智能化課程設(shè)計(jì)基于ISD1720的語(yǔ)音錄放器設(shè)計(jì)正文

1、目錄1 前言12 整體設(shè)計(jì)方案22.1 設(shè)計(jì)方案22.2 方案比較22.3 方案選擇33單元模塊的設(shè)計(jì)43.1各單元模塊的功能介紹及電路設(shè)計(jì)43.1.1 語(yǔ)音電路模塊43.1.2 USB電源模塊73.1.3 時(shí)鐘復(fù)位電路模塊8LED顯示模塊103.2電路參數(shù)的計(jì)算和元器件的選擇103.2.1 語(yǔ)音錄放器錄放時(shí)間的選擇103.3特殊器件的介紹113.3.1 ISD1720的功能特點(diǎn)113.3.2 單片機(jī)的引腳功能特點(diǎn)介紹143.4各單元模塊的連接153.4.1 單片機(jī)和數(shù)碼管的連接15單片機(jī)與ISD1720的連接154軟件設(shè)計(jì)174.1 軟件設(shè)計(jì)原理及使用工具174.2 軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖174.3

2、 主要軟件設(shè)計(jì)流程及其框圖185系統(tǒng)調(diào)試205.1 軟件調(diào)試205.2 硬件調(diào)試266系統(tǒng)功能276.1 系統(tǒng)功能介紹277結(jié)論288總結(jié)與體會(huì)299 致謝3010 參考文獻(xiàn)3111 附錄321 前言隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，大規(guī)模集成技術(shù)的高度發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速前進(jìn)，推動(dòng)著語(yǔ)音技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)字音頻技術(shù)和多媒體技術(shù)迅速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)語(yǔ)音錄放電路設(shè)計(jì)十分復(fù)雜開發(fā)工具十分昂貴，語(yǔ)音錄制及軟件編制工程巨大，而且語(yǔ)音效果也不甚理想，尤其在投資不大的產(chǎn)品系統(tǒng)中最為突出，從而制約了這一技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。在越來越多的領(lǐng)域里，人們逐漸意識(shí)到使用語(yǔ)音交互界面的巨大價(jià)值，已經(jīng)開始嘗試采用語(yǔ)音技術(shù)，并且在不少的領(lǐng)域里

3、取得了喜人的成果。語(yǔ)音技術(shù)已經(jīng)從錦上添花的點(diǎn)綴，變?yōu)閷?shí)實(shí)在在為用戶提供便利的重要特征與內(nèi)涵，也成為衡量電子電器產(chǎn)品的一個(gè)重要標(biāo)志。近幾年集成電路領(lǐng)域出現(xiàn)了重大變革，產(chǎn)生了許多新的技術(shù)和產(chǎn)品，開拓了更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，語(yǔ)音電路已經(jīng)迅速發(fā)展成為當(dāng)前“會(huì)說話”電子產(chǎn)品，是家電產(chǎn)品，通信產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品中不可或缺的重要集成電路體系，朝著更大容量，更優(yōu)音質(zhì)，更高智能，更具有靈活性的方向發(fā)展。在通訊設(shè)備、電話機(jī)、智能儀器儀表、治安報(bào)警系統(tǒng)、語(yǔ)音報(bào)站/報(bào)數(shù)/報(bào)價(jià)器、語(yǔ)音復(fù)讀機(jī)、教學(xué)儀器、智能玩具、高檔電子禮品場(chǎng)合獲得了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)的應(yīng)用在后PC時(shí)代得到了前所未有的發(fā)展，但對(duì)處理器的綜合性能要求也越來越高

4、。綜觀單片機(jī)的發(fā)展也成為巨大的投資。尤其對(duì)教育經(jīng)費(fèi)貧乏大量師資需要培育的發(fā)展中國(guó)家來說，經(jīng)費(fèi)的投入不能不考慮，單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上，單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制、以應(yīng)用需求為目標(biāo)，市場(chǎng)越來越細(xì)化，充分突出以“單片”解決問題，而不像多年前以MCS51/96等處理器為中心，外擴(kuò)各種借口構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。本設(shè)計(jì)介紹的是基于ISD1720的語(yǔ)言錄放器設(shè)計(jì)，在硬件上采用AT89C

5、52單片機(jī)來作為主控芯片，運(yùn)用ISD1720作為錄音播放芯片實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄制與播放。用單片機(jī)的I/O控制ISD1720 的控制端口，用按鍵通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)錄制、播放的控制，并同時(shí)用LED數(shù)碼管顯示錄放狀態(tài)、時(shí)間。2 整體設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)的整體思路是：由單片集成語(yǔ)音芯片 ISD1720實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄制與播放，用單片機(jī)的I/O控制ISD1720 的控制端口，用按鍵通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)錄制、播放的控制，并同時(shí)用LED數(shù)碼管顯示錄放狀態(tài)、時(shí)間。2.1 設(shè)計(jì)方案方案一：?jiǎn)为?dú)應(yīng)用ISD語(yǔ)音芯片設(shè)計(jì)進(jìn)行錄放功能的電路。ISD1720芯片工作于獨(dú)立按鍵模式，直接將按鍵接在ISD1720的各管腳上。ISD1720錄放按鍵復(fù)位電

6、路電源語(yǔ)音處理圖2.1 方案一方框圖方案二：將ISD語(yǔ)音芯片與AT89C52單片機(jī)相結(jié)合，用AT89C52單片機(jī)來作為主控芯片，運(yùn)用ISD1720作為錄音播放芯片實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄制與播放。用單片機(jī)的I/O控制ISD1720 的控制端口，用按鍵通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)錄制、播放的控制，并同時(shí)用LED數(shù)碼管顯示錄放狀態(tài)、時(shí)間。AT89C52時(shí)鐘電路LED顯示ISD1720語(yǔ)音處理USB電源復(fù)位電路圖2.2 方案二方框圖2.2 方案比較方案一單獨(dú)應(yīng)用ISD1720芯片設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放功能，電路雖然簡(jiǎn)單，但是可以實(shí)現(xiàn)的功能很少，也不靈活。方案二將ISD1720語(yǔ)音芯片與單片機(jī)結(jié)合，用單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)更多功能，根據(jù)不同

7、的外界情況有目的得進(jìn)行語(yǔ)言交流。2.3 方案選擇本設(shè)計(jì)采用第二種設(shè)計(jì)思路，即用ISD1720語(yǔ)音芯片與AT89C52單片機(jī)相結(jié)合，用單片機(jī)控制語(yǔ)音芯片，來實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音的分段錄音和循環(huán)播放。單片機(jī)性能可靠，設(shè)計(jì)程序靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，從而使得這一技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。3單元模塊的設(shè)計(jì) 3.1各單元模塊的功能介紹及電路設(shè)計(jì)語(yǔ)音錄放系統(tǒng)主要有AT89C52單片機(jī)、ISD1720語(yǔ)音芯片。語(yǔ)音輸出電路、電源電路、按鍵控制等部分組成。其框圖如圖3.1所示。AT89C52時(shí)鐘電路LED顯示ISD1720語(yǔ)音處理USB電源復(fù)位電路圖3.1 語(yǔ)音錄放系統(tǒng)方框圖3.1.1 語(yǔ)音電路模塊ISD1720

8、芯片是語(yǔ)音電路的核心芯片，下面根據(jù)語(yǔ)音電路ISD1720接口電路圖說明其作用。ISD1720接口如圖3.2所示。圖3.2 ISD1720接口電路如圖所示ISD1720芯片工作于由單片機(jī)控制的按鍵工作模式，在這個(gè)模式下電路非常簡(jiǎn)單，而且功能強(qiáng)大，不僅有錄、放功能控制，而且還有快進(jìn)、擦除、音量控制、直通放音和復(fù)位等功能，這些功能有些是通過單片機(jī)編程再外界按鍵來控制，有些是直接管腳上接按鍵來完成。在按鍵工作模式時(shí)，芯片可以通過LED管腳給出的信號(hào)來提示芯片的工作狀態(tài)。FT：直通鍵在獨(dú)立模式下，當(dāng)此管腳低是開啟直通功能：即線路輸入信號(hào)將從SP與AUD/AUX輸出、并可控制音量。在SPI模式下可用命令來

9、控制此功能，優(yōu)先級(jí)高于獨(dú)立模式。RESET:復(fù)位鍵低電平有效，有內(nèi)部上拉電阻。VOL：音量鍵8級(jí)音量調(diào)節(jié)，每個(gè)下降沿降低一級(jí)音量，到最低后有脈沖則增加音量直到變?yōu)樽罡撸缓笾貜?fù)。FWD：快捷鍵播放下一曲ERASE：擦除健擦除，下降沿脈沖觸發(fā)并擦除當(dāng)前曲，但只有當(dāng)前曲為首段或末段時(shí)才可以擦除。保持此腳低電平一定時(shí)間將會(huì)全部擦除。PLAY：播放鍵下降沿脈沖觸發(fā)播放一段，播放時(shí)有下降沿時(shí)則停止；保持低電平將進(jìn)入循環(huán)播放，高電平則停止。REC：錄音鍵錄音低電平錄音，高電平停止。電路的具體操作如下。錄音操作：按下單片機(jī)AT89C52上P00口的按鍵S2，ISD1720的REC管腳變低開始錄音，直到松開按

10、鍵使電平拉高或者芯片錄滿時(shí)結(jié)束。錄音結(jié)束后，錄音指針會(huì)自動(dòng)移向下一個(gè)有效地址，而放音指針則指向剛剛錄完的那段語(yǔ)音地址。放音操作：音操作有兩種模式，分別是邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)，都由 PLAY 管腳觸發(fā)。（A）邊沿觸發(fā)模式：點(diǎn)按一下 PLAY 鍵， PLAY 管腳電平變低便開始播放當(dāng)前段的語(yǔ)音，并在遇到 EOM 標(biāo)志后自動(dòng)停止。放音結(jié)束后，播放指針停留在剛播放的語(yǔ)音起始地址處，再次點(diǎn)按放音鍵會(huì)重新播放剛才的語(yǔ)音。在放音期間， LED 燈會(huì)閃爍直到放音結(jié)束時(shí)熄滅。如果在放音期間點(diǎn)按放音鍵會(huì)停止放音。（B）電平放音模式：如果一直按住 PLAY 鍵，使 PLAY 管腳電平持續(xù)為低，那么會(huì)將芯片內(nèi)所有語(yǔ)音信

11、息播放出來，并且循環(huán)播放直到松開按鍵將 PLAY 管腳電平拉高。在放音期間 LED 閃爍。當(dāng)放音停止，播放指針會(huì)停留在當(dāng)前停止的語(yǔ)音段起始位置?？爝M(jìn)操作：點(diǎn)按單片機(jī)AT89C52上P03口的按鍵S5，將ISD1720的FWD管腳拉低，會(huì)啟動(dòng)快進(jìn)操作?？爝M(jìn)操作用來將播放指針移向下一段語(yǔ)音信息。當(dāng)播放指針到達(dá)最后一段語(yǔ)音時(shí)，再次快進(jìn)，指針會(huì)返回到第一段語(yǔ)音。當(dāng)下降沿來到/FWD端時(shí)，快進(jìn)操作還要決定于芯片當(dāng)時(shí)的狀態(tài)：（1）如果芯片在掉電狀態(tài)并且當(dāng)前播放指針的位置不在最后一段，那么指針會(huì)前進(jìn)一段，到達(dá)下一段語(yǔ)音處。  （2）如果芯片在掉電狀態(tài)并且當(dāng)前播放指針的位置在最后一段，那么指針會(huì)返回

12、到第一段語(yǔ)音處。  （3）如果芯片正在播放一段語(yǔ)音（非最后一段），那么此時(shí)放音停止，播放指針前進(jìn)到下一段，緊接著播放新的語(yǔ)音。  （4）如果芯片正在播放最一段語(yǔ)音，那么此時(shí)，放音停止，播放指針返回到第一段語(yǔ)音，緊接著播放第一段語(yǔ)音。擦除操作：擦除操作分為單段擦除和全體擦除兩種擦除方式，區(qū)別如下：?jiǎn)蝹€(gè)擦除：只有第一段或最后一段語(yǔ)音可以被單個(gè)擦除。點(diǎn)按一下 ERASE 健將 ERASE 管腳拉低，這時(shí)具體的擦除情況要看播放指針的狀態(tài)：（1） 如果芯片空閑并且播放指針指向第一段語(yǔ)音，則會(huì)刪除第一段語(yǔ)音，播放指針指向新的第一段語(yǔ)音（執(zhí)行擦除操作前的第二段）（2）如果芯片空閑并且播放

13、指針指向最后一段語(yǔ)音，則會(huì)刪除最后一段語(yǔ)音，播放指針指向新的最后一段語(yǔ)音（執(zhí)行擦除操作前的倒數(shù)第二段）（3）如果芯片空閑并且播放指針指向沒有指向第一或最后一段語(yǔ)音，則不會(huì)刪除任何語(yǔ)音，播放指針也不會(huì)被改變（4） 如果芯片當(dāng)前正在播放第一段或最后一段語(yǔ)音，點(diǎn)按下 ERASE 鍵會(huì)刪除當(dāng)前語(yǔ)音。全體擦除：當(dāng)按下 ERASE 鍵將 ERASE 管腳電平拉低超過 2.5 秒鐘，會(huì)觸發(fā)全體擦除操作，刪除全部語(yǔ)音信息。復(fù)位操作：如果用 RESET 控制此管腳，建議 RESET 管腳與地之間連接 一個(gè) 0.1 F 電容。當(dāng) RESET 被觸發(fā)，芯片將播放指針和錄音指針都放置在最后一段語(yǔ)音信息的位置。音量操作

14、：點(diǎn)按一下 VOL 鍵將 VOL 管腳拉低會(huì)改變音量大小。每按一下，音量會(huì)減小一檔，再到達(dá)最小檔后再按的話，會(huì)增加音量直到最大檔，如此循環(huán)?？偣灿?8 個(gè)音量檔供用戶選擇，每一檔會(huì)改變 4dB 。復(fù)位操作會(huì)將音量檔放在默認(rèn)位置，即最大音量。 FT 直通操作：按住 FT 鍵將 FT 管腳持續(xù)保持在低電平會(huì)啟動(dòng)直通模式。出廠設(shè)定的是在芯片空閑狀態(tài)，直通操作會(huì)將語(yǔ)音從 Analn 端直接通往喇叭端或 AUD 輸出口。在錄音期間按下 FT 鍵，會(huì)同時(shí)錄下 Analn 進(jìn)入的語(yǔ)音信號(hào)。3.1.2 USB電源模塊在本設(shè)計(jì)中，為了使電路簡(jiǎn)單，我們直接用USB接口提供5V直流電源為電路供電。因?yàn)閁S

15、B得輸出電壓并不穩(wěn)定，為了確保電路的安全，在電源后并聯(lián)了一個(gè)穩(wěn)壓管做為保護(hù)電路。圖3.3 USB供電原理圖3.1.3 時(shí)鐘復(fù)位電路模塊AT89S52芯片是電路的核心元件，下面根據(jù)圖對(duì)其在電路中的用說明如下。時(shí)鐘和復(fù)位電路如圖3.4和3.5所示：圖3.4 時(shí)鐘電路圖圖3.5 復(fù)位電路時(shí)鐘引腳XTAL1和XTAL2：XTAL1引腳18，內(nèi)部振蕩器外接晶振的一個(gè)輸入端，XTAL2引腳19，內(nèi)部振蕩器外接晶振的另一個(gè)輸入端。AT89S52內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，在XTAL1和XTAL2兩端跨接石英晶體振蕩器及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激震蕩。上圖中兩個(gè)電容器均我30pf，可穩(wěn)定頻率并對(duì)震蕩頻率有

16、微調(diào)功能。控制引腳RES引腳9，復(fù)位輸入信號(hào)，振蕩器工作時(shí)，該引腳上2個(gè)機(jī)器周期的高電平可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。本實(shí)驗(yàn)采用手動(dòng)復(fù)位，上電復(fù)位要求接通電源后，手動(dòng)按鈕實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。3.1.4 LED顯示模塊共陽(yáng)極LED七段譯碼器的八個(gè)管腳分別與單片機(jī)的P20P27連接。LED七段譯碼器的的選擇分別由74LS138譯碼器控制選擇。圖3.6 LED顯示接口圖3.2電路參數(shù)的計(jì)算和元器件的選擇3.2.1 語(yǔ)音錄放器錄放時(shí)間的選擇用戶可利用震蕩電阻來自定芯片的采樣頻率，從而決定芯片的錄放時(shí)間和錄放音質(zhì)。下表為 ISD1720 的參數(shù)表：表3.1 ISD1720 的參數(shù)表ROSC錄放時(shí)間采樣頻率80K8s8.0

17、KHZ100K10s6.4KHZ120K12s5.3KHZ160K16s4.0KHZ200K20s3.2KHZ本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)錄放時(shí)間10s.所以我們選擇100K的震蕩電阻。3.3特殊器件的介紹3.3.1 ISD1720的功能特點(diǎn)市場(chǎng)上ISD1720都是用ISD1730的裸片來進(jìn)行封裝，采樣率在12K，因此音質(zhì)效果好。華邦原廠沒有生產(chǎn)ISD1720這個(gè)型號(hào)，但I(xiàn)SD1720性能上和ISD1730一樣。該芯片提供多項(xiàng)新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示（ vAlert ） , 雙運(yùn)作模式（獨(dú)立 & 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器

18、、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。一：語(yǔ)音芯片的主要特點(diǎn)：· 可錄、放音十萬(wàn)次，存儲(chǔ)內(nèi)容可以斷電保留一百年· 兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式· 可處理多達(dá) 255 段信息· 有豐富多樣的工作狀態(tài)提示· 多種采樣頻率對(duì)應(yīng)多種錄放時(shí)間· 音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活，價(jià)廉物美二：語(yǔ)音芯片的電特性：· 工作電壓： 2.4V-5.5V, 最高不能超過 6V· 靜態(tài)電流： 0.5 - 1 A· 工作電流： 20mA三：用戶可利用震蕩電阻來自定芯片的采樣頻率，從而決定芯片的錄放時(shí)

19、間和錄放音質(zhì)。下表為 ISD1720 的參數(shù)表：表3.2 ISD1720 的參數(shù)表ROSC錄放時(shí)間采樣頻率80K8s8.0KHZ100K10s6.4KHZ120K12s5.3KHZ160K16s4.0KHZ200K20s3.2KHZ四：ISD1720芯片管腳功能說明：表3.3 ISD1720 的管腳功能管 腳名 稱PDIP/SOIC管腳TSOP管腳  引腳說明VCCD122數(shù)字電路電源/LED223LED 指示信號(hào)輸出/RESET324芯片復(fù)位 MISO425SPI 接口的串行輸出。 ISD1700 在 SCLK 下降沿之前的半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放置在 MISO 端。數(shù)據(jù)在 SC

20、LK 的下降沿時(shí)移出 MOSI526SPI 接口的數(shù)據(jù)輸入端口。主控制芯片在 SCLK 上升沿之前的半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放置在 MOSI 端。數(shù)據(jù)在 SCLK 上升沿被鎖存在芯片內(nèi)。此管腳在空閑時(shí)，應(yīng)該被拉高 SCLK627SPI 接口的時(shí)鐘。由主控制芯片產(chǎn)生，并且被用來同步芯片 MOSI 和 MISO 端各自 的數(shù)據(jù)輸入和輸出。此管腳空閑時(shí)，必須拉高。/SS728為低時(shí)，選擇該芯片成為當(dāng)前被控制設(shè)備并且開啟 SPI 接口?？臻e時(shí)，需要拉高VSSA81模擬地  AnaIn 92芯片錄音或直通時(shí)，輔助的模擬輸入。需要一個(gè)交流耦合電容（典型值為 0.1u

21、F ），并且輸入信號(hào)的幅值不能超出 1.0Vpp 。 APC 寄存器的 D3 可以決定 Analn 信號(hào)被立刻錄制到存儲(chǔ)器中，與 Mic 信號(hào)混合被錄制到存儲(chǔ)器中，或者被緩存到喇叭端并 經(jīng)由直通線路從 AUD/AUX 輸出。MIC+103麥克風(fēng)輸入 +MIC-114麥克風(fēng)輸入 -VSSP2125負(fù)極 PWM 喇叭驅(qū)動(dòng)器地SP-136喇叭輸出 -VCCP147PWM 喇叭驅(qū)動(dòng)器電源SP+158喇叭輸出 +VSSP1169正極 PWM 喇叭驅(qū)動(dòng)器地AUD/AUX 1710輔助輸出，決定于 APC 寄存器的 D7 ，用來輸出一個(gè) AUD 或 AUX 輸出。 AUD 是一個(gè)單端電流輸出，而

22、AuxOut 是一個(gè)單端電壓輸出。他們能夠被用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)外部揚(yáng)聲器。出廠默認(rèn)設(shè)置為 AUD 。 APC 寄存器的 D9 可以使其掉電。AGC1811自動(dòng)增益控制/VOL1912音量控制ROSC2013振蕩電阻， ROSC 用一個(gè)電阻連接到地，決定芯片的采樣頻率VCCA2114模擬電路電源/FT 2215在獨(dú)立芯片模式下，當(dāng) FT 一直為低， Analn 直通線路被激活。 Analn 信號(hào)被立刻從 Analn 經(jīng)由音量控制線路發(fā)射到喇叭以及 AUD/AUX 輸出。不過，當(dāng)在 SPI 模式下， SPI 無(wú)視這個(gè)輸入，而且直通線路被 APC 寄存器的 D0 所控制。該管腳有一個(gè)內(nèi)部上拉設(shè)備

23、和一個(gè)內(nèi)部防抖動(dòng)電路，允許使用按鍵開關(guān)來控制開始和結(jié)束。/PLAY2316播放控制端/REC2417錄音控制端/ERASE2518擦除控制端/FWD2619快進(jìn)控制端RDY / INT2720一個(gè)開路輸出。Ready( 獨(dú)立模式 )該管腳在錄音，放音，擦除和指向操作時(shí)保持為低，保持為高時(shí)進(jìn)入掉電狀態(tài)。Interrupt(SPI 模式 )在完成 SPI 命令后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低信號(hào)的中斷。一旦中斷消除，該腳變回為高。VSSD2821數(shù)字地3.3.2 單片機(jī)的引腳功能特點(diǎn)介紹單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開關(guān)和電源部分。本系統(tǒng)采用的是11.0592MHZ晶振；復(fù)位電路在單片機(jī)中是很重要的，它可以

24、完成單片機(jī)的初始化，也可以在死機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)下重啟單片機(jī)。在本設(shè)計(jì)中采用的是手動(dòng)復(fù)位。圖3.7為系統(tǒng)所采用的單片機(jī)引腳圖。圖3.7單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)圖STC12C5A60S2是單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，單速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換。其特點(diǎn)如下。（1） 工作電壓：5.5V-3.3V；（5V單片機(jī)）（2） 工作頻率：0-35MHZ（3） 共4個(gè)16位定時(shí)器，外部中斷I/O口7路；（4） 通用全雙工異步串行口（UART）；P0-P3口都是并行I/O口，都可用于數(shù)據(jù)

25、的輸入和輸出，但P0口和P2口除了可進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入和輸出外，通常都用來構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線。在這4個(gè)口中只有P0口是一個(gè)真正雙向的口，P1-P3這3個(gè)口都是準(zhǔn)雙向口。P3口的口線具有第二功能，為系統(tǒng)提供一些控制信號(hào)。3.4各單元模塊的連接3.4.1 單片機(jī)和數(shù)碼管的連接為了實(shí)現(xiàn)可以觀察語(yǔ)音系統(tǒng)的錄放狀態(tài)和錄放時(shí)間，需要采用LED顯示器。LED片選管腳由74LS138譯碼器控制，再經(jīng)過74LS138譯碼器接通到單片機(jī)。另外，LED七段譯碼器的八個(gè)管腳 a、b、c、d、e、f、g、dp依次接到單片機(jī)的P20至P27管腳上。圖3.8 LED與單片機(jī)連接圖3.4.2單片機(jī)與ISD1720的連接

26、 將ISD1720的部分功能管腳連接到單片機(jī)上，這樣就可用通過單片機(jī)編程，再通過單片機(jī)上的按鍵來控制ISD1720芯片的語(yǔ)音錄音，放音，擦除和快進(jìn)功能。單片機(jī)和ISD1720芯片的連接圖如下：圖3.9 ISD1720與單片機(jī)連接圖4軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)原理及使用工具 ISD1720 的獨(dú)立按鍵工作模式錄放電路非常簡(jiǎn)單，而且功能強(qiáng)大。不僅有錄、放功能，還有快進(jìn)、擦除、音量控制、直通放音和復(fù)位等功能。這些功能僅僅通過按鍵就可完成。但這次的設(shè)計(jì)是通過單片機(jī)來控制的，所以，將按鍵即可實(shí)現(xiàn)的功能通過單片的控制來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)REC、PLAY、FWD、ERASE等管腳從變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，即觸發(fā)相應(yīng)的功能。單片機(jī)

27、處理數(shù)據(jù)的過程用C語(yǔ)言編寫，用程序和單片機(jī)共同實(shí)現(xiàn)按鍵的功能，使管腳電平變低，進(jìn)而觸發(fā)相應(yīng)的功能。C語(yǔ)言是在VB的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，C語(yǔ)言的主要特點(diǎn)如下：（1） 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊，使用方便靈活；（2） 數(shù)據(jù)類型豐富，具有現(xiàn)代語(yǔ)言的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；（3） 具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句；（4） 生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。4.2 軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括程序初始化、定時(shí)程序、顯示程序等共同組成。其中定時(shí)程序和顯示程序作為中斷子程序來完成系統(tǒng)功能。定時(shí)程序是以定時(shí)器T0的中斷服務(wù)子程序，其優(yōu)先級(jí)為高級(jí)，顯示程序是通用型串行通信口的中斷服務(wù)子程序，其優(yōu)先級(jí)為高級(jí)。系統(tǒng)框圖如下：喇叭功率放大錄放

28、單元ISD1720AT89C52單片機(jī)控制圖 4.1 單片機(jī)語(yǔ)音錄放結(jié)構(gòu)圖主程序放音鍵按下錄音鍵按下調(diào)錄音子程序結(jié)束否調(diào)放音子程序是否是圖4.2 主程序框圖4.3 主要軟件設(shè)計(jì)流程及其框圖本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，主要是定時(shí)選片控制，語(yǔ)音電路的地址端均接地，錄放控制端受AT89C52控制，根據(jù)微處理器的定時(shí)，當(dāng)需要芯片錄放時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)的控制端起作用，即啟動(dòng)語(yǔ)音電路工作，部分 程序框圖如下圖所示：開始判斷是錄音鍵還是放音鍵按下調(diào)用錄音程序調(diào)用放音程序結(jié)束圖 4.3 錄放選擇程序框圖開始按下錄音鍵錄音錄音鍵釋放否否結(jié)束是圖4.4 錄音程序框圖開始按下放音鍵放音放音鍵釋放否否結(jié)束是圖4.5 放音程序

29、框圖5系統(tǒng)調(diào)試5.1 軟件調(diào)試軟件調(diào)試包括兩個(gè)過程，一個(gè)是仿真調(diào)試過程，另一個(gè)是實(shí)物系統(tǒng)調(diào)試過程。在仿真過程中為了先檢驗(yàn)程序的有效性和正確性，我們先用了Proteus進(jìn)行軟件仿真，但是因?yàn)镻roteus軟件的元件庫(kù)本身不包含ISD1720芯片的元件圖，所以仿真的時(shí)候我們沒有使用ISD1720芯片，而是單單驗(yàn)證程序的可行性。L表示錄音，F(xiàn)表示放音。軟件仿真的結(jié)果如下圖： 圖5.1 錄音仿真結(jié)果 圖5.2 放音仿真結(jié)果 實(shí)物系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，我們直接將仿真通過的程序調(diào)入單片機(jī)系統(tǒng)，在單片機(jī)上程序的仿真和在Proteus上的仿真結(jié)果相同，但是當(dāng)接入外擴(kuò)電路即語(yǔ)音錄放電路后，單片機(jī)突然就不能下進(jìn)程序了，原因

30、是單片機(jī)板上的串口芯片MAX232被燒壞了，因?yàn)槲覀儼芽刂芇00口的線接到了單片機(jī)的第一根管腳電源線上，導(dǎo)致串口燒壞。串口這塊的問題解決之后，下入程序，單片機(jī)上程序的仿真顯示則出現(xiàn)了問題，按下錄音鍵本應(yīng)該錄音時(shí)對(duì)應(yīng)的錄音指示發(fā)光二極管亮，錄音開始。這時(shí)錄音和放音對(duì)應(yīng)的指示發(fā)光二極管都亮了，并且一會(huì)兒錄音，一會(huì)兒放音。認(rèn)真檢查電路后確定是擴(kuò)展板電路有問題，因?yàn)橛幸粭l支路的電源和地線接反了。為了避免再出錯(cuò)我們認(rèn)真檢查了擴(kuò)展電路確認(rèn)再?zèng)]有接線錯(cuò)誤之后繼續(xù)調(diào)試板子，但是還是不能正常的放音，因?yàn)椴荒芊乓羲晕覀円膊荒艽_定是否能正常的錄音。但是電路板已經(jīng)檢查很多次了，沒有問題，我們以為是我們?cè)O(shè)計(jì)的電路圖出

31、了問題，又換了擴(kuò)展板原本的設(shè)計(jì)圖，但是還是不能正常的錄音和放音。按修改之后的電路圖焊接好電路之后，還是不能正常的錄音和放音，電路應(yīng)該是沒有問題的，但是怎么也找不出錯(cuò)誤，無(wú)奈之下我們只好懷疑是語(yǔ)音芯片ISD1720的問題，正好同學(xué)有ISD1730的芯片，又因?yàn)樾酒峭幌盗?，管腳又相同，我們用ISD1730代替ISD1720芯片重新測(cè)試，結(jié)果電路可以正常錄音和放音，至此證實(shí)了芯片是壞的的想法。原語(yǔ)音錄放電路的設(shè)計(jì)圖和修改后語(yǔ)音電路的設(shè)計(jì)圖如下： 圖5.3 原語(yǔ)音錄放電路設(shè)計(jì)圖 圖5.4 修改之后的語(yǔ)音錄放電路圖軟件調(diào)試的程序如下：#include<at89x52.h>#define

32、uchar unsigned char#define uint unsigned intUcharcodeled_mod=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff ;/數(shù)碼顯示的七段顯示碼查表uchar code led1=0X8E,0XC7;/顯示錄放uchar key,i,bai,shi,ge,count,led_data;void delay (uchar delay_n)/延時(shí)程序 uchar n ,m; for(n=0;n<5;n+) for(m=0;m<delay_n;m+) ;void chang (

33、)/得到要現(xiàn)實(shí)的數(shù) shi=led_data/10; ge= led_data%10;void display(void)/動(dòng)態(tài)顯示 chang(); /得到十位和個(gè)位要顯示的數(shù) P1=0X20; /片選P2=led1bai; /段選 delay(100);P1=0X40;P2=led_modshi;delay(100); P1=0X80;P2=led_modge; delay(100); void main() TMOD=0X01;/定時(shí)器0工作方式1 EA=1; /開啟總中斷源 ET0=1;/打開定時(shí)器0中斷 TH0=0XB8; /給定時(shí)器賦初值 TL0=0X00; while(1) /死

34、循環(huán) if(P0_0=0)/按住按鍵，錄音 TR0=1;/啟動(dòng)定時(shí)器 bai=1; /顯示L或者F，1為L(zhǎng) while(1) /死循環(huán) display(); /調(diào)用顯示程序 if(count>=50) /判斷是否達(dá)到一分鐘 led_data+; /達(dá)到，顯示數(shù)加一 count=0; /中斷計(jì)數(shù)清零 if(P0_0=1) /放開按鍵，不在錄音 TR0=0; /關(guān)閉定時(shí)器 led_data=0; /清零顯示的數(shù) P2=0XFF; /消隱數(shù)碼管，不顯示。 break; /跳出死循環(huán) if(P0_1=0)/放音 TR0=1;/啟動(dòng)定時(shí)器 bai=0; /顯示F while(1) display(

35、); /調(diào)用顯示程序 if(count>=50) led_data+; /顯示的數(shù)加1 count=0; if(P0_3=0) /判斷是否按了下一曲按鈕 led_data=0; /顯示數(shù)清零 if(P0_1=1) / P0_1=1停止放音 TR0=0; led_data=0; P2=0XFF; break; void int_time0() interrupt 1/定時(shí)器0計(jì)時(shí) TMOD=0X01;/設(shè)置定時(shí)器0的工作方式為方式1EA=1; /開啟中斷源ET0=1; /打開定時(shí)器0中斷TR0=1; /打開定時(shí)器工作。開始計(jì)數(shù)TH0=0XB8;/20msTL0=0X00;count+;判斷

36、/判斷循環(huán)次數(shù)5.2 硬件調(diào)試 1、 語(yǔ)音錄放器的電路設(shè)計(jì)其實(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，并且沒有什么需要測(cè)試的原件，唯一影響芯片錄音時(shí)間的就是管腳20處所接的電阻的大小，語(yǔ)音芯片最大能錄音20秒，電阻越大則錄音越長(zhǎng)，當(dāng)錄滿該電阻下的最大時(shí)間后則停止錄音。參數(shù)如下：時(shí)間（秒）68101216采樣率（ KHZ ）12.08.06.45.34.0ROSC 阻值（ K ）60801001201602、實(shí)物調(diào)試的時(shí)候放出的聲音噪聲總是很大，原因是此電路中的錄音芯片ISD1720是一種弱電系統(tǒng)，具有很高的靈敏度，因此在其工作過程中易受內(nèi)部和外部無(wú)規(guī)則信號(hào)的影響，這種無(wú)規(guī)則信號(hào)在系統(tǒng)中主要表現(xiàn)為錄音時(shí)話筒噪聲和外界電壓變化

37、引起的噪聲，它們的存在嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工作，因此需要在錄放芯片的輸出端加上一個(gè)濾波電路來改善這種現(xiàn)象。6系統(tǒng)功能6.1 系統(tǒng)功能介紹 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的錄放功能，單片機(jī)的P00口控制錄音功能，P01口控制放音功能，P02口控制擦除功能，P04口控制下一曲功能。每個(gè)功能均為低電平有效。當(dāng)單片機(jī)相應(yīng)的口變?yōu)榈碗娖絼t控制相應(yīng)的功能。同時(shí)單片機(jī)上的LED顯示屏顯示相應(yīng)的錄放功能和錄放時(shí)間。7結(jié)論本次設(shè)計(jì)的是基于ISD1720語(yǔ)音錄放器,是以AT89S52單片機(jī)為基本核心元件，針對(duì)ISD1720語(yǔ)音芯片的特點(diǎn)所構(gòu)成的語(yǔ)音錄放系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，AT89S52的擴(kuò)展接口較多，便于在用戶需要的時(shí)候能

38、夠擴(kuò)展它的功能。而且體積小，使用起來更加方便。在設(shè)計(jì)時(shí)我們首先對(duì)我們需要設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行了初步定論。再根據(jù)我們的構(gòu)想及查詢了許多資料之后，我們這幾處了我們的原理圖。根據(jù)原理圖，我們進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)，在代碼設(shè)計(jì)中，我們出現(xiàn)過幾次問題，始終不能讓我們的功能達(dá)到完善，最后經(jīng)過我們的努力和老師的指導(dǎo)，我們完成了我們的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)物制作。8總結(jié)與體會(huì)通過這次設(shè)計(jì)，讓我們了解了電路設(shè)計(jì)與實(shí)物制作的整個(gè)過程，也讓我們了解了關(guān)于基于ISD1720語(yǔ)音錄放器的原理與設(shè)計(jì)理念；使我學(xué)到了很多新的知識(shí)，如：ISD1720芯片的使用，進(jìn)一步了解了Protel 99軟件、Keil軟件及ISIS軟件的一些簡(jiǎn)單功能的使用；同時(shí)，也對(duì)單片機(jī)這門課學(xué)到的知識(shí)加