1481.A单片机实现数码录音毕业论文.doc

大学毕业论文 单片机实现数码录音及播放（复读机）目 录摘要 10 引言 21 芯片介绍 311 ISD1420芯片介绍 312 AT89C51芯片介绍 82 单片机接口技术的应用 113 录放音电路的实现 1431 电路图的绘制14311 对于ISD1420的应用 14312 对于AT89C51的应用 15313 绘制电路图 1632 程序编写 174 结论 235 参考文献 246 谢辞 25摘 要随着时代的发展，数码产品的普及率也越来越高，而现在复读机在市场上和普通拥有孩子的家庭中拥有很高的拥有率，功能也越发强大，基于此我想选用和平常所见不同的单片机芯片设计出具有基本录放音功能的录放电路，实现平常复读机的录放功能。过去，数码语音的开发设计不但结构设计复杂、编程录制麻烦、开发生产成本高，而且音质欠佳，难以实用。而ISD1400系列芯片具有使用方便的单片录放系统,外部元件最少，重现优质原声，没有常见的背景噪音等特点。针对ISD语音芯片的特点，设计一种由单片机控制，能够循环录放的语音电路，可作为录音机，复读机、音频记录仪使用，既节省存储空间，又降低成本，具有较高的实用价值。我选用ISD1420芯片作为实验的主要芯片，结合单片机接口技术，利用ATMEL89C51芯片的存储特性，实现语音录放的高保真数码录音及播放。关键词：ISD1420芯片，单片机接口技术，ATMEL89C51，录放音电路单片机实现数码录音及播放（复读机）0 引言在生活水平的快速提升下，人们对于孩子的学习越来越重视，特别是对于外语的学习更加提上了学习日程，在这种社会大背景下，复读机自然而然的出现在了大家的视野中，随着这几年的发展，复读机的功能日趋强大，快速搜索、分段提取、超长时间等功能相继出现，然而根据健康时报上王金才发表的文章看，复读机最好还是选功能简单的，因为，普通人一次连续记忆通常只能达到12位无序不重复的数字，因此复读机秒数在200秒已足够，复读时间过长对复读机的保真度难以保证，容易造成声音失真，而放音声音过于尖锐，容易刺伤耳膜；声音过于沉闷，唇齿音（辅音）难以再现，会影响听力水平的提高。其实，复读机使用率最高的是“复读”和“跟读对比”，这两个功能相对较为重要，其他过多的附加功能，不但使操作变得复杂，也会分散使用者注意力，降低使用效果。介于此，我想我所设计的数码录音及播放（复读机）是带有基本录放功能的，具有人性化的，具有能最大提升使用者语言能力的一种具有重点功能的设备。利用ISD1420芯片的重现优质原声，没有常见的背景噪音等功能兼且运用ATMEL系列芯片的存储功能实现复读机的适度录放时间拥有必要功能的技术优化，达到使使用者能够真正达到最大使用周期，实现最大利用率，拥有良好品质的目标。1 芯片介绍1.1 ISD1420介绍芯片组成：ISD1420为美国ISD公司出品的优质单片语音录放电路，由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。录音内容存入永久存储单元，提供零功率信息存储，这个独一无二的方法是借助于美国ISD公司的专利直接模拟存储技术（DAST TM）实现的。利用它，语音和音频信号被直接存储，以其原本的模拟形式进入EEPROM存储器。直接模拟存储允许使用一种单片固体电路方法完成其原本语音的再现。不仅语音质量优胜，而且断电语音保护。3图1.1 ISD1420芯片内部功能图特点介绍：它的特点是使用方便的单片录放系统；外部元件最少；重现优质原声，没有常见的背景噪音；放音可由边沿或电平触发；无耗电信息存储,省掉备用电池；信息可保存100年,可反复录放10万次；无需专用编程或开发系统；较强的分段选址能力可处理多达160段信息；具有自动节电模式；录或放后立即进入维持状态,仅需0.5A电流；单一5伏电源供电。1ISD1420芯片的几个特点都能在实际的使用过程中给予使用者很大的便利，而其中外部元件最少；重现优质原声，没有常见的背景噪音、信息可保存100年,可反复录放10万次、较强的分段选址能力可处理多达160段信息这几个功能是我主要看中的，因为我设计的复读机必须是高保真的，能够使用时间长的东西。管脚介绍：ISD1420系列语音芯片的封装引脚如图1.2所示。它是有28条引脚的双列直插式芯片。各条引脚的功能含义说明如图1.2。A0A7: 引脚16,9,10,地址输入端或控制命令输入端。A7,A6同为高电平时，A4A0为控制命令；否则，A7A0为地址。 SP-,SP+: 扬声器连接端，输出音频信号。DGND:引脚12,数字信号地线。 AGND: 引脚13,模拟信号地线。 V+:模拟信号电源,+5V。 MIC:引脚17，话筒输入端。MIC REF:引脚18，话筒参考输入端。 AGC:引脚!9，自动增益控制端。 ANA IN:引脚20，模拟信号输入端。 ANA OUT:引脚21，模拟信号输出端。 PLAYL/:引脚23，放音控制电平触发端。当该端为低电平时，芯片进入放音周期；。当该端为高电平时，停止放音。 PLAYE/:引脚24，放音控制脉冲触发端。该端输入由高电平向低电平跳变的下降沿时，芯片进入放音周期。 RECLED/：引脚25，录音显示端。该端接发光二极管，在录音时作录音指示灯。 XCLK:引脚26，时钟控制端。 REC/:引脚27，录音控制端。该端为低电平时，芯片进入录音状态，录音期间该端必须保持低电平。REC/信号的优先级高与PLAYL/和PLAYE/两种放音信号。3 图1.2 ISD1420芯片管脚功能图操作模式应用：而根据上面所说的A6 、A7 的电平不同，我们可以知道电路可以进入两种不同的工作模式：地址模式和操作模式。如果A7 、A6 至少有一位为低电平，则电路认为A0-A7 全部为地址位，A0-A7 的数值将作为本次录音或放音操作的起始地址。A0-A7 全部为纯输入引脚，不会象操作模式中A0-A7 还可能输出内部地址信息。输入的A0-A7 的信息在PALYE，PLAYL 或REC 的下降沿被电路锁存到内部使用。地址模式 ：当A7 A6 至少有一位为0时，器件进入地址模式。在地址模式中，A0-A7 由低位向高位排列， 每位地址代表125毫秒的寻址，160 个地址覆盖20秒的语音范围（160*0.125s=20s），录音及放音功能均从设定的起始地址开始，录音结束由停止键操作决定，芯片内部自动在该段的结束位置插入结束标志（EOM）；而放音时芯片遇到（EOM）标志即自动停止放音。5操作模式 ：当A7 A6 全部为1 时，器件进入操作模式。ISD1420 内部具备有多种操作模式，并能以最少的组件实现较多的功能，下面将详细描述。操作模式的选择使用地址管脚来实现，但实际的地址在ISD1420 的有效地址外部。当地址的最高两位A7 A6 为高电平时，其余的地址位将被成为状态标志位而不再是地址位。因此，操作模式和寻址模式不能兼容，也就是说不能同时使用。在使用操作模式时必须注意两点。第一，所有的操作开始于地址0，也就是ISD1420 的起始地址。以后的操作根据操作模式的不同可以从其它地址开始。另外，在操作模式中当A4=1， 从录音变换到放音而不是从放音到录音，器件地址指针复位到0。第二，操作模式的执行必须是A7 A6 为高电平在PALYL，PLAYE 或REC 变为低电平时开始执行。当前的操作模式将一致有效， 直到下一次的控制信号变低， 并取样地址线上的信息开始新的操作。操作模式描述 ：可以使用微处理器来控制操作模式，也可以直接使用直接联机来实现需要的功能。A0 信息检索：信息检索允许用户在内容跳转浏览，而不必关系每个信息的实际物理位置。每个控制信号的低电平脉冲将内部地址指针转移到下一个信息位置。这种模式只能在放音中使用，通常与A4 操作同时应用。6A1 删除EOM 结尾标志：A1 操作模式允许多次记录的信息组合成一个信息，结束标志只出现在最后录制信息的结尾。当配置成这种模式后，多次录制的信息在放音时会形成连续的信息。6A2 没有使用。6A3 循环播放：A3 操作模式能够实现自动连续的信息播放，播放的信息处于的地址空间的开始。如果一个信息充满了ISD1420， 则用循环模式可以从头到尾连续的播放。PALYE 脉冲可以启动播放，PLAYL 脉冲可以结束播放。6A4 连续寻址：在通常的操作中，当放音操作遇到结尾标志（EOM）时，地址指针将复原到0。A4 操作模式将禁止地址指针的复位，允许信息能连续录制和播放。当电路处于静止状态，不是处于录音或放音状态，即可的设置该脚为低电平将复位地址指针。A5 没有使用。6在多种功能模式中，有介于我设计理念的趋向于简单、实用、人性化，我没有过多的使用其中的功能，而是重点突出检索和循环播放两个功能，一个是为了达到平常听录音时快进的功能，另一个则是为了使用者能够更好的记忆一段话而设置。 分段方法及应用，如图1.3图1.3 分段典型应用电路图上图是ISD1420典型应用电路图，图中的PLAYL、PLAYE键只需要选择一个即可，地址输入端A0A7有效取值范围为0000000010011111,这表明最多可被划分为160个存贮单元，可录放多达160段语音信息。由A0A7决定每段语音的起始地址，而起始地址又直接反映了录放音的起始时间。图1.4分段原理图上图是ISD1420的分段原理图。其中A0A2置为低电平，此时电路共分为四段。A3A7平时通过电阻R6R13接至高电平，如果要将某一地址置低电平时，则在该位与地之间接一个隔离二极管。上图中各段的起始地址和时间安排如下：第一段语音从0秒开始，地址设置为00000000；第二段语音从2秒开始，地址设置为00010000；第三段语音从5秒开始，地址设置为00100000；第四段语音从12秒开始，地址设置为01010000。实际应用时，我们可根据每段语音的起始时间，自行设置相应的A0A7组合。录音时，将S5打到“REC”，再按住S1，LED亮就开始录音，录音时间到2秒时就必须松开S1，否则下一段无效。录制其它段的方法相同。分段方音时，先将S5打向“PLAY”，中需按下相应的S1S4键就可以播放出有关语音的内容，如果与计算机，单片机配接就不需要接编码隔离二极管，地址输入端A0A7直接连单片机、计算机的I/O口。71.2 AT89C51介绍AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单