论文总字数：34409字

摘 要

在智能仪器仪表或自动控制设备中，增加语音功能能极大地提高人机界面的友好性，方便用户操作。在许多场合需要将语音合成、语音识别、语音存储和回放技术以及单片机结合在一起。

常规的模拟化语音处理装置能实现语音的存储与回放功能，但效果不是很理想。本文采用了Flash单片机STC89C52及数码语音芯片ISD4004组成的数字化的语音存储与回放装置。单片机是该装置的控制中心，它主要实现以下的功能：一方面控制按键识别和功能选择；另一方面控制ISD4004语音芯片的录音和放音过程，实现语音的存储和回放。

本设计首先给出了装置的硬件电路，接着结合硬件电路编写了录、放音控制程序，最后，对本设计进行总结与展望。

关键词：STC89C52单片机 ISD4004语音芯片 语音存储 语音回放

DESIGN OF VOICE STORAGE AND PLAYBACK DEVICE BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER

ABSTRACT

In the area of intelligent instruments and automatic control equipments, the system with the Voice function can greatly increase the friendliness of the man-machine interface, and is also convenient for users to operate. In many situations, designers need to integrate the Voice synthesis, the Voice recognition and the Voice storage and playback technology with the MCU.

The common analog-signal digitalize processing system can realize the function of voice storage and playback. But the effects are not very good. This dissertation designs the digital Voice system composed of flash micro-controller STC89C52 and digital audio chip ISD4004. MCU is the control center of the system, it is mainly to achieve the following functions: the keystroke identification and the function selection; Voice storage and playback by using the digital audio chip ISD4004.

Firstly, this dissertation designs the hardware circuit of the system. And then compiles the control program of record and playback. At last, the summary and prospects of the design was presented.

Key words: STC89C52 ； ISD4004 ；Voice storage ； Voice play

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 课题的研究背景及意义 1

1.2 语音录放现今发展状况 1

1.3 课题研究内容介绍 2

第二章 语音录放装置总体设计 3

2.1 总体方案论证 3

2.2 单片机的选择 4

2.3 语音芯片选择 5

第三章 语音录放装置各部分组成结构与引脚介绍 7

3.1 STC89C52单片机 7

3.2 ISD4004语音芯片 9

3.2.1 ISD4004的引脚功能 10

3.2.2 ISD4004的操作模式 11

3.2.3 ISD4004的分段录放音 12

3.3 LM386集成功率放大器 12

3.4 DS1302时钟 14

3.4.1 工作原理 14

3.4.2 结构 14

3.5 晶振 15

3.5.1 工作原理 15

3.5.2 功能作用 16

第四章 语音录放装置硬件电路设计 17

4.1 装置硬件电路总体设计 17

4.2 ISD4004语音电路设计 17

4.3 功放电路设计 18

4.4 晶振电路 19

4.5 复位电路设计 19

4.6 整体电路设计图 20

第五章 语音录放装置软件设计 22

5.1 主要变量说明 22

5.2 主程序工作原理及流程图 23

5.3 子程序流程图及代码 24

5.3.1 录音子程序 24

5.3.2 放音子程序 26

第六章 结语 27

参考文献 28

附 录 30

致谢 48

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

随着经济建设的迅猛发展。语音生成技术也被应用于工业监控装置、自动应答装置、多媒体查询装置、办公自动化装置、智能化仪表以及家用电器产品中，让它们具有语音输入与输出功能，使之在恰当的时刻用语音及时呈报装置的工作状况、警告讯息、提醒信息与相干的解释声明等等，毫无疑问，这是提高人机交互能力，减少错误，处理丢失文件的极好的方法，并且提高了器件的性能，降低了人们的工作强度等许多方面相当有利磁带记录，储存方法，恢复模拟语音信号的历史悠久，电子语音产品是出世的方法也随处可见，但这些产品通常体积大，在使用的范围上或多或少遭到了很大的局限^[1]。基于单片机的语音录放装置是以数字电路为基础，利用数字语音电路来完成语音信号的记录，保存，以减少任务。单片机技术得到了迅速的发展和广泛的传播，具有高可靠性，高性能，低电压，低功耗等优点，广泛应用于工业控制设备，数据采集设备，智能仪器和通讯设备，玩具，日常消费品等方面，采用单片语音录放是具有巨大的研究和开发价值的^[2]。语音集成电路和微处理器，具有体积小，易于扩展等优点，因此它具有广泛的发展前景。

1.2 语音录放现今发展状况

语音是人类赖以生存发展和从事各种社会活动最基本、最重要的交流工具之一。从初中的物理教材，我们已经知道，语音的产生和传播是以空气为介质。语音是一种特殊的物质形态存在的信息载体，它稍纵即逝^[3]。几千年来，人的梦想和渴望尝试捕捉保存语音和付出的一切努力，直到1877，大发明家爱迪生发明出世界上第一部机械式留声机才初次得以实现。在此后的100多年间，科学家们发明了一种载体线，胶片，磁带，磁盘，磁芯，激光光盘来保存原声^[4]。虽然这些产品起到了很大的作用，但这种主要载体需要依赖于一套复杂的机械传动装置控制，它们存在着体积大、耗电多、成本高和机械磨损、介质损耗等许多明显的缺陷，尤其是机械控制与集成电路根本就无法直接接口，这一致的“先天不足”， 从根本上决定的这类原生载体不能成就的事实是。然而，人类为此探索的脚步从来都没有停止过。20世纪60、70年代，语音集成电路诞生了，开创了语音合成技术的新纪元^[5]。特别是近10年来，语音电路已迅速发展成为“说话”的集成电路不可缺少的设备，电子产品，家用电器，通讯产品和网络产品中不可或缺的重要集成电路器件，并成为一个多品种、多规格、多系列、多元化的庞大语音集成电路体系。随着人们在越来越多的领域意识到使用语音交互界面的巨大价值，已经开始尝试采用语音技术，并在不少领域里取得了喜人的成果。语音技术已在装饰蛋糕，到真正重要的功能和内容，为用户提供方便，也成为电子电器产品的智能化测量是一个重要的指标^[6]。语音技术发展的目的，是让人充分享受亲密关系的一种人机界面信息交换和人性化的便利^[7]。目前在国内外，语音技术的应用已相当成熟地进入日用产品和工业化产品的许多领域。

1.3 课题研究内容介绍

采用语音芯片处理，不需要在外部进行语音信号的放大和滤波，语音芯片的抗干扰能力极强，可以有效地防止信号失真。语音芯片内部集成了模拟存储阵列，不用外连存储器，这使得电路更加简单易懂。

（1） 利用单片机控制语音录放的装置的设计。详述了方案的选择过程和单片机、语音芯片的选型理由，并介绍了所用芯片的各项功能。

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