语音回放系统

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1、徐州师范大学科文学院本科生课程设计课程 名称：电子综合设计题目：语音录放系统的设计专业班级：学生姓名：学生学号：日 期:指导教师：科文学院教务部印制、课程设计目的、任务和内容要求:具体设计任务如下：1 熟悉语音录放系统的工作原理；2. 设计出语音录放系统的设计方案；3. 连接硬件电路加以实现；4. 撰写课程设计报告。设计要求：设计并制作一个数字化语音存储与回放系统。放大器1的增益为46dB，放大器2 的增益为40dB，增益均可调；带通滤波器：通带为300Hz3.4kHz ； ADC:采样频率f = 8kHz,字长=8位；语音存储时间$10秒；DAC:变换频率f =8kHz,字长=8位;sc回放

2、语音质量良好。二、进度安排：第13天：查找资料，进行需求分析和概要设计;第46天： 各模块的详细设计；第712天：软件实现与调试；第1314天：写课程设计报告并提交源程序。三、主要参考文献：1张常年:ISD4004语音芯片的工作原理及智能控制系统中的应用J.电子元件与材 料，2001, 6月.2.第四届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编（1999），北京理工大学出版社，20013高洪亮、张国忠、杨杰，基于ISD4004的电梯语音系统设计J，电子技术2005, 9月.4何立民，嵌入式系统的定义与发展历史M，机械出版社，2005年，6月5詹荣开，GCC中文手册M，电力出版社，2001年，3月.指导

3、教师签字：年月日目录目录I摘要IIABSTRACT II1概述11.1课题的背景和意义11.1.1设计概述11.1.2课题背景11.1.3设计要求11.1.4设计意义22设计方案简述32.1系统工作原理32.2设计方案32.3核心器件ISD1420介绍 32.3.1 概述32.3.2 ISD1420 简介42.3.3芯片特点42.3.4芯片引脚功能53详细设计73.1 ISD1420芯片应用73.2 ISD1420引脚详细说明73.3芯片操作模式93.4 ISD1420最小化系统的录放113.5键盘控制模块123.6录音和放音模块123.7芯片程序编写124设计结果及分析155总结16参考文献

4、17本系统以ISD1420芯片为核心，实现了数字化语音存储与回放的功能。ISD1420系列 芯片是较为常用了语音录放集成电路，一般多用于语音电话、留言机等设备。更可于单 片机实现接口，进行语音分段录放音的功能，可用于自动报时器，汽车自动报站器等设 备。传统的磁带语音录放系统因其体积大、使用不便,在电子与信息处理的使用中受到许 多限制。本文提出的体积小巧，功耗低的数字化语音存储与回放系统将完全可以替代它。 数字化语音存储与回放系统的基本原理是对语音的录音与放音的数字化控制。数字化语音存储与回放系统，以微处理芯片为核心，具有语音可控、回放灵活、无 磨损、可靠简单等特点。因而在各类公共设施、智能仪表

5、、家用电子产品等领域有着广 泛的应用。关键词：ISD1420；语音录放集成电路；语音录放；信息存储AbstractThis system to ISD1420 chips are introduced for core chip, realized the digital storage and playback speech function. Series chip is relatively commonly used ISD1420 chips are introduced the voice recording integrated circuits, more commonly u

6、sed for voice calls, message machine. More to be in single chip microcomputer interface, for voice like the sound of piecewise function, can be used for automatic timer, car stops to the equipment.The traditional magnetic tape voice recording system with their large size, difficult to use, in electr

7、onic and information processing in the use of by many restrictions. This paper, small size, low power consumption of digital voice storage and playback system will can replace it. Digital voice storage and playback system is the basic principle of voice recording and playback of digital control.Keyw

8、ords: ISD1420; voice record in g circu it; voice record ing; inf orma tion st orage1概述1.1课题的背景和意义1.1.1设计概述现在的语音存储手段为磁带记录，其体积大、使用不便,在电子与信息处理的使用中 受到许多限制。所以数字化存储方式是未来发展的趋势。我们在这里将语音信号的存储 建立在数字化的基础上。1.1.2课题背景目前，许多应用系统中都需要语音存储和回放处理。若用专用的语音芯片来处理， 有时会缺乏灵活性,难以满足不同场合的需要。本文介绍的语音存储与回放系统中，没有 使用专用的语音处理芯片，不需扩展接口电路

9、，只利用一般的单片机测控系统中都有的 硬件电路（如A /D、D /A、存储器等），就能完成语音信号的数字化处理，即能完成语音 的存储与回放，实现单片机测控系统的语音提示报警及语音提示操作等。传统的磁带语 音录放系统因其体积大、使用不便,在电子与信息处理的使用中受到许多限制。本文提出 的体积小巧，功耗低的数字化语音存储与回放系统将完全可以替代它。数字化语音存储 与回放系统的基本原理是对语音的录音与放音的数字化控制。其中，关键技术在于，为 了增加语音存储时间，提高存储器的利用率，采用了非失真压缩算法对语音信号进行压 缩后再存储，而在回放时再进行解压缩，同时,对输入语音信号进行数字滤波以抑制杂音 和

10、干扰，从而确保了语音回放的可靠质量。1.1.3设计要求1. 熟悉基本电路的工作原理；2. 认识该电路中元器件，并熟悉其功能；3. 掌握设计电路的调试方法；4熟悉电路简单的故障分析方法；5. 撰写论文，自我评价综合设计作品的总体性能与指标1.1.4设计意义该语音电路产品，具有音色自然、使用方便、单片存储、反复录放、扩展容易、功 耗低微、不怕断电等许多特点，通过扩展外部设备，基于ISD4004的语音产品在通信导 航设计、智能仪器仪表、治安报警系统、自动售货机、电子地图、电子导游机、车载信 息终端语音播报、公共汽车语音报站器、电磁报层背景音乐播放系统、语音讲解仪、电 话自动应答系统、便携式语音记录装

11、置、电子词典、语言复读机、语言音乐教学仪、智 能玩具、高档电子礼品等许多领域，都有着极其广泛的应用2设计方案简述2.1系统工作原理人耳能听到的声音频率范围为20Hz20kHz，而一般语音频率最高为3. 4kHz。数字 化语音存储与回放系统的基本思想是将模拟语音信号通过模数转换器(A /D)转换成数字 信号,再通过单片机控制存储在存储器中；回放时，由单片机控制将数据从存储器中读出, 然后通过数模转换器(D /A)转换成模拟信号，经放大在扬声器(或耳机)上输出语音2.2设计方案采用基本的硬件电路，主芯片ISD1420直接控制整个语音电路，电路结构简单，一 般较为常用。这个最小化系统有一个LED指示

12、灯、三个微动开关，可以对芯片的录音、 播放、停止进行控制。S3(RECORD)为录音键，按住它时LED灯点亮，此时为录音状态， 当录放达到最大时间值或中途放开S3录音按键即停止录音。S2 (PLAYL)为放音键，按 一下它就可以播放录音，当放音达到录音的尾声时或中途按下了 S1停止键则停止放音。 S1为停止键，当放音过程中按下S1停止键停止放音。如果有待机时按住S1则开始放 音，放音直到录音的尾声或中途放开S1键。当芯片处于录音状态时LED点亮，当芯片 放音结束时LED会闪亮一下。2.3核心器件ISD1420介绍2.3.1概述ISD1420系列芯片是较为常用了语音录放集成电路，一般多用于语音电

13、话、留言机 等设备。更可于单片机实现接口，进行语音分段录放音的功能，可用于自动报时器，汽 车自动报站器等设备，如果采用具有语音处理的16位或32位处理器实现同样的功能将 会增大开发的周期和成本，会使本来简单的系统更加的复杂。2.3.2 ISD1420 简介ISD1420为美国ISD公司出品的优质单片语音录放集成电路，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

14、（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EPROM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。目前，ISD1420 系列有下列型号：ISD1408、ISD1410、ISD1412、ISD1416、ISD1420。 录放时间分别为：8秒、10秒、12秒、16秒、20秒。（ISD14XX其中型号的后两位表 示其录音的时间长度，单位是秒）2.3.3芯片特点所需外围元件少，电路简单，操作方便。采用直接模拟量存贮技术DAST （Direct Analog Strorage Technology），

15、再现优质原声。零功率信息存贮，省掉备用电源。信息可保存10年以上，可反复录放达10万次之多。语音固化无需专用编程或开发装置。较强的选址能力，可把存储器分成160段来进行管理。具有自动省电模式，此时仅需0.5A的保持电流。单一电源供电。工作电压VDD： 5V.静态电流ISTB:典型值0.85A，最大值为2A.工作电流IOP:典型值15mA，最大值30mA.2.3.4芯片引脚功能ISD14001*262273264255246237228219201Q191116121713161415n n nnrm n 二二 n n rm nVcco REC XCLK REC1D PLAVE PLAYL NC ANA our ANA IN AGC MIC REF MICDIP/SOIC图2-1芯片引脚各管脚功能如下：A0A7：地址输入端或控制命令输入端；当A7 A6同时为高电平时，A4-A0 为控制命令，否则，A7-A0为地址