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1、ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本本 科科 毕毕 业业 论论 文文 基于 ISD4004 芯片的语音录放系统设计 The Design of Voice Recording and Playback System Based on ISD4004 系（院）名称： 计算机科学与信息工程学院 专 业 班 级： 11 届网络工程 学 生 姓 名： 张红红 学 生 学 号： 7 指导教师姓名： 曹领 指导教师职称： 讲师 2011 年 5 月 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业
2、设计（论文） ，是我个人在指导教师的指 导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢 的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我 为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究 提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示 了谢意。 作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规 定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有 权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；
3、 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为 目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名： 日 期： 2 基于 ISD4004 芯片的语音录放系统设计 摘要摘要：用单片机控制语音芯片，再把单片机和语音芯片嵌入到通信设备，智能仪器， 治安报警及儿童玩具中，就可做成语音播放的机器。 本文介绍了基于 AT89C52 单片机及 ISD4004 语音板为主要部件的语音录放电路的工 作原理、硬件和软件的设计。ISD4004 系列工作电压 3V,单片录放时间 8 至 16 分钟,音质 好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器 控制,
4、操作命令可通过串行通信接口 SPI 送入。论文概述了语音录放电路的原理，并且在 介绍语音录放系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。针对录放系统的录音、放音 部分的总体设计方案进行了论证。进一步介绍了单片机 AT89C52 应用在系统中的应用， 分析了系统各部分的硬件及软件实现。 本次设计目是完成一个简单方便，能可靠稳定工作的语音录放系统，该方案结构简 单,控制可靠, 便于推广。 关键词关键词：ISD4004 AT89C52 单片机 语音录放 The design of voice recording and playback system based on isd4004 Abstract：
5、With the single-chip microcomputer control, and then make the pronunciation chip microcontroller and pronunciation chip embedded in communication equipment, intelligent instruments, security alarm and childrens toys, so can make a speech broadcast machine. This paper introduces ISD4004 based on AT89
6、C52 single chip computer and of the main parts of speech plate as the working principle of voice recording circuit and the design of hardware and software. ISD4004 series working voltage, monolithic 3V recording time 8 to 16 minutes, timbre, suitable for mobile phones and other portable electronics.
7、 Chip design is based on all the operation must by micro controller control, operation orders through serial communication interface SPI into. This paper summarizes the principle of voice recording circuit, and introduces the function of speech on the basis of recording system, puts forward the gene
8、ral structure of the system. Recording system for the recording, playback part of the overall design scheme is demonstrated. This paper introduces microcontroller AT89C52 single applications in system, the application system were analyzed each part of hardware and software realization. This design i
9、s to complete a reliable and stable working voice recording circuit. The design is simple in structure, reliable control and facilitate promotion. Keywords: ISD4004；89C52microcontroller；voice recording and playback 目 录 引 言.1 第 1 章绪论2 1.1 系统设计的意义2 1.2 系统设计的目的2 1.3 系统采用的实现方法.3 第 2 章 单片机控制技术和开发环境介绍4 2.
10、1 89C52 单片机性能和引脚介绍.4 2.1.1 概述.4 2.1.2 AT89C52 主要性能参数4 2.1.3 引脚功能说明.4 2.2 KEIL开发环境和建立工程8 2.2.1 keil 简介8 2.2.2 Keil 工程建立 .8 2.3 ISD4004 介绍.11 2.3.1 性能简述和引脚图.11 2.3.2 引脚描述.11 2.4 SPI(串行外设接口)13 2.4.1 协议介绍.13 2.4.2 信息快进14 2.4.3 上电顺序.14 2.4.4 SPI 端口的控制位 15 2.4.5 SPI 控制寄存器 16 2.4.6 时序.16 第 3 章 系统总体设计.18 3.
11、1 硬件电路设计18 I 3.1.1 硬件电路图.18 3.1.2 ISD4004 原理图18 3.2 软件设计.19 3.2.1 语音芯片的内部信息寻址机制.19 3.2.2 监控 ISD4004 录音地址的实例.20 3.2.3 程序流程图.21 第 4 章 测试实例23 4.1 测试内容23 4.2 测试结果23 4.3 基于 ISD4004 的家庭语音报警系统设计23 4.3.1 语音录放模块设计.24 4.3.2 系统软件设计.25 4.4 基于 ISD4004 的红外遥控医院语音播报系统的设计.26 4.4.1 系统的硬件设计.26 4.4.2 系统原理电路设计.27 4.4.3
12、语音录放模块.28 结 论.29 致 谢.30 参考文献.31 0 引 言 语音，作为一种典型的非平稳随机信号，是人类交流信息最自然、最有效、最方便 的手段，在人类文明和社会进步中起着重要的作用。随着电子通信业的出现和计算机技 术的发展，人们开始可以从数字信号处理的角度了解语音。语音信号的研究可以从时域 和频域两个方面进行。其中时域的分析处理有两种方法：一是进行语音信号分析，这属 于小型处理的范畴，主要是通过信号的加减、时移、倍乘、卷积、求相关函数等来实现； 另一种是生成和变换成各种调制信号，这属于非线性的范畴，主要是对信号平均累加器 的动态范围进行压缩扩张，用门限方法对噪声的抑制。对频域分析
13、处理，即对信号的频 率特性在频谱中加以分析研究，这拓展了信号分析的范围，是对不确定信号分析的主要 方法。 随着计算机技术处理和信息技术的发展，语音交互已经成为人机交互的必要手段， 而语音信号的采集处理是人机交互的前提和基础。声卡是计算机对语音信息进行加工的 重要部件，它具有对信号滤波、放大、采样保持、A/D 和 D/A 转换等功能。 语音信号处理作为一个重要的研究领域，已经有很长的研究历史。但是它的快速发 展可以说是从 1940 年前后 Dudley 的声码器和 Potter 等人的可见语音开始的；20 世纪 60 年代中期形成的一系列数字信号处理方法和技术，如数字滤波器、快速傅里叶变换等成
14、为语音信号数字处理的理论和技术基础；到了 80 年代，由于矢量量化、隐马尔克夫模型 和人工神经网络等相继被应用于语音信号处理，并经过不断改进与完善，使得语音信号 处理技术产生了突破性的进展。进入 90 年代以来，语音信号处理在实用化方面取得了许 多实质性的进展。一方面，对声音语音学统计模型的研究逐渐深入，鲁棒的语音识别、 基于语音段的建模方法及隐马尔可夫模型与人工神经网络的结合成为研究的热点。另一 方面，为了语音识别使用化的需要，讲着自适应、听觉模型、快速搜索识别算法以及进 一步的语言模型的研究等课题备受关注。 1 第 1 章绪论 1.1 系统设计的意义 语音不仅是人与人之间进行信息交流最直接
15、、最方便和最有效的工具，而且也是人与 机器之间进行通信的重要工具。1874 年电话的发展可以认为是现代处理的开端。电话的 理论基础是尽可能不失真地传送语音波形。这种“波形原则”几乎统治了其后整整一百 年。1939 年产生了一种概念全新的语音处理技术，这就是著名的通道声码器技术。声码 器的理论基础是认为语音是由人的声带振动产生的生源（载波）受到运动的声道的控制 （调制）而产生的，因而将载波和调制两部分分开来进行传送便可极大地压缩频带。这 一概念已经包含着其后出现的语音参数模型的基本思想。40 年代后期，研制成功了能够 把语音信号的时变谱用语音表示出来的仪器语音仪，为语音信号分析提供了一个有 力的
16、工具。 对于语音信号，数字处理比模拟处理具有更多的优点。这是因为：第一，数字技术 能够完成许多很复杂的信号处理工作；第二，通过语音进行交换的信息本质上具有离散 的性质，因为语音可以看成是因素的组合，这就特别适合于数字处理；第三，数字系统 具有高可靠性、价廉、紧凑、快速等特点，很容易完成实时处理任务；第四，数字语音 适合于在强干扰通信中传输，易于和数据一起在通信网中传输，也易于进行加密传输。 因此数字语音信号处理是主要研究方向。 无论是人与人之间还是人与计算机之间的语音通信，语音处理，特别是语音数字处 理的理论和技术，具有特别重要的作用。 单片机的应用无处不在，利用单片机控制语音的录放也多不胜举。用单片机控制语音 芯片，再把单片机和语音芯片嵌入到通信设备，智能仪器，治安报警及儿童玩具中，就 可做成语音播放的机器，应用范围广泛。用单片机控制语音芯片设计语音录放系统,该系 统功能多，录放音音质
