智能化课程设计-基于ISD1720的语音录放器设计正文

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1、 第 页 目录目录 1 前言前言.1 2 整体设计方案整体设计方案.2 2.1 设计方案 2 2.2 方案比较 .2 2.3 方案选择 .3 3 3 单元模块的设计单元模块的设计4 3.1 各单元模块的功能介绍及电路设计4 3.1.1 语音电路模块4 3.1.2 USB 电源模块.7 3.1.3 时钟复位电路模块8 3.1.4LED 显示模块.10 3.2 电路参数的计算和元器件的选择10 3.2.1 语音录放器录放时间的选择10 3.3 特殊器件的介绍11 3.3.1 ISD1720 的功能特点.11 3.3.2 单片机的引脚功能特点介绍14 3.4 各单元模块的连接15 3.4.1 单片机

2、和数码管的连接15 3.4.2 单片机与 ISD1720 的连接.15 4 软件设计软件设计17 4.1 软件设计原理及使用工具 .17 4.2 软件设计结构图 .17 4.3 主要软件设计流程及其框图 18 5 5 系统调试系统调试20 5.1 软件调试 .20 5.2 硬件调试26 6 6 系统功能系统功能27 6.1 系统功能介绍27 7 7 结论结论28 第 I 页 8 8 总结与体会总结与体会29 9 9 致谢致谢.30 1010 参考文献参考文献.31 11 附录附录.32 第 0 页 1 前言前言 随着经济的进步，大规模集成技术的高度发展和计算机技术的飞速前进，推动着 语音技术的

3、发展，在数字音频技术和多媒体技术迅速发展的今天，传统语音录放电路 设计十分复杂开发工具十分昂贵，语音录制及软件编制工程巨大，而且语音效果也不 甚理想，尤其在投资不大的产品系统中最为突出，从而制约了这一技术的应用和发展。 在越来越多的领域里，人们逐渐意识到使用语音交互界面的巨大价值，已经开始 尝试采用语音技术，并且在不少的领域里取得了喜人的成果。语音技术已经从锦上添 花的点缀，变为实实在在为用户提供便利的重要特征与内涵，也成为衡量电子电器产 品的一个重要标志。近几年集成电路领域出现了重大变革，产生了许多新的技术和产 品，开拓了更广泛的应用领域，语音电路已经迅速发展成为当前“会说话”电子产品， 是

4、家电产品，通信产品和网络化产品中不可或缺的重要集成电路体系，朝着更大容量， 更优音质，更高智能，更具有灵活性的方向发展。在通讯设备、电话机、智能仪器仪 表、治安报警系统、语音报站/报数/报价器、语音复读机、教学仪器、智能玩具、高 档电子礼品场合获得了广泛的应用。 单片机的应用在后 PC 时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也 越来越高。综观单片机的发展也成为巨大的投资。尤其对教育经费贫乏大量师资需要 培育的发展中国家来说，经费的投入不能不考虑，单片机又称单片微控制器，它不是 完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，单片机具有 体积小、功耗低、控制、以应用需

5、求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片” 解决问题，而不像多年前以 MCS51/96 等处理器为中心，外扩各种借口构成各种应用系 统。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学 习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的 最佳选择。 本设计介绍的是基于 ISD1720 的语言录放器设计，在硬件上采用 AT89C52 单片机 来作为主控芯片，运用 ISD1720 作为录音播放芯片实现语音录制与播放。用单片机的 I/O 控制 ISD1720 的控制端口，用按键通过单片机实现录制、播放的控制，并同时用 LED 数码管显示录放状态、时间。

6、 第 1 页 2 整体设计方案整体设计方案 本设计的整体思路是：由单片集成语音芯片 ISD1720 实现语音录制与播放，用单 片机的 I/O 控制 ISD1720 的控制端口，用按键通过单片机实现录制、播放的控制，并 同时用 LED 数码管显示录放状态、时间。 2.1 设计方案设计方案 方案一：单独应用 ISD 语音芯片设计进行录放功能的电路。ISD1720 芯片工作于 独立按键模式，直接将按键接在 ISD1720 的各管脚上。 ISD1720 录放按键 复位电路 电源 语音处理 图 2.1 方案一方框图 方案二：将 ISD 语音芯片与 AT89C52 单片机相结合，用 AT89C52 单片机

7、来作为主 控芯片，运用 ISD1720 作为录音播放芯片实现语音录制与播放。用单片机的 I/O 控制 ISD1720 的控制端口，用按键通过单片机实现录制、播放的控制，并同时用 LED 数码 管显示录放状态、时间。 AT89C52 时钟电路 LED 显示 ISD1720 语音处理 USB 电源 复位电路 图 2.2 方案二方框图 第 2 页 2.22.2 方案比较方案比较 方案一单独应用 ISD1720 芯片设计实现语音录放功能，电路虽然简单，但是可以 实现的功能很少，也不灵活。 方案二将 ISD1720 语音芯片与单片机结合，用单片机控制，实现更多功能，根据 不同的外界情况有目的得进行语言交

8、流。 2.32.3 方案选择方案选择 本设计采用第二种设计思路，即用 ISD1720 语音芯片与 AT89C52 单片机相结合，用单片机控 制语音芯片，来实现对语音的分段录音和循环播放。单片机性能可靠，设计程序灵活方便，抗干扰 能力强，运行稳定，从而使得这一技术得到了广泛的应用。 第 3 页 3 3 单元模块的设计单元模块的设计 3.13.1 各单元模块的功能介绍及电路设计各单元模块的功能介绍及电路设计 语音录放系统主要有 AT89C52 单片机、ISD1720 语音芯片。语音输出电路、电源 电路、按键控制等部分组成。其框图如图 3.1 所示。 AT89C52 时钟电路 LED 显示 ISD1

9、720 语音处理 USB 电源 复位电路 图 3.1 语音录放系统方框图 3.1.13.1.1 语音电路模块语音电路模块 ISD1720 芯片是语音电路的核心芯片，下面根据语音电路 ISD1720 接口电路图说 明其作用。 ISD1720 接口如图 3.2 所示。 第 4 页 图 3.2 ISD1720 接口电路 如图所示 ISD1720 芯片工作于由单片机控制的按键工作模式，在这个模式下电路 非常简单，而且功能强大，不仅有录、放功能控制，而且还有快进、擦除、音量控制、 直通放音和复位等功能，这些功能有些是通过单片机编程再外界按键来控制，有些是 直接管脚上接按键来完成。在按键工作模式时，芯片可

10、以通过 LED 管脚给出的信号来 提示芯片的工作状态。 FT：直通键在独立模式下，当此管脚低是开启直通功能：即线路输入信号将从 SP 与 AUD/AUX 输出、并可控制音量。在 SPI 模式下可用命令来控制此功能，优先级 高于独立模式。 RESET:复位键低电平有效，有内部上拉电阻。 VOL：音量键8 级音量调节，每个下降沿降低一级音量，到最低后有脉冲则增加 音量直到变为最高，然后重复。 FWD：快捷键播放下一曲 ERASE：擦除健擦除，下降沿脉冲触发并擦除当前曲，但只有当前曲为首段或 末段时才可以擦除。保持此脚低电平一定时间将会全部擦除。 PLAY：播放键下降沿脉冲触发播放一段，播放时有下降

11、沿时则停止；保持低电 平将进入循环播放，高电平则停止。 REC：录音键录音低电平录音，高电平停止。 第 5 页 电路的具体操作如下。 录音操作： 按下单片机 AT89C52 上 P00 口的按键 S2，ISD1720 的 REC 管脚变低开始录音， 直到松开按键使电平拉高或者芯片录满时结束。录音结束后，录音指针会自动移向下 一个有效地址，而放音指针则指向刚刚录完的那段语音地址。 放音操作： 音操作有两种模式，分别是边沿触发和电平触发，都由 PLAY 管脚触发。 （A）边沿触发模式：点按一下 PLAY 键， PLAY 管脚电平变低便开始播放当前段 的语音，并在遇到 EOM 标志后自动停止。放音结

12、束后，播放指针停留在刚播放的语音 起始地址处，再次点按放音键会重新播放刚才的语音。在放音期间， LED 灯会闪烁直 到放音结束时熄灭。如果在放音期间点按放音键会停止放音。 （B）电平放音模式：如果一直按住 PLAY 键，使 PLAY 管脚电平持续为低，那么 会将芯片内所有语音信息播放出来，并且循环播放直到松开按键将 PLAY 管脚电平拉 高。在放音期间 LED 闪烁。当放音停止，播放指针会停留在当前停止的语音段起始位 置。 快进操作： 点按单片机 AT89C52 上 P03 口的按键 S5，将 ISD1720 的 FWD 管脚拉低，会启动 快进操作。快进操作用来将播放指针移向下一段语音信息。当

13、播放指针到达最后一段 语音时，再次快进，指针会返回到第一段语音。当下降沿来到/FWD 端时，快进操作还 要决定于芯片当时的状态： （1）如果芯片在掉电状态并且当前播放指针的位置不在最后一段，那么指针会前 进一段，到达下一段语音处。 （2）如果芯片在掉电状态并且当前播放指针的位置在最后一段，那么指针会返回 到第一段语音处。 （3）如果芯片正在播放一段语音（非最后一段），那么此时放音停止，播放指针 前进到下一段，紧接着播放新的语音。 （4）如果芯片正在播放最一段语音，那么此时，放音停止，播放指针返回到第一 段语音，紧接着播放第一段语音。 擦除操作： 擦除操作分为单段擦除和全体擦除两种擦除方式，区别

14、如下： 单个擦除： 只有第一段或最后一段语音可以被单个擦除。点按一下 ERASE 健将 ERASE 管脚 拉低，这时具体的擦除情况要看播放指针的状态： 第 6 页 （1） 如果芯片空闲并且播放指针指向第一段语音，则会删除第一段语音，播放 指针指向新的第一段语音（执行擦除操作前的第二段） （2）如果芯片空闲并且播放指针指向最后一段语音，则会删除最后一段语音，播 放指针指向新的最后一段语音（执行擦除操作前的倒数第二段） （3）如果芯片空闲并且播放指针指向没有指向第一或最后一段语音，则不会删除 任何语音，播放指针也不会被改变 （4） 如果芯片当前正在播放第一段或最后一段语音，点按下 ERASE 键会

15、删除当 前语音。 全体擦除： 当按下 ERASE 键将 ERASE 管脚电平拉低超过 2.5 秒钟，会触发全体擦除操作， 删除全部语音信息。 复位操作： 如果用 RESET 控制此管脚，建议 RESET 管脚与地之间连接 一个 0.1 F 电容。 当 RESET 被触发，芯片将播放指针和录音指针都放置在最后一段语音信息的位置。 音量操作： 点按一下 VOL 键将 VOL 管脚拉低会改变音量大小。每按一下，音量会减小一档， 再到达最小档后再按的话，会增加音量直到最大档，如此循环。总共有 8 个音量档供 用户选择，每一档会改变 4dB 。复位操作会将音量档放在默认位置，即最大音量。 FT 直通操作

16、： 按住 FT 键将 FT 管脚持续保持在低电平会启动直通模式。出厂设定的是在芯片 空闲状态，直通操作会将语音从 Analn 端直接通往喇叭端或 AUD 输出口。在录音期 间按下 FT 键，会同时录下 Analn 进入的语音信号。 3.1.23.1.2 USBUSB 电源模块电源模块 在本设计中，为了使电路简单，我们直接用 USB 接口提供 5V 直流电源为电路供 电。因为 USB 得输出电压并不稳定，为了确保电路的安全，在电源后并联了一个稳压 管做为保护电路。 第 7 页 D1 LE D1 R1 1K VCC 1 2 3 J3 入入入入 VCC C6 100uF/16V C14 104 C9 104 C13 104 C11 22uF/16V 1 2 34 5 6 S1 KEY3 VCC +15V Z1 5V COM 2 3 VC GND GND J2 USB入入入 +15V C8 47uF/25V C7 104 图 3.3 USB 供电原理图 3.1.33.1.3 时钟复位电路模块时钟复位电路模块 AT89S52 芯片是电路的核心元件，