語音錄放系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文介紹了基于STC12C5A60S2單片機(jī)與ISD4004芯片為主要部件的語音錄放電路的工作原理和硬件的設(shè)計(jì)。

整個電路由電源電路、STC12C5A60S2單片機(jī)、ISD4004語音芯片、話筒和線路輸入電路、LM386功率放大電路以及按鍵電路等組成。STC12C5A60S2是一8位單片機(jī)；此次實(shí)驗(yàn)采用ISD4004-16型號的，可錄放16分鐘的語音信號，分1200段。

此系統(tǒng)可進(jìn)行語音錄制與播放。

關(guān)鍵詞：語音錄放；STC12C5A60S2；單片機(jī)ISD4004

STC12C5A60S2單片機(jī)性能

STC12C5A60S2概述

STC12C5A60S2/AD/PWM系列是8051單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的新一代單片機(jī)，完全兼容傳統(tǒng)8051指令代碼，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S），針對電機(jī)控制，適用于強(qiáng)干擾場合。

性能簡述

ISD4004 系列工作電壓 3V，單片錄放時(shí)間 8 至 16 分鐘，音質(zhì)比較好。根據(jù)所有操作由微控制器控制，可通過串行通信接口SPI送入操作命令，來設(shè)計(jì)ISD4004 系列芯片。

SPI

協(xié)議介紹

ISD4004工作于SPI串行接口。一個同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議稱之為SPI 協(xié)議是，假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿動作，對 ISD4004 來說，在時(shí)鐘止升沿鎖存 MOSI 引腳的數(shù)據(jù)，在下降沿將數(shù)據(jù)送至 MISO 引腳。

信息快進(jìn)

用戶能快進(jìn)跳過一條信息，而不必知道信息的確切地址。信息快進(jìn)只用于放音模式。放音速度是正常的 1600 倍，遇到 EOM 后停止，然后內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器加 1，指向下條信息的開始處。

上電順序

器件延時(shí) TPUD后才能開始操作。

SPI端口的控制位

SPI端口有兩個硬件控制位MISO 和MOSI。

控制寄存器

SPI控制寄存器控制器件的每個功能。

時(shí)序

SPI總線協(xié)議是一個環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，由ss（cs）、sck、sdi、sdo構(gòu)成，其時(shí)序主要是在sck的控制下，兩個雙向移位寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)

本文的語音錄放系統(tǒng)所采用的是錄放時(shí)間為十六分鐘的ISD4004 語音芯片。

該電路由電源電路、STC12C5A60S2單片機(jī)、ISD4004語音芯片、話筒和線路錄音輸入電路、LM386功率放大電路等組成。本系統(tǒng)可以主要分為三部分單片機(jī)控制部分、錄音部分和放音部分。

硬件電路介紹

電源電路：電源電路的輸入電壓為5V，為整機(jī)主要電路供電，由于ISD4004芯片需要在2.7-3.3V工作，因此，電路中又加入AMS1117穩(wěn)壓塊，輸出3.3V電壓，專為ISD4004芯片供電。

單片機(jī)： STC12C5A60S2是一款8位單片機(jī)，除兼容8051單片機(jī)外，內(nèi)部還具有ISP在線下載程序等多種新功能。

錄音輸入電路

錄音時(shí)，輸入的音頻信號由ISD4004的16、17腳送到內(nèi)部電路，經(jīng)處理后，存儲到內(nèi)部閃存中。由話筒輸入的音頻信號轉(zhuǎn)化為電信號后，通過晶體管Q21放大，耦合到ISD4004語音信號的輸入端，單端輸入時(shí)一般信號幅度不超32mV。

放音輸出電路

放音時(shí)，音頻從內(nèi)部閃存中取出，由ISD4004的13腳輸出，經(jīng)LM386放大后，驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。

錄放切換電路

錄放切換電路有開關(guān)完成，當(dāng)STC12C5A60S2的WR引腳接GND，為低電平時(shí)，處于錄音狀態(tài)，當(dāng)STC12C5A60S2的WR引腳接VCC，為高電平時(shí)，處于放音狀態(tài)。

按鍵電路

兩個按鍵分別接在單片機(jī)的5腳和6腳，5腳定義為復(fù)位鍵STOP，6腳定義為執(zhí)行鍵AN。錄音時(shí)，按住AN鍵，LED點(diǎn)亮開始錄音，松開AN即可停止錄音。放音時(shí)，按一下AN鍵，即播放一段語音。按stop鍵芯片復(fù)位。

結(jié)束語

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有簡單的電路結(jié)構(gòu)，合理的設(shè)計(jì)，便于調(diào)試；根據(jù)結(jié)構(gòu)上留有的I/O口，方便系統(tǒng)的升級和擴(kuò)展；單片機(jī)的所有程序均使用C-51進(jìn)行編寫，方便調(diào)試和閱讀。整個系統(tǒng)工作穩(wěn)定，操作方便。

在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上稍加擴(kuò)充，就可以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。

例如：根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理可以用在公共汽車等交通工具上，銀行和醫(yī)院等一些需要自動播報(bào)語音信息的公共場所作為語音報(bào)站器使用。（作者單位：沈陽師范大學(xué)）

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