基于单51单片机的语音控制系统

一１９ ＡＧＣ 一
ＭＩＣ ＲＥＦ
一１８ ：１ ７
ＭＩＣ ＩＮ
ＶＣＣＡ ＿１６ —１ ２
ＶＳＳＤ ：１３ ｌ ＶＳＳＡ 、
ＳＰ＋ ＳＰ． 一１４５
ｒ。
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２２Ｕ
ＲＳＴ ｆ
＂－Ｃ１
＝Ｃ１２
３ ３０Ｐ
］ ：１２ＭＹＴ△ｌ１，
ＩＳＤ器件选用录音时间为６０ Ｓ的ＩＳＤ２５６０器件，以单片 机为处理机，外接控制每个语音段录音开始与停止按键，外部 存储器ＥＥＰＲＯＭ用于保存每个语音首地址。ＩＳＤ与８９Ｃ５１的 接口部分包含输入地址线ＡＯ～Ａ９、片选ＣＥ（ＣＥ＝Ｏ选中ｆＳＤ 芯片）、芯片低功耗状态控制ＰＤ、录放音控制选择Ｐ／Ｒ（Ｐ／Ｒ＝０ 为录音；Ｐ／Ｒ＝Ｉ为放音）、录放音结束信号输出ＥＯＭ，将它作 为８９Ｃ５１外部中断的输入信号，放音时通过它告知本语音段 结束，便于单片机立即播放另一个语音段。我们需要的语音总 时间小于６０ ｓ，溢出端ＶＯＦ未用；若需要总时间大于６０ ｓ，可 经级联多个ＩＳＤ２５６０，此时需要使用溢出端ＶＯＦ。ＩＳＤ２５６０一 共需要１０根控制线和一个外部是中断口，这里１０根控制线 使用８９Ｃ５１的ＰＯ和Ｐ２的部分端口，若系统中其他电路占用 了部分ＰＯ口，则可使用另外的Ｉ／Ｏ口扩展器件（如８２Ｃ５５、
通大学出版社，２００３． ［２］余永权．ＡＴＭＥＬ８９系列单片机原理及应用［Ｍ］．西安：电子工
业出版社，１９９９． ［３］王毅平．ＭＣＳ－５１单片机原理及应用［Ｈ］．北京：人民邮电出版
社。１９９９． ［４］周慈航．单片机应用程序设计技术［Ｈ］．北京：北京航空航天
大学出版社，１９９２． ［５］张克彦．ＡＶＲ单片机实用程序设计［Ｈ］．北京：北京航空航天
／一 ３ＮＤ
３０Ｐ －Ｅ
ＰＯＯ 一３９ 一３８
Ｐ０１ ＰＯＥ 一３７
一３６ ＰＯＳ
—３５ Ｐ０４
．．３４ Ｐ０５
。３３ Ｐ０６ Ｐ０７ 一３２
。２１ Ｐ２０ Ｐ２１ ·至至 Ｐ２２ ·Ｚ３
。２４ ．Ｐ２５
。２５ Ｐ２４ Ｐ２５ ·２昼 Ｐ２６ 一２７
Ｐ２７ ·踅一
１～ Ａ０
２～ Ａ１
３～ Ａ２
４一 Ａ３
动停止播放，必须用中断捕捉它后，再用软件停止播放。其次， ＩＳＤ器件的音频信号输出功率很小，并不能直接驱动扬声器， 需要加音频功放，如ＬＭ３８６。同时ＩＳＤ送出的信号直流分量， 直接加在ＬＭ３８６上，会使它处于饱和状态，无声音输出，需要 通过电容耦合送入ＬＭ３８６，隔断直流。再次，ＩＳＤ的ＣＥ、Ｐ／Ｒ、 ＰＤ在接控制信号时，一定要保证复位时为高电平，否则上电 或复位时全为低，恰好处于录音状态，会冲掉芯片中原来的录 音。■ 参考文献 ［１］朱定华，戴汝平．单片机微机原理与应用［Ｍ］．北京：北京交
２电路设计
２．１硬件电路设计
图２为ＡＴ８９Ｃ５１与ＩＳＤ２５６０连接框图，语音芯片的低８
位地址与Ｐ０口相连，并有Ｐ０口给ＩＳＤ２５６０录／放音的初始
地址。
ｆ
图３是８９Ｃ５１单片机的外围电路，用的是１２ Ｍ晶振，即
一个机器周期是１ ＵＳ，采用的是按键复位方式，复位之后，录
音或放音都是从第一段开始。
万方数据
５一 Ａ４ ６一
Ａ５ ７一
Ａ６ ８～
Ａ７
９～ Ａ８
１０～ Ａ９
一１０ ＲＸＤ
—１ １
灶 Ｔ×Ｄ 一３０ ＡＬＥ／Ｐ ＰＳＥＮ
图２系统硬件电路框图
１８）
ＶＣＣ０ 一２８ —２７Ｐ２．６
Ｘ业Ｐ／Ｒ —２６
ＥＯＭ ＰＤ ＣＥ
ＡＮＡ ＯＵＴ
一２５Ｐ１．７ —２４Ｐ１．６ —２３Ｐ２．７ —２１
wenku.baidu.com
３８
一２０
Ｕ
ＡＮＡ ＩＮ 一
３７３等Ｊ的扩展Ｉ／ｏ口来控制ＩＳＤ２５６０。ＩＳＤ２５６０的其他管脚 所连电路为典型外围件配置，用于模拟语音的输入输出。 ２．２软件设计
根据前面的分析和硬件原理图，软件部分的设计主要涉 及到启动录音和停止录音、启动放音和停止放音、检测ＥＯＭ、 定时中断等子程序模块。播放语音时，语音段尾的ＥＯＭ信号 触发外部中断，进入服务子程序。首先停止语音播放，然后设 置下一段语音播放标志。各个语音段的组合播放顺序由主程 序根据外部情况或设置情况自动变动，组合存放数字的各个 语音段进行播放。定时中断工作方式，定时周期为５０ ｍｓｏ为 产生ＩＳＤ２５６０每个信号段的１ ００ ｍｓ时间，设置一个定时计 数器，计满２次定时周期即得１００ ｍｓ的时间，计数器加１ ｏ系 统软件的主程序流程图如图４所示。
收稿日期：２００８－１２—２３
转。然而，在铁路大型车站、调车场内及一些专用线上，由于铁 路和道路运输忙、人员流动量的密度大和地理位置的限制，仍 有相当数量的道口既未改成立交也无人看守更无报警信号， 其安全问题也越显突出。
另外，随着铁路多次提速，至使在铁路的长大钢桥上，隧 道内进行各种作业工作人员的安全问题也倍受国家关注。
为此，我国铁道部最新修改、２００７年４月１日起施行的 “铁路技术管理规程”第３６条、第４９条、第１ ０２条分别详尽规 定对全长５００ ｍ及以上钢桥，直线上全长１ ０００ ｍ及以上、
图４主程序流程图 此外，语音芯片必须注意的几个问题：首先，ＩＳＤ语音段尾 的ＥｏＭ标志并不是器件检测到语音结束时自动产生，实际是 通过控制器件的工作方式来停止录音而产生的。在录音状态 下将ＣＥ和ＰＤ置高时，则停止录音，在语音段尾产生ＥｏＭ 标志；同时ＩＳＤ器件在播放时遇到段尾的ＥＯＭ时也并不自
收稿日期：２００９－０１—０９
使语音能得到更好的还原是方案选择的最终出发点。
Ｉ键盘控制ｆ＿一
－－一．
５１５Ｐ－片机
ｌＳＤ语音芯片
ｌ时间显示卜一
－—＋
图１方案原理框图 方案中采用了一片ＩＳＤ２５６０语音芯片（如图１所示），这 种突破性的ＥＥＰＲＯＭ存储方法可以将模拟语音数据直接写 入单个存储单元，不需要经过～Ｄ或Ｄ／Ａ转换。这种技术产生 了２个效果：比同等的数字方式具有更大的集成度；存储的模 拟数据不挥发，而且它具有高质量、自然的语音还原技术。语 音芯片的控制采用的是８９Ｃ５１单片机，实现分段存储，本设计 实现的是３段录音，由于ＩＳＤ２５６０总录放时间是６０ Ｓ，所以每 段的录音时间是２０ ｓ。 这一方案的特点：能进行在现场的录音，随录随放，修改 语音方便：修改录音内容时，可以通过更改软件程序，从其中 任意一段开始修改其后的所有录音内容，不必从第一段开始 全部修改：分段灵活，单片ＩＳＤ可分１～６００个段，若多片级联 还可更多，各个录音段的长度任意，只要总录音时间在所用器 件的总时间之内即可：价格便宜，录制语音时，只需用软件立 即可得到各段的地址进行录音，不需专用的设备。
万方数据
２００９年第１期 刨新技术
ＴＩＡＮＪＩＮ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
苏浩（天津铁道职业技术学院天津３００２４０）
铁路道口、长大钢桥及 隧道无线自动安全报警系统
【摘要】随着人们对铁路、道路运输安全的重视，铁路平交道口各种车辆及行人的安全，在铁路、长大钢桥、隧道内 作业工作人员的安全问题日益突出，为了解次这一问题，按规定在火车通过前至火车完全离开道口、钢桥、隧道的一 定时间内必须报警，以通知相关人员避险。着重介绍了可满足这一需要自行开发设计的无线自动安全报警系统。 【关冀饲ｌ铁路道口钢桥隧道安全报警
１方案设计
自动控制是单片机应用的一个重要领域，在自动控制领 域中，除数字量之外，经常会遇到一种物理量，即模拟量，而声 音就是一种模拟量。由于单片机只能处理数字量的转换，因此 计算机系统中凡遇到有模拟量的地方，就需要进行模拟量向 数字量或数字量向模拟量转换，伴随而来的就出现了单片机 的ＮＤ、Ｄ，Ａ转换的接口问题，虽然这些接口都已集成化，体积 小，功耗低，并能方便地与单片机连接，但在转换之后仍然有 一定程度的误差，特别是对语音的转换，有明显的失真。因此，
Ｏ引盲
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、语音型数宇万用表、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。本文主要介绍用 Ｆｌａｓｈ单片机ＡＴ８９Ｃ５１和录放时间达６０ Ｓ的数码语音芯片 ＩＳＤ２５６０设计的一套智能语音录放系统。ＩＳＤ２５６０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６０ ｓ，可重复录放１０万次。该芯片采用 多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值可直接存储在 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，从而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”。此外，ＩＳＤ２５６０还省 去了～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４８０ Ｋ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１ ００ ｍｓ。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。
创新技术 ２００９年第１期 ＴＩＡＮＪＩＮ ＳＣＩＥＮＣＥ＆１－ＥＣＨＮＯＵＤＧＹ
Ｕ １。 Ｐ１０
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２００９年第１期
ＴｌＡＮＵＩＮ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
刨新技术
贾强（天津现代职业技术学院天津３００２２２）
基于５ １单片机的语音控制系统
【■要ｌ介绍了由Ｆｌａｓｈ单片机ＡＴ８９Ｃ５１及数码语音芯片ＩＳＤ２５６０组成的语音系统，设计出了系统的硬件电路。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。ＩＳＤ２５６０不需要Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换，并且集成度高，能实现复杂的信息处理功能，真实的再现语音。 【关ｔ词］ＡＴ８９Ｃ５１ ＩＳＤ２５００分段录音组合回放
大学出版社，２００４．
万方数据
铁路平交道口是铁路和道路交通的结合都，道口安全不 仅关系着铁路行车安全，也关系着道路车辆和行人安全。随着 我国国民经济和运输事业的不断发展，铁路和道路的交通运 输日益繁忙，使得道口安全成为我国交通运输安全的一大隐 患，并成为突出的社会问题。针对这一问题，国家已予以高度 重视，铁道部也采取如将主要干线的平交道口改为立体交叉、 增设道口报警设备等一系列措施，使道口的安全问题有所好