基于单片机的录放音系统

基于单片机的录放音系统内容摘要：

的模拟和数字地线，因此，这两脚最好通过低阻抗通路连接到地。 节电控制（ PD）：该端拉高可使芯片停止工作而进入节电状态。 片选（ CE） ：该端变低且 PD也为低电平时，允许进行录、放操作。 XTAL1：振荡器反 相放 大器的及内部时钟 发 生器的输入端。 录放模式（ P/R）：该端状态 一般在 CE 的下降沿锁存。 高电平选择放音，低电平选择录音。 录音时，由地址端提供起始地址，直到录音持续到 CE或 PD变高，或内存溢出；如果是前一种情况，芯片将自动在录音结束处写入 EOM 标志。 放音时，由地址端提供起始地址，放音持续到 EOM 标志。 如果 CE一直为低，或芯片工作在某些操作模式，放音则会忽略 EOM 而继续进行下去，直到发生溢出为止。 信息结尾标志（ EOM）： EOM标志在录音时由芯片自动插入到该信息段的结尾。 溢出标志（ OVF）：芯片处于存储空间末尾时，该端输出低电平脉冲以表示溢出，之后该端状态跟随 CE 端的状态 ，直到 PD 端变高。 话筒输入（ MIC）：该端连至片内前置放大器。 话筒参考（ MIC REF）：该端是前置放大器的反向输入。 自动增益控制（ AGC）： AGC 可动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，这样在录制变化很大的音量（从耳语到喧嚣声）时就能保持最小失真。 模拟输出 (ANA OUT)：前置放大器输出。 扬声器输出（ SP＋、 SP－）：可驱动 16Ω 以上的喇叭。 具体见 表 21 单片机及语音芯片 表 21 ISD2560功能表 引脚序号 引 脚 名 称 功 能 1~7 A0/M0~A6/M6 地址线 8~10 A7~A9 地址线 11 AUX IN 当 /CE和 P/R为高 ,放音不进行 ,或处入放音溢出状态时 ,本端的输入信号通过内部功放驱动喇叭输出端。 12,13 VSSD、 VSSA 数字地和模拟地， 这两脚最好在引脚焊盘上相连。 14,15 SP+、 SP 扬声器输出。 16,28 VCCA、 VCCD 模拟电源、数字电源， 尽可能在靠近供电端处相连。 17 MIC 本端连至片内前置放大器，外接话筒应通过串联电容耦合到本端，耦合电容值和本端的 10KΩ输入电阻（如图 2）决定了芯片频带的 低频截止点。 18 MIC REF 本端是前置放大器的反向输入。 当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，提高共模抑制比。 19 AGC AGC动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，使得录制变化很大的音量时失真都能保持最小。 响应时间取决于本端的 5KΩ输入阻抗外接的对地电容（即图 2中 C2）的时间常数。 释放时间取决于本端外接的并联对地电容和电阻（即图 2中 R5和 C2）的时间常数。 470KΩ和 . 20 ANA IN 本端为芯片录音信号输出。 对话筒输入来说 ANA OUT端应通过外接电容连至本端。 21 ANA OUT 前置放大器的输出 .前置电压增益取决于 AGC端电平 22 /OVF 芯片处于存储空间末尾时本端输出低电平脉冲表示溢出，之后本端状态跟随 /CE 端的状态，直到 PD 端变高。 本端可用于级联。 23 /CE 本端变低后（而且 PD为低），允许进行录放操作。 芯片在本端的下降沿锁存地址线和 P/R 端的状态。 24 PD 本端拉高使芯片停止工作， 进入不耗电的节电状态，芯片发生溢出，即 /OVF 端输出低电平后，要将本端短暂变高复位芯片，才能使之再次工作。 25 /EOM EOM 标志在录音时由芯片自动插入到该信息的结尾。 放音遇到EOM 时，本端输出低电平脉冲。 芯片内部会检测电源电压以维护信息的完整性，当电压低于 ，本端变低，芯片只能放音。 26 XCLK 外部时钟。 本端内部有下拉元件，不用时应接地。 27 P/R 本端状态在 /CE 的下降沿锁存。 高电平选择放音，低电平选择录音。 录音时，由地址端提供起始地址，录音持续到 /CE 或 PD变高，或内存溢出；如果是前一种情况，芯片自动在录音结束处写入 EOM标志。 放音时由地址端提供起始地址，放音持续到 EOM标志。 如果 /CE 一直为低，或芯片工作在某些操作模式，放音会忽略 EOM，继续进行下去。 系统硬件设计 11 3 系统硬件设计 硬件电路设计方案 该系统的硬件电路主要由单片机、语音录放器件、麦克风及扬声器构成。 图31为其硬件结构框图。 图 31硬件结构框图 该系统的核心为 AT89C52单片机， AT89C52具有快速 8051内核、 8 KB Flash E2pROM、 256 B IDATA RAM，完全符合该系统硬件要求。 为实现语音录放功能，采用 ISD2560器件 ，其录音时间为 60 s，并且能够接收单片机发出的命令，接收录音指令时，将从麦克风传出的语音段直接保存在内部存储器中；接收到放音指令时，按照单片机给定的地址，从存储器中取出语音段并驱动扬声器，以声音的形式播出语音段。 单片机的 4组 I/O 端口中，作为普通 I／ O 端口的只有 P1口，所以将 P1． 0位作为输入端．与启动按键连接，用外部中断 0(即 P3． 2位 )与录放器件的 EOM端 (作为录音时的结尾标志输出端口 )连接，录，放模式选择端 P/R，器件使能输入端 CE、节电控制端 PD分别与 P1口的 ～ P1． 7相连，作为语音器 件和单片机的输入控制端口， 10位地址端与单片机的低 8位和高 2位连接组成 A0～ A9， 10位地址线、单片机的外接时钟电路和复位电路等；麦克风和扬声器与相应的 ISD2560引脚相连，并接相应的电容电阻进行稳压和稳流。 （图形见附录 D） ISD2560 的控制模式 ISD2560 为美国 ISD公司出品的优质单片语音录放电路，片内由时钟振荡器、128K 字节 E2PROM（电可编程可擦除只读存贮器）、微音放大器、自动增益控制电石钟电路 复位电路 52 单 片 机 话筒 语 音 器 件 系统硬件设计 路、抗干扰滤波器、差动功率放大器等高品质语音录放系统所需的全部基本功能电路。 一个最小的录放系统 仅由一 个驻极体话筒、一个喇叭、两个按钮、一个电源和少量的电阻电容组成。 ISD2560 工作模式 ISD2560 地址输入端具有双重功能，根据地址中的 A A9 的电平状态决定 A0～A7 的功能。 如果 A A9 有一个低电平， A0～ A7 输入全解释为地址位，作为起始地址用，此时地址线仅作为输入端，在操作过程中不能输出内部地址信息。 根据PLAYE、 PLAYL 或 REC 的下降沿信号，地址输入被锁定。 如果 A A9同为高电平时，它们即为模式位。 使用时应该注意： ① 所有初始操作都 是从 0 地址开始。 0地址是 ISD1420 存储空间的起始端，后面的操作可模拟模式的不同，而从不同的地址开始工作。 当电路中录放音转换将进入省电状态时，地址计数器复位为 0. ② 当 PLAYE、 PLAYL 或 REC 变为低电平，同时 A A7 为高电平时，执行地址线所对应的操作模式。 这种操作模式一直执行到下一个低电平控制输入信号出现为止。 ISD2560 分段录放音 2500 系列最多可分为 600 段，只要在分段录 /放音操作前 (不少于 300 纳秒 )，给地址 A0~A9 赋值，录音及放音功 能均从设定的起始地址开始，录音结束由停止键操作决定，芯片内部自动在该段的结束位置插入结束标志（ EOM）；而放音时芯片遇到 EOM 标志即自动停止放音。 2500 系列地址空间是这样分配的：地址 0~599 作为分段用 (见下表 )，地址600~767 未使用，地址 768~1023 为工作模式选择。 系统硬件设计 表 31 2500地址分配 十进制 二进制 信息时间 (秒 ) A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 2560 2575 2590 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 50 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 100 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 250 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 300 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 400 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 500 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 599 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 应用线路 （扩展部分） ： 片选节电录/放 图 32 典型应用电路 系统硬件设计 启动/暂停停止/复位录/放2 、按键模式应用电路：图 33 按键式应用电路 系统硬件设计 语音器件外围电路设计 （ 1） 扬声器电路 语音器件的 SP+（引脚 14）， SP(引脚 15）分别接 LM386（引脚 2,3），进行功率放大，再从 LM386输出（引脚 5）接扬声器。 （ 2） 话筒电路 MIC IN（引脚 17）， MIC REF（引脚 18）分别通过相应的电容连接到话筒两端。 通过 MIC IN 将话筒的输入信号送至片内前置放大器。 该器件在使用前需要单片机写入初始状态。 系统软件设计 16 4 系统软件设计 总设计流程 N N Y Y N Y 图 41总设计流程 开始 初始化 开始键按下。 调用录音函数 开始键松开。 延时 打开外部中断 0 调用播放函数 中断服务子程序 关闭外部中断 0 Count2 ? 延时 打开外部中断0 调用播放程序 返回按键程序 Count ++ 系统软件设计 ISD2560 内部地址单元寻址 ISD2560 虽然提供了地址输入线，但它的内部信息段的地址却无法读出。 本系统采用单片机来控制，不需读出信息地址，而直接设置信息段起始地址。 其实现方式有两种：一是由于 ISD2560 的地址分辨率为 100 ms，所以可用单片机内部定时器定时 100 ms，然后再利用一计数器对片机定时次数进行计数，则计数器的计数值为语音段所占用的地址单元。 该方式能充分利用 ISD2560 内部的 E2PROM，在字段较多时可利用该方法。 二是语音字 段如果较少，则可根据每一字段的内容多少，直接分配地址单元。 一般按每 1 s 说 3 个字计算， 60 s 可说 180 个字，再根据 ISD2560 的地址分辨率为 100 ms，即可计算出语音段所需的地址单元数。 本文采用第二种方式。 系统软件设计 系统软件总流程图 如上图所示，系统上电后，先初始化，然后实时的进行按键扫描，当录音键按下时，调用录音子程序开始录音，录入公交站名结束后返回。 按下放音键后，调用放音子程序，同时显示站名，基本实现公交报站功能。 录放音时 AT89C52 单片机对 ISD2560 的控制 地址输入端 A0～ A7 有效值范围为 00000000～ 10011111,这表明最多可被划分为 160 个存贮单元，可录放。