５及 Ｓ ４ ０ 的智 能 录放 音 系统 的 实 现方 法 。通 过分 析
Ｉ ４０ 的内存 管理机制 ， 阐述 了单片机控制非定长语音分段录音和组合 回放技术 ， 出了软件设计流程 Ｓ ０４ Ｄ 重点 并给
Ｖ １１ ． ｏ ６ ｏ ． １Ｎ ． Ｄｅ ． ２ ｏ ｃ。 ｏ ５
一
种智 能录放音 系统 的设 计 与实现
袁 静 萍 厉 荣 卫 ，
（． １ 江苏技术师 范学院 信息与教 育技术 中心 ， 江苏 常州 ２ ３ ０ ； １ ０ １ ２江苏技 术师范学院 计算机科学与工程 学院， ． 江苏 常州 ２ ３ ０ ） １０ １
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第 １ 卷第 ６ １ 期
２ ０ 年 １ 月 ０５ ２
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＪＡＮＧ Ｕ ＴＥ ＨＥＲＳ Ｕ Ｙ ＳＴ １ Ｓ ＡＣ ＮＩ Ｉ ＦＴＥ Ｈ ｅ ９Ｇｙ
３ 智能录放音 系统应用 实例
以上介绍的智能录放音系统 已成功地应用于我们研制的人防及灾害报警系统的报警遥控终端 中， 人
防及灾害报警系统主要 由中央控制中心 、 报警终端两部分组成 ， 其它部分 由中国移动通信公 司提供 ， 系统 结构框图如图４ 。
报遥 控 终 端
报遥控终端 ２
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第 ６期
袁静 萍 厉荣卫 ： 一种智能录放音 系统的设计 与实现
４ ７
２ 录放音时Ａ ８ Ｃ １ Ｓ ４ ０ 的控制程序设计 ． ２ Ｔ ９ ５ 对ＩＤ ０ ４
智能录放音系统软件 由主程序 、 键识别、 功能键处理子程序 、 外中断服务程序等模块组成 。主程序主 要完成对系统的初始化 ， 包括存储单元 、 定时器 、 外中断和串行 １的设 置。图３ ３ 分别给出了系统软件的核 心部分一 Ａ ８Ｃ Ｓ ４０ 的录放音控制流程图。 Ｔ ９ ５ 对ＩＤ ０４ １
２ 单片机对 ＩＤ ０ ４ Ｓ ４ ０ 的录放音控制
２１ ＩＤ ０ ４￣部 地 址单元 寻 址 ． Ｓ ４０１
有若干条语音信息（ 假设编号为＃ 、２ ＃ 、４ ……） 录入￣ＩＤ ０ ４ 若要实现任意组合 回放 ， １＃ 、３ ＃ 、 需 ］ １ ４ ０ 中， Ｓ 则 必须知道所录的每段信息 的起始地址 。Ｓ ４ ０ 的２ 引脚为行地址时钟（ Ａ ） Ｉ ０４ ４ Ｄ Ｒ Ｃ 漏极开路输出 ， 每个Ｒ Ｃ Ａ 周
收稿 Ｅ期 ： ０ ５０ —５ ｔ ２ ０ —６１ ；修回 日期 ： ０５ １—７ ２ ０ ，１１ 基金项 目： 江苏技术师范学院科 研基金资助项 目（ Ｙ ０ ０ ７ Ｋ Ｙ ３４ ） 作者简介 ： 袁静 萍（９ ５ ）女 ， １６ 一 ， 江苏常州人 ， 江苏技术 师范学 院信息与教育技术 中心 高级 实验 师 ， 主要研 究方 向 ： 计算 机应用 ； 厉荣卫 （９ ４ ）男 ， 江东阳人 ， １６一 ， 浙 江苏技术师范学 院计算机科 学与： 【程学 院副教授 ， 主要研 究方 向： 计算机应用。
』
计算 下段起始地址
（ ３ （ ２＝Ｒ ） Ｒ ）Ｒ ）（ ３ （ ２ ＋ Ｔ ）Ｔ ０ ＋ Ｒ ）（ Ｈ０ （ Ｌ ） Ｉ
ｉ
开ＩＴ 中断 Ｎ１
ｊ
发送Ｐ Ａ ＇ － Ｌ Ｙ￣
图 ３ 录放音控制程序流程图
Ｆｇ３ ｉ． Ｔｈ ｏ ｈ ｒ ｆ ｅｏｄａ ｄｐａ ｏ ｎ ｏ ｔ ｌ ｒｇａ ｅｆ ｗ ｃ ａｔ ｃ ｒ ｎ ｌｙｓｕ ｄ ｃ ｎｒ ｏ ｒｍ ｌ ｏｒ ｏｐ