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1、基本特点: 语言录放电路 ISD2590 系列按录放存储时间和采样速率的不同分为 ISD2545(45s)、ISD2560(60s)、ISD2575(75s)、ISI2590(90s)共四种，这里以介绍 ISD2590为例。 ISD2560 实质是一个模拟数据采集系统，录放的信息可以直接记录在芯片内部的EEP ROM 中，因而可以较好地保留语言模拟量中的有效成分，减少音质失真，提高录放质量，获得自然、逼真的音响还原效果。 因片内有电可改 EEPROM，所以可以随录、随放，任意改写或删除，不需专用的语言固化开发系统进行编程和烧录。重复录音次数为 1 万次以上，录放的信息可以保存 l0 年以上，断
2、电后信息不会丢失。 具有最多可存储 600个信息段的能力。 可以多片级联以增加存储能力。被录制的信息跨过两个器件的地址边界，从一个器件级联到另一个器件时，输出间断小于 2ms。 采用双列直插 28 脚封装，双+5V 电源供电。 ISD2590 引脚图如下图所示: ISD2590引脚图 ISD2590 内部电路结构框图 ISD2590 系列芯片的应用电路图图中开关 S3 为录音放音转换开关，接高电平为放音，低电平为录音。Sl 为启动按钮，S2 为停止按钮。 在实际的语音系统中双声道立体声是一项应用最为普遍的技术，他是利用人们的听觉错觉，通过改变两个扬声器的声级差，能使聆听者前方产生一定角度的声音
3、方向信息，从而使人们在聆听时有“身临其境”的听觉感受。然而目前较为简单的语音录放系统多数采用单声道，当需要实现双声道语音系统时，往往采用复杂的硬件电路才能构成一个双声道语音系统，使得双声道语音系统的制作成本大大提高。因此用一个较为简单的电路来实现双声道语音系统就显得很有实用价值。本文正是基于这个思想，应用美国 ISD 公司制造的语音芯片 ISD4004 来实现简单的双声道立体声语音录放系统，并采用 ATMEL 公司的 AVR 系列单片机 MEGA8L 作为微控制器。该单片机的工作电压和 ISD4004 的工作电压相同，均为 3 V 供电，并且该单片机集成了系统所需要的大部分外围器件，包括 8
4、kB 系统内可编程 FLASH 程序存储器，1 kB SRAM，512 B E2PROM，WATCHDOG 以及晶振等，从而大大简化了系统的构成。原文位置 1 ISD4004 芯片简介 ISD4004 芯片采用 CMOS 技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动降噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。引脚包括电源、时钟、语音信号模拟输入/输出端及 MCU 接口(SPI 接口)几部分。芯片采用多级存储技术，即声音无须A/D 转换和 D/A 转换，采用模拟量直接存储技术，因此能够真实、自然地再现声音。ISD4004 系列单片录放时间根据不同的采样频率可有 816 min 不等，采样频率
5、可为 4.0 kHz，5.3 kHz，6.4 kHz，8.0 kHz，采样频率越低，录放时间越长，但音质有所下降。芯片的所有操作必须由微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口(SPI)送入。SPI 协议是一个同步串行数据传输协议，协议假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK的下降沿动作，因此对 ISD4004 而言，在时钟上升沿锁存 MOSI 引脚的数据，在时钟下降沿将数据送至 MISO 引脚。ISD4004 详细参数可参考文献3。 2 立体声录放原理 虽然 ISD4004 采用的是模拟量直接存储技术，能够真实、自然地再现声音，但是要想不失真地再现原始语音信号，其采样频率也必须满足采样定
6、理：当采样频率Fs 大于信号最高频率 Fm 的 2 倍时，在采样过程中就不会丢失信息，并且可以用采样后的信号重构原始信号。即：Fs2Fm(2Fm 为最小采样频率，亦为“奈奎斯特频率”) 实际的语音信号常有一些低能量的频率分量超过采样频率的一半，如浊音的频谱超过 4 kHz 的分量比其峰值要低 40 dB 以上;而对于清音，即使超过 8 kHz，频率分量也没有下降，因此语音信号所占的频率范围可以到达 10 kHz 以上。然而对语音清晰度有明显影响部分的最高频率为 5.7 kHz 左右。CCITT(国际电报电话咨询委员会)提出的 G.711 标准建议采用采样频率为 8 kHz。 ISD4004-8
7、M 的采样率为 8.0 kHz，满足采样定理的频率标准，虽然录放时间较短但是音质较好，甚至可满足播放简单背景音乐的需求。立体声录放的实现采用两片 ISD4004-8M 芯片构成，如图 1 所示。工作原理为：将输入的双声道语音信号分为左右声道分别接入两片 ISD4004-8M 芯片信号输入端，录音时由单片机发出让两片芯片同时录音的指令，进行同步录音，使得输入的信号在存储的时候就能保证其原有的声级差，从而达到了双声道录音的目的。放音时由单片机同时发出放音指令，两片芯片同时放音，因存储时信号原有声级差已经保存，所以放音时可再现原始的立体声，也可以在放音时对两个芯片发送放音指令的时间间隔进行操作，可达
8、到调整立体声的效果。原文位置 3 具有接近功能的立体声系统的硬件原理 该系统的硬件原理如图 2 所示，本系统的硬件主要由单片机 MEGA8L，语音芯片 ISD4004-8M，被动式红外传感器等构成。图中 PIR(SENSOR)为两元被动红外热释电传感器，其输出信号连接到 CPU 的中断 1 的输入端，当有人接近时该传感器输出一个高电平信号，使得 CPU 进入中断，然后 CPU 再对 ISD4004 进行放音操作，使 ISD4004输出已录制好的音频信号，再经过功率放大器放大后送入扬声器。两个按键 TAPE，PALY 是进行录音和放音的人工操作按键，相应有两个指示灯进行状态指示。MEGA8L 还
9、通过控制继电器 K1 来控制音频信号功率放大器的供电，在长时间没有放音时将自动切断其供电，这样降低了系统的功耗，避免了功率放大器长时间通电。 由于该系统的硬件设计针对的是语音模拟信号，所以在设计的时候应该注意模拟地和数字地的隔离，特别是在 ISD4004 芯片的引脚上，须注意不同的接地引脚接相应的地。录音时的输入信号如果是单声道的信号，应在录音时使得左右声道的输入端均接入该信号，并在对两个语音芯片发送录音指令时中间应有短时的时间间隔，可使得单声道产生一定的声级差，从而达到非立体声转换为立体声的效果。 4 软件设计 系统上电后先进行初始化，软件实现的基本操作有： (1)TAPE 为录音按键，PL
10、AY 为放音测试按键，当 TAPE 键按下后，CPU 操作 ISD4004 进行录音，同时相应的 LED 灯亮表示正在录音，此时当 TAPE 键再次按下时，录音停止，相应的 LED 灯灭表示录音停止。PIAY 键为录音后的放音测试按键，按键后相当于红外传感器信号有效，CPU 操作 ISD4004 进行放音，相应的 LED 灯亮表示正在放音，从而实现了语音在线录放; (2)每次录音时 CPU 将录音时间的长度记录到其内部的 E2PROM 中，以便在放音的过程中适时对 ISD4004 进行相应的启停操作; (3)CPU 通过控制继电器来控制功率放大器的供电，若 5 min 没有人接近红外传感器，C
11、PU 自动切断功率放大器供电，从而减少了功率放大器的通电时间，延长了其使用寿命，减小了整个系统的功耗。 该程序采用的编译环境为：晶士电子 Atmanavr C IDEV4.4; 程序烧制软件为：双龙电子的 SLISP V1.1; 编译语言：C 语言; 对 ISD4004 操作的例程如下： 5 结 语 本文介绍了由两片 ISD4004 语音芯片构成的具有接近功能的立体声语音系统，该系统已经成功应用于一个医疗产品展览会，满足自动语音立体声讲解的需求，且可以播放较为简单的背景音乐，能够可靠稳定地工作。该系统亦可应用于多煤体语音教学，语音导向系统等，为立体声语音录放电路设计开辟了一个新的途径。 高保真
12、语音录放电路及其在仪器中的应用张守波 1，郭松林 2（1黑龙江省计量检定测试院，黑龙江 哈尔滨 150036；2哈尔滨电工仪表研究所，黑龙江 哈尔滨 150040）摘要：介绍 20 秒高保真单片语音录放电路 ISD1420 的工作原理、应用范围和使用方法。该电路已用在煤气燃气报警测试设备中。关键词：语音电路；操作模式；煤气燃气报警器High Fidelity Sound Recording and Playing Circuitand Its Applicationin Instrument ZHANGShoubo 1，GUOSonglin 2 （1Heilongjiang Research
13、Istitute of Measuring Science，Harbin 150036，China；2Harbin Research Institute Electrical Instrumentation，Harbin 150040，China） Abstract：This paperintroducesthe work principle，application range and method of20 seconds high fidelityspeechsound recording and playing circuitISD1420Ithas been used in the c
14、oal gas and fire gase alarmtesting setKeywords：speech sound circuit；controlling mode；coal and fire gases alarmISD1420 语音录放芯片由振荡器、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可由一块ISD1420 芯片及麦克风、喇叭、两个按钮、电源、少数电阻电容组成。录音内容利用直接模拟存储技术直接存储。1ISD1420 语音录放芯片的电特性11固体录放电路的特点（1）单片录放系统，外部元件最少；（2）重现优质原声，没有常见的背景噪音；
15、（3）放音可由边沿或电平触发；（4）无耗电信息存储，省掉备用电池；（5）信息可保存 100 年，可反复录放 10 万次；（6）无需专用编程或开发系 统；（7）较强的分段选址能力，可处理多达 160 段信息；（8）具有自动节电模式；（9）录或放后立即进入维持状态，仅需 05A 电流；（10）单一 5伏电源供电。12ISD1420 语音录放芯片的电特性及管脚功能（1）芯片的电特性芯片工作电压 5V；静态电流的典型值 05A，最大值 2A；工作电流：典型值 15mA，最大值 30mA（16）。（2）芯片引出端功能说明芯片的管脚如图 1 所示，各管脚功能见表 1。13ISD1420 语音录放芯片的操作
16、模式（1）地址输入输出 A0A7 有双重功能（根据 A6、A7 的电平状态决定）。如果 A6、A7 中有一个是低电平，A0A7 输入全部作为起始地址用。作为地址位使用时，其操作过程中不能输出内部地址信息。在 信号的下降沿，地址输入信号将被锁定；（2）如果 A6、A7 同为高电平，则 A0A7 为模式位。各位功能见表 2。其中 AO 为信息检索（ 或 ，它可使操作者不必知道每个信息的实际地址而快速检索每条信息，A0 每输入一个低脉冲，可使得内部地址计数器跳到下一个信息。这种模式仅用于放音，通常与 A4 操作同时应用；A1 为删除标志（REConly），它可使录放的分段信息成为连续的信息。用 A1 可删除每段中间信息后的 EOM 标志，仅在所有信息后留一个 标志。当这个操作模式完成时，录入的所有信息就作为一个连续的信息放出：A3 为循环重放信息（或 它使存于存储空间始端的信息自动地连续重放。一条信息可以完全占满存储空间，由始至终反复重
