基于AT89C52单片机的语音录放系统实现

基于AT89C52单片机的语音录放系统实现

单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等优点得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表及通讯设备、日常消费类产品、玩具等，利用单片机实现语音录放有很大的研究和开发价值。

语音录放系统以AT89C52单片机为控制核心。ISD2560是一种永久记忆型语音录放电路器件，它具有音质自然、使用方便、单片存放、反复录音、低功耗、抗断电等特点，广泛应用于许多领域。ISD2560省去A／D和D/A转换器，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480 KB的EEPROM。为降低成本，在最小硬件设计基础上，系统功能尽可能用软件程序实现，利用C51高级C语言编程开发。

2 系统硬件设计

该系统的硬件电路主要由单片机、语音录放器件、麦克风及扬声器构成。图1为其硬件结构框图。

该系统的核心为AT89C52单片机，AT89C52具有快速8051内核、8 KB Flash E2pROM、256 B IDATA RAM，完全符合该系统硬件要求。为实现语音录放功能，采用ISD2560器件，其录音时间为60 s，并且能够接收单片机发出的命令，接收录音指令时，将从麦克风传出的语音段直接保存在内部存储器中；接收到放音指令时，按照单片机给定的地址，从存储器中取出语音段并驱动扬声器，以声音的形式播出语音段。

单片机的4组I/O端口中，作为普通I／O端口的只有P1口，所以将P1．0位作为输入端．与启动按键连接，用外部中断0(即P3．2位)与录放器件的EOM端(作为录音时的结尾标志输出端口)连接，录，放模式选择端P/R，器件使能输入端CE、节电控制端PD分别与P1口的P1.3～P1．7相连，作为语音器件和单片机的输入控制端口，10位地址端与单片机的低8位和高2位连接组成A0～A9，10位地址线、单片机的外接时钟电路和复位电路等；麦克风和扬声器与相应的ISD2560引脚相连，并接相应的电容电阻进行稳压和稳流，整个系统电路原理如图2和图3所示。

3 ISD2560器件简介及设计

3．1 器件引脚功能

ISD2560语音器件是ISD公司生产的语音录入和播放器件ISD2500系列之一，该器件有28个引脚，采用SOIC封装，录音时间为60s。器件引脚功能如表1所示。

3．2 语音器件外围电路设计

(1)扬声器电路语音器件的SP+(引脚14)，SP-(引脚15)分别接扬声器的一端。通电后，系统可以驱动16 Ω以上的扬声器。

(2)话筒电路MIC IN(引脚17)、MIC REF(引脚18)分别通过相应的电容连接到话筒两端。

通过MIC IN将话筒的输入信号送至片内前置放大器，片内自动增益控制电路AGC将此前置放大器的增益控制在-15～+24 dB，具体电路如图3所示。该器件在使用前需用单片机写入初始状态。

4 软件设计

语音录放系统的软件设计包括：单片机写入ISD2560器件的控制字及定时中断控制。单片机语音录放系统的程序采用模块设计，实现语音的录取和播放功能，需2个子程序来实现此功能的。另外还要有与主函数通信的中断服务子程序及延时程序。程序主要变量及功能说明如表2所示。

4．3 程序流程

系统软件设计流程如图4所示。

5 结束语

该设计选择ISD单片机语音录放器件省去A／D转换和D／A转换，采用直接电平存储技术使得语音自然真实；该电路可嵌入到其他电路中，使用非常方便。给出以单片机AT89C52为核心构成的语音录放系统原理图及软件流程。通过实验验证该语音录放系统录音和放音效果良好，单片机控制相当准确。在应用方面，将该系统作为一个模块可与其他功能电路集成，

实现各种功能复杂的语音系统，如电脑语音钟、手机话费查询系统、排队机、监控系统语音报警及公共汽车报站器等，具有一定的实用价值。

引言

目前，在自动取款机、自动售货机、工业报警系统、公路收费系统、汽车防撞系统、智能玩具等领域具有语音输出功能的仪器设备越来越多。我们的工作和生活环境更加人性化、智能化。但在工业生产现场，数码输出的手持式测量仪器得到大量应用，给测量人员读取测量结果带来了极大的方便。但是具体操作时，测量人员需要将仪器置于便于观察测量结果的地方，然后手持测量探头进行测量，由于测量环境的复杂性，特别是在狭窄的工业生产现场，既便于实施测量作业又便于观测测量结果，二者有时不能兼顾。此时，如果仪器具有语音输出结果的功能，将会给测量工作人员带来极大的方便。笔者设计了一个基于单片机STC89C52RC、DS18B20温度传感器、语音芯片ISD1730构成的语音温度测量系统，给出了语音的分段录入、各段语音存放地址的确定、各段语音的修正、多段语音组合输出等环节的详细设计过程。

1 系统结构及软硬件设计

1．1 系统结构及工作原理

具有语音输出功能的单片机测量、显示系统结构框图如图1所示。系统主要由传感器输入、STC89C52RC及其外围电路、显示电路、语音电路和电源电路构成。设计时将需要播报的语音段(或字)录入语音芯片(系统失电后语音信息并不会丢失)，系统工作时STC89C52RC会对传感器的信号进行采集，通过处理后一方面将结果输出显示，另一方面分析需要播报哪些语音段，指令语音模块将需要播报的语音段按要求组合进行播报。

1．2 系统硬件电路

1．2．1 数据采集与显示部分

单片机及其外围电路由STC89C52RC、复位电路、振荡电路等构成单片机最小系统；数字温度传感器DS18B20以一线形式与STC89C52RC的P3．7端口连接；采用4位数码管显示，显示数据通过STC89C52RC的P0口，经过74LS573锁存驱动后对数码管段控制，P2．0～P2．2通过74LS 138译码后对数码管的字控制，实现动态扫描显示。

1．2．2 语音电路设计

语音芯片采用美国Winbond公司的ISD1730，工作电压范围为2．4～5．5V，适合与单片机共用电源。该芯片适用于需要多段语音存储与回放的各种高端电子系统，根据其外接振荡电阻的大小不同，可以存储20～60s的信息。语音电路如图2所示。在电路中，振荡电阻为80kΩ，最小存储分辨率为125 ms，可以存放30 s的语音。信号以自然语音的形式按行存