畢業(yè)設計(論文)-基于at89c51單片機的語音播報器的設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)代社會人們工作日程繁多緊湊，隨著生活節(jié)奏的加快，合理的安排時間和遵守時間是每個人的愿望，本文介紹的智能記事器，采用語音播報，隨著語音芯片的普及，語音報播被廣泛應用于車站報站器，語音型數(shù)字萬用表，出租車語音報站器，排隊機等?？煽焖僦庇^的給人們提醒工作日程，將成為人們生活中的有力助手。</p><p>

2、　　本文提出了基于AT89C51 單片機的語音播報器的設計方案。方案以單片機作為系統(tǒng)的控制核心，詳細介紹了ISD 公司生產(chǎn)的ISD2560 語音芯片的優(yōu)點及其使用方法。并且給出了用AT89C51 與ISD2560 構成的語音系統(tǒng)的硬件原圖和軟件設計方法。采用ISD 單片語音錄音/放音集成電路系列中的ISD2560 實現(xiàn)了語音的存儲和播放，使語音音質自然真實。ISD2560 不需要A/D 和D/A 轉換，并且集成度高，能實現(xiàn)復雜的信息處理

3、功能，真實的再現(xiàn)語音。實現(xiàn)了當按下開始鍵，啟動錄音，松開開始鍵，結束錄音。結束錄音后，循環(huán)播放所錄音的基本功能。并且錄放系統(tǒng)具有電路簡明、應用方便、單片錄放、不怕掉電、音色純正、性價比高等特性。</p><p>　　關鍵詞 電氣信息；單片機；語音芯片；ISD2560</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　M

4、odern social compact many people work schedule, with the pace of life speeds up, reasonable arrangements to comply with the time and the time is everyone's aspirations.This paper introduces the intelligent accounts r

5、egulator, with speech broadcast, with the popularization of pronunciation chip, voice newspaper has been widely used in the station broadcast stops device, voice type digital multimeter, taxi voice stops PaiDuiJi ware, e

6、tc. The paper introduced a smart notepad, a voice broadcast, fa</p><p>　　In this paper a design program of voice broadcast device based on AT89C51 microcontroller is introduced in this paper. Single-chip mic

7、rocomputer is the core of control system.This paper introduces the PIN function,operating model and using method of ISD2560 voice chip.Putting forword the hard structure and soft design method of the voice system consist

8、ed of AT89C51 and ISD2560. The use of single-chip voice recording ISD / playback IC ISD2560 series achieve voice storage and playback, and the voi</p><p>　　Keywords Electrical Information；single-chip；voice

9、chip； ISD2560</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1 本課題的目的與意義1</p><p>　　1.2 本課題在國內外研究概況及存在問題1</p><p>　　1.3

10、本課題研究內容2</p><p>　　1.4 本設計的主要任務要求3</p><p>　　2 系統(tǒng)設計方案4</p><p>　　2.1 總體設計方案4</p><p>　　2.2 語音芯片的選擇4</p><p>　　3 硬件電路設計6</p><p>　　3.1 pr

11、otel 99 se介紹6</p><p>　　3.2 電源電路設計7</p><p>　　3.3 主機電路設計7</p><p>　　3.3.1 AT89S51的特點7</p><p>　　3.3.2 AT89S51的引腳介紹8</p><p>　　3.3.3時鐘電路10</p>

12、<p>　　3.4 語音芯片ISD2560及應用10</p><p>　　3.4.1 語音芯片ISD2560簡介10</p><p>　　3.4.2 ISD2560引腳功能及內部結構11</p><p>　　3.4.3 ISD2560的語音播放電路13</p><p>　　4 軟件設計17</p>

13、<p>　　4.1 AT89C51單片機定時器/控制器控制17</p><p>　　4.1.1 工作模式寄存器TOMD17</p><p>　　4.1.2 控制寄存器TCON18</p><p>　　4.2 ISD2560錄放音軟件設計18</p><p>　　4.2.1 ISD2560操作模式19</p&

14、gt;<p>　　4.2.2 分段錄放音19</p><p>　　4.3 keil C51介紹及其程序說明24</p><p>　　4.3.1 keilC51介紹24</p><p><b>　　5 結 論26</b></p><p><b>　　致 謝27</b&g

15、t;</p><p><b>　　附 錄28</b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p>　　基于單片機的語音播報器的設計</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 本課題的目的與意義

16、</p><p>　　隨著語音芯片的普及，語音播報被廣泛應用于車站、醫(yī)院等公共場所，并且面向家庭個人使用的方向發(fā)展。語音播報記事器準確、快速的性能將為人們提過更加便利的生活。本文采用AT89S51單片機為微處理器研制了語音播報記事器。該系統(tǒng)操作簡單，方便，可隨時調節(jié)時間，制定時間播報。總之，語音播報記事器各性能指標良好，在平時使用中，能夠顯示時間日期，并對約會進行提醒。這將在今后語音播報中起重要影響作用。隨著時代

17、的發(fā)展與進步，人們的生活節(jié)奏越來越快，競爭也日趨激烈。因此，合理的安排時間，遵守時間，準時上課、上班、赴約、到會、洽談等是每個人的愿望。但是，往往稍一疏忽又無人提醒，造成遲到或其他事件，甚至產(chǎn)生了嚴重的后果和經(jīng)濟損失。此時，若有一臺智能語音記事器，將各種約定時間記錄下來，按時進行語音提醒，就可以避免遲到、缺席事件的產(chǎn)生。也會給我們的工作和學習帶來極大的方便。</p><p>　　1.2 本課題在國內外研究概況及

18、存在問題</p><p>　　從目前語音技術的研究現(xiàn)狀來講，技術已經(jīng)有了很大發(fā)展。語音識別和語音合成技術是實現(xiàn)人機語音通信及建立一個有聽和講能力的口語系統(tǒng)所必需的兩項關鍵技術。使電腦具有類似于人一樣的說話和聽懂人說話的能力。</p><p>　　在國外語音識別技術主要包含幾個方面：語音控制、電子發(fā)聲、連續(xù)語音識別、非連續(xù)語音識別和語音學習。目前主要是在支持中英文，實現(xiàn)中英文混合識別問題上，

19、存在一些障礙。同時在識別大量詞匯和個別發(fā)音方面還很難做到準確。作為語音識別技術新方向的語音學習，它則要求人模仿標準發(fā)音，其面臨的困難是如何衡量人模仿的好壞。</p><p>　　語音合成技術是計算機“開口說話”的關鍵，現(xiàn)階段語音合成的最大進展是已經(jīng)能夠實時地將任意文本轉換成連續(xù)可懂的自然語句輸出，相應技術通常稱為文語合成或者文語轉換(TTS)。TTS使得數(shù)據(jù)通信和語音通信在終端一級實現(xiàn)交融，人們將有望在獲取Int

20、erne信息時，使短消息服務、電子郵件等多數(shù)以文本方式提供的信息也用語音的方式輸出。語音合成的主要功能是：根據(jù)韻律建模的結果，從原始語音庫中取出相應的語音基元，利用特定的語音合成技術對語音基元進行韻律特性的調整和修改，最終合成出符合要求的語音。 　　一旦人機對話的問題得到解決，語音技術將更多的應用到基礎教學中，尤其是英語的教學，在教學中語言環(huán)境的問題也就迎刃而解。更重要的是，與之相伴的必然是巨大的市場毫無疑問，語音技術一定會是未來人類

21、關注的焦點。</p><p>　　隨著人們日常生活的提高，智能語音已逐漸進人家庭。通過語音在遠端實時的控制家用電器的操作，具有簡潔、方便、高效的特點。用荷蘭PHILIPHS公司生產(chǎn)的工業(yè)級嵌人式微處理器做為電話遠程控制器的核心部件具有事半功倍的，現(xiàn)有的GIS技術已經(jīng)表現(xiàn)出很多弊端，其中之一就是不利于信息共享。了一些空間數(shù)據(jù)規(guī)范(GML等)，但都只限于語法角度和信息層次，而當今應用軟件中真正需要的是語義共享口為此，

22、論文提出了基于本體論的地理信息系統(tǒng)體系結構，據(jù)此給出了解決空間信息語義共享的可行解決方案。同時，OWL語言規(guī)范的提出，也為地理本體論的發(fā)展提供了標準化的語義支持。但是，由于語義搜索和拓撲的復雜性，本實現(xiàn)的運行效率實在很低。在測試中，僅僅用到了中國的大城市地理信息集，就使得搜索速度非常慢但我相信OGIS將是地理信息系統(tǒng)的發(fā)展方向，以后隨著各項相關技術的不斷發(fā)展，其應用前景將非常廣闊。</p><p>　　1.3

23、本課題研究內容</p><p>　　這次的研究主要是設計一個語音播報器，包含有對預先設定的時間的報時，和當前時間的設定調整，在報時的同時有對當前時間的顯示，也就是有LCD顯示屏，此外還應該有麥克風的輸入就是對模擬信號的處理和儲存，然后在一定的條件下能夠完整地播放出來，實現(xiàn)語音地錄制和回放功能，在不同地場合能夠很輕松便捷地改動和增加新地功能，所以這次設計目的是一個很開放型地課題。他可以實現(xiàn)很多地功能，比如說我們日常

24、地起始和提示功能還有普通地鬧鐘和錄音模式，在不同領域有著不同地用途，在學校里我們可以設置一定地時間來打鈴或是播放音樂。也可以在我們正常的生活中安排一定的較長時間的活動和節(jié)目，在我們設定的時間到時就會提醒我們去做。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展和創(chuàng)新我們的語音功能時不再能夠很好的完成我們的需要和日常的交際了，生活節(jié)奏的體快使得我們很容易忘記我們的生活規(guī)律和安排，可能在一定的時候會影響到我們的前途，所以有個很好的語音播報已經(jīng)不再時什么新鮮的事情了，

25、尤其時在一些大的公司或是企業(yè)的管理層次那更是不可缺少的以部分。由此可見語音播報技術在今后會有更為廣闊的應用空間，正是因為語音存儲與語音播報技術有著很大的市場需求，所以現(xiàn)在對它的研究</p><p>　　1.4 本設計的主要任務要求</p><p>　　根據(jù)設計要求，提出基于單片機的語音撥播器的硬件電路設計方案，并應用Protel軟件完成硬件電路原理圖設計。通過對單片機的編程開發(fā)可實現(xiàn)語音

26、的錄放等基本功能。具體包括如下幾個部分：</p><p>　　（1）學習單片機的工作原理，并應用Protel軟件設計出單片機的最小系統(tǒng)和語音系統(tǒng)的控制電路，使其能可靠工作。</p><p>　?。?）學習有關語音方面的相關知識，擬采用集成語音芯片來實現(xiàn)語音的錄放的功能。要求掌握該芯片的工作原理，完成其外圍電路和與單片機的接口電路，包括話筒和揚聲器的電路設計。</p><

27、p>　?。?）學習C程序設計語言，對單片機進行編程開發(fā)。并完成仿真和調試，實現(xiàn)語音撥播器的基本功能。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)設計方案</b></p><p>　　2.1 總體設計方案</p><p>　　為了實現(xiàn)語音播報所需的功能，即按下開始鍵，啟動錄音，松開開始鍵，結束錄音。結束錄音后，循環(huán)播放所錄音。而且為了使語音播

28、報器的音質好，功能強，實驗運行效果較好，使用起來也很簡單。所以本設計采用的設計框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 總體設計方案圖</p><p>　　由上面的框圖可知：本設計框圖包括，按鍵，單片機，語音芯片，話筒和揚聲器。其中單片機為本設計的控制核心，它控制語音芯片，實現(xiàn)對聲音的存儲和播放。語音芯片實現(xiàn)對語音的錄入和播放。</p><p>　　2.2

29、 語音芯片的選擇</p><p>　　目前市場流行的語音芯片有很多，從性價比的角度來考慮，美國ISD 公司的ISD 系列語音芯片可謂是一只獨秀。ISD 系列語音芯片具有以下優(yōu)點：</p><p>　　(1)采用模擬量數(shù)據(jù)存儲在半導體存儲器直接存儲的專利技術，即將模擬量數(shù)據(jù)直接寫入單個存儲單元，不需要經(jīng)過A/D，D/A 轉換。</p><p>　　(2)內部集成了大

30、容量的的EEPROM，不再需要擴展存儲器。</p><p>　　(3)控制簡單，控制引腳與TTL 電平兼容。</p><p>　　(4)集成度高，使用方便。</p><p>　　(5)能較好的真時再現(xiàn)語音的自然效果，避免了一搬固體語音電路的因為量化和壓縮所造成的量化噪聲和失真現(xiàn)象。</p><p>　　因此，選ISD公司的語音芯片ISD256

31、0。ISD2560是ISD公司的生產(chǎn)的語音錄入和重放的芯ISD2560系列之一，ISD2560系列芯片包括ISD2560、ISD2575、ISD2590和ISD52150共四種，他們的主要區(qū)別在于存儲語音的時間的長度，ISD2560的錄音時間的長度為60s，ISD2570的錄音時間的長度是75s，ISD2590的錄音時間的長度是90s，而ISD25120的錄音時間長度是120s。ISD2560采用多電平直接模擬量存儲的專利技術，每個采樣

32、值可以直接存儲在片內每個EEPROM單元中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、語調和效果聲，從而避免了一般的固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲，該器件的采用頻率為8kHz，錄音時間就越長，但是通頻帶和音質會有所降低。</p><p>　　ISD2560省去了A/D和D/A的轉換器，集成度較高，內部包括前置放大電路、內部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和4

33、8Kbde EEPROM。ISD2560內部的結構和EEPRO存儲單元均勻的分配為600行，有600個地址單元，每個地址單元指向其中一行，每一個地址單元的地址分辨率為100ms。此外ISD2560還具備微控制器所需要的控制接口。通過操作地址和控制線可以完成不同的任務，以實現(xiàn)復雜的信息處理功能，如信息的組合、連接、設定固定的信息段和信息的管理等。ISD2560可以不分段，也可以按最小段長為單位來任意組合和分段。</p>&l

34、t;p><b>　　3 硬件電路設計</b></p><p>　　3.1 Protel 99 se介紹</p><p>　　Protel99SE是Protel公司近10年來致力于Windows平臺開發(fā)的最新結晶，能實現(xiàn)從電學概念設計到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗證和設計數(shù)據(jù)管理。因而今天的Protel最新產(chǎn)品已不是單純的PCB（印制電路板）設計

35、工具，而是一個系統(tǒng)工具，覆蓋了以PCB為核心的整個物理設計。 最新版本的Protel軟件可以毫無障礙地讀Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA公司設計文件，以便用戶順利過渡到新的EDA平臺。</p><p>　　Protel 99 se就是由早期Protel版本發(fā)展而來的基于windows95/98/2000環(huán)境的新一代電路原理圖輔助設計與繪制軟件，其功能模塊包括電原理圖設計，印制電路板設計，無

36、網(wǎng)絡布線器，可編輯邏輯器件設計，電路圖模擬、仿真等，它集成電路設計與開發(fā)環(huán)境于一體化。</p><p>　　利用Protel進行電路設計需要三個步驟如圖3.1：</p><p>　　圖3.1 protel設計電路步驟圖</p><p>　　本設計利用Protel軟件畫的硬件電路圖主要有單片機AT89C51的最小系統(tǒng)和語音芯片ISD2560電路及它們的接口電路。<

37、;/p><p>　　3.2 電源電路設計</p><p>　　電源電路設計圖如圖3.2：</p><p>　　圖3.2 電源電路設計圖</p><p>　　在電源引腳并聯(lián)一個0.1uf的小電容目的是濾波，引入濾波電容的原因是要獲得平滑穩(wěn)定的電壓，因為電容兩端的電壓不能突變，所以它能抑制電壓的波動，使電壓變得平穩(wěn)光滑主要作用有兩個：1.去除器件之

38、間的交流射頻耦合。它能將器件的電源端上瞬間的尖峰、毛刺對地短路掉。2.去耦：也叫退耦。</p><p>　　3.3 主機電路設計</p><p>　　主機采用AT89S51單片機來實現(xiàn)。單片機是將中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、定時/計數(shù)器及輸入輸出接口電路等計算機主要部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。</p><p>

39、;　　3.3.1 AT89S51的特點</p><p>　　AT89S51是ATMEL公司采用CMOS工藝生產(chǎn)的低功耗、高性能8位單片機，與MCS-51單片機兼容，其功能特點為：</p><p>　　(1)4K字節(jié)閃爍存儲器(FLASH)，可進行1000次寫、擦除操作。</p><p>　　(2)靜態(tài)操作，外接OHZ-24MHZ晶振。</p><

40、;p>　　(3)三層程序存儲器。</p><p>　　(4)256字節(jié)內部數(shù)據(jù)存儲器(RAM)。</p><p>　　(5)32根可編程輸入/輸出線。</p><p>　　(6)兩個6位定時/計數(shù)器。</p><p><b>　　(7)六個中斷源。</b></p><p>　　(8)一個可編

41、程串口。</p><p>　　(9)支持低功耗模式和掉電模式。</p><p>　　3.3.2 AT89S51的引腳介紹</p><p>　　AT89S51引腳排列如圖3.3所示，各引腳的功能如下：</p><p>　　圖3.3 AT89S51引腳排列圖</p><p><b>　　VCC：供電電壓。&l

42、t;/b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0：P0為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫l時，被定義為高阻輸入。P0夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，P0出原碼，此時P0部必須被拉高。&l

43、t;/p><p>　　P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，

44、當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>

45、　　P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C52的一些特殊功能口，如下為管腳的備選功能：</p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口)；</p>&

46、lt;p>　　P3.1 TXD(串行輸出口)；</p><p>　　P3.2 /INTO(外部中斷0)；</p><p>　　P3.3 /INT1(外部中斷1)；</p><p>　　P3.4 T0(記時器0外部輸入)；</p><p>　　P3.5 T1(記時器1外部輸入)；</p><p>　　P3.6 /W

47、R(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)；</p><p>　　P3.7 /RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)；</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。<

48、;/p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　時鐘電路 </b></p><p>　　時鐘電路圖設計如圖3.4：</p><p>　　圖3.4 內部時鐘電路圖</p><p>　　AT89S51內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2

49、分別是此放大器的輸入端和輸出端，時鐘可以由內部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內部方式的時鐘電路如圖3.4所示，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調的作用。</p><p>　　外部方式的時鐘電路，XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器。

50、對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。</p><p>　　片內時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用，本系統(tǒng)采用的是6M的晶振。</p><p>　　3.4 語音芯片ISD2560及應用</p><p>　　3.4.1 語音芯片ISD2560簡介</p><p>

51、;　　ISD語音芯片是美國信息存儲器件公司推出的高品質語音錄放芯片，采用ISD公司獨有的直接模擬存儲技術(DAST)，該技術的采用使得音頻信息無需經(jīng)過傳統(tǒng)形式的A/D，D/A轉換即可實現(xiàn)存取，有比同等數(shù)字存取更高的集成度和更高的音質水平。ISD語音芯片具有抗斷電功能，信息存放不易揮發(fā)，支持多次錄/放操作，壽命高達10次，可單獨應用、多片級聯(lián)，也可與微處理器配合使用，具有很好的使用靈活性。ISD可廣泛應用于工業(yè)控制、智能儀表、警報、信息提

52、示等場合，使信息交互人性化。本文對ISD2560系列芯片做介紹，并給出了ISD2560的應用實例，此裝置取得了很好的使用效果。</p><p>　　在眾多的語音集成電路中，ISD 系列單片語音錄放電路以其優(yōu)異的性能在市場上獨領風騷，ISD系列產(chǎn)品采用基EEPROM浮柵技術的模擬量存儲技術，具有重放音質好、使用方便、單片存儲、反復錄放、低功耗、抗斷電等特性，尤其是隨意時間長短的分段錄/ 放音的性能，為實際使用提供了

53、靈活性，ISD 系列中的ISD2560 芯片，內480KB的EEPROM，錄放音時間長達60秒，分段錄音可達600 段。目前，電腦語音服務的應用范圍越來越廣，如電腦語音鐘、語音型數(shù)字萬用表、手機話費查詢系統(tǒng)以及公共汽車報站器等。而Winbond公司生產(chǎn)的ISD2500系列語音芯片是具有較強功能的一種電腦語音錄放器件，它能夠應用在很多需要語音服務的場合。AT89S51是ATMEL公司生產(chǎn)的性能良好、價格便宜的單片機。</p>

54、<p>　　3.4.2 ISD2560引腳功能及內部結構</p><p>　　ISD2560引腳功能如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 ISD2560芯片引腳</p><p>　　各引腳的主要功能如下</p><p>　　電源（VCCA，VCCD）：為了最大限度的減小噪聲，芯片內部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線

55、，并且分別引到外封裝上。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，并應盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容則應盡量靠近芯片。</p><p>　　地線（VSSA，VSSD）：由于芯片內部使用不同的模擬和數(shù)字地線，因此，這兩腳最好通過低阻抗通路連接到地。</p><p>　　節(jié)電控制（PD）：該端拉高可使芯片停止工作而進入節(jié)電狀態(tài)。當芯片發(fā)生溢出即OVF端輸出低電平后，應將本端短暫變高以復位芯片；另外，

56、PD端在模式6下還有特殊的用途。</p><p>　　片選（CE） ：該端變低且PD也為低電平時，允許進行錄、放操作。芯片在該端的下降沿將鎖存地址線和P/R端的狀態(tài)；另外，它在模式6中也有特殊的意義。</p><p>　　錄放模式（P/R）：該端狀態(tài)一般在CE的下降沿鎖存。高電平選擇放音，低電平選擇錄音。錄音時，由地址端提供起始地址，直到錄音持續(xù)到CE或PD變高，或內存溢出；如果是前一種情

57、況，芯片將自動在錄音結束處寫入EOM標志。放音時，由地址端提供起始地址，放音持續(xù)到EOM標志。如果CE一直為低，或芯片工作在某些操作模式，放音則會忽略EOM而繼續(xù)進行下去，直到發(fā)生溢出為止。</p><p>　　信息結尾標志（EOM）：EOM標志在錄音時由芯片自動插入到該信息段的結尾。當放音遇到EOM時，該端輸出低電平脈沖。另外，ISD5260芯片內部會自動檢測電源電壓以維護信息的完整性，當電壓低于3.5v時，該

58、端變低，此時芯片只能放音。在模式狀態(tài)下，可用來驅動LED，以指示芯片當前的工作狀態(tài)。</p><p>　　溢出標志（OVF）：芯片處于存儲空間末尾時，該端輸出低電平脈沖以表示溢出，之后該端狀態(tài)跟隨CE端的狀態(tài)，直到PD端變高。此外，該端還可用于級聯(lián)多個語音芯片來延長放音時間。</p><p>　　話筒輸入（MIC）：該端連至片內前置放大器。片內自動增益控制電路（AGC）可將增益控制在-15

59、～24db。外接話筒應通過串聯(lián)電容耦合到該端。耦合電容值和該端的10kΩ輸入阻抗決定了芯片頻帶的低頻截止點。</p><p>　　話筒參考（MIC REF）：該端是前置放大器的反向輸入。當以差分形式連接話筒時，可減小噪聲，并提高共模抑制比。</p><p>　　自動增益控制（AGC）：AGC可動態(tài)調整前置增益以補償話筒輸入電平的寬幅變化，這樣在錄制變化很大的音量（從耳語到喧囂聲）時就能保持

60、最小失真。響應時間取決于該端內置的5kΩ電阻和從該端到VSSA端所接電容的時間常數(shù)。釋放時間則取決于該端外接的并聯(lián)對地電容和電阻設定的時間常數(shù)。選用標稱值分別為470KΩ和4.7μf的電阻、電容可以得到滿意的效果。</p><p>　　模擬輸出(ANA OUT)：前置放大器輸出。其前置電壓增益取決于AGC端電平。</p><p>　　模擬輸入(ANA IN)：該端為芯片錄音信號輸入。對話筒

61、輸入來說，ANA OUT端應通過外接電容連至該端，該電容和本端的3kΩ輸入阻抗決定了芯片頻帶的附加低端截止頻率。其它音源可通過交流耦合直接連至該端。</p><p>　　揚聲器輸出（SP+、SP-）：可驅動16Ω以上的喇叭，內存放音時功率為12.2mw。</p><p>　　輔助輸入(AUX IN)：放音時功率為50mW。單端輸出時必須在輸出端和喇叭間接耦合電容，而雙端輸出則不用電容就能將

62、功率提高至4倍。當CE和P/R為高，不進行放音或處入放音溢出狀態(tài)時該端的輸入信號將通過內部功放驅動喇叭輸出端。當多個DS2560芯片級聯(lián)時后級的喇叭輸出將通過該端連接到本級的輸出放大器。為防止噪聲建議在存放內存信息時，該端不要有驅動信號。</p><p>　　外部時鐘(XCLK)：該端內部有下拉元件，不用時應接地。</p><p>　　地址／模式輸入（AX/MX）：地址端的作用取決于最高兩

63、位（MSB，即A8和A9）的狀態(tài)。當最高兩位中有一個為0時，所有輸入均作為當前錄音或放音的起始地址。地址端只作輸入，不輸出操作過程中的內部地址信息。地址在CE的下降沿鎖存。當最高兩位全為1時，A0~A6可用于模式選擇。</p><p>　　ISD2560集成度很高，內部集成了高精度的時鐘電路，故而無需外部配置晶振，其應用電路也得到大大簡化。ISD2560可進行錄、放兩種操作。錄入音信號經(jīng)過換能器MIC轉變?yōu)殡娦盘?/p>

64、，該信號經(jīng)過隔直電容去除直流分量后送入前置放大器，由于器件具有高輸入阻抗，故藕合電容容量很小，可為0.17pf，微弱的電信號經(jīng)過前置放大后由ANAOUT（21）腳輸出，經(jīng)過隔直電容后送入ANAIN (20)腳，這種配置方式可以方便用戶自行設計性能更加優(yōu)良的前置放大器代替芯片內部已有的功能部件，另外ANAIN可作為線輸入口，直接輸入電聲信號，既而信號進入自動增益(AGC)放大器，信號電平得到調理，使其符合存儲電路的動態(tài)范圍，AGC響應時間

65、由連接在AGC腳的外接電阻、電容值確定。為使得采樣信號不產(chǎn)生失真，采樣系統(tǒng)必須滿足奈奎斯特采樣定律。</p><p>　　3.4.3 ISD2560的語音播放電路</p><p>　　ISD2560控制電平與TTI，電平兼容，接口簡單，使用方便。存儲單元在寫入語音信號的同時，自動清除了該存儲單元原有的語音信號，從而實現(xiàn)了ISD系列器件的自動抹音。A0–A9為地址線，共有1024種組合狀態(tài)

66、。最前面的600個狀態(tài)作內部存儲器的尋址用，最后256個狀態(tài)作為操作模式。本系統(tǒng)采用對地址直接進行操作的方式。微處理器接口端：P/R錄放音控制端，此端為高電平時為放音狀態(tài)，低電平時為錄音狀態(tài)；-CE 端用于錄放音時的啟?？刂?，通常與P/R端配合使用；-EOM端為每段信息結束信號輸出端，為負向信號，時間為12.5ms，上升沿標志信息結束。MICIN是話筒前置放大器輸入端，MICR EF為話筒補償端，AGC自動增益控制端，ANA IN與AN

67、A OUT是模擬信號的輸入端和輸出端，它們之間連接藕合電容，最小錄、放系統(tǒng)如圖3.6：</p><p>　　圖3.6 語音錄放電路的單片機部分電路原理圖</p><p>　　此模塊硬件電路的設計是由單片機芯片AT89C51和語音芯片ISD2560及其他們的接口電路構成。電路實現(xiàn)的功能如下：</p><p>　　(1) 按下開始鍵，啟動錄音；松開開始鍵，結束錄音。注意

68、錄音的時間不能超過預先設定的每段語音的時間。</p><p>　　(2) 結束錄音后，順序播放所錄音3次。</p><p>　　圖中U1為單片機的芯片AT89S51，工作于11.0592MHz的地址、模式輸入，通過P2.0和P2.1，單片機可以配置ISD2560的操作模式。單片機的P1.5腳控制語音芯片ISD2560的錄放模式的選擇，低電平置ISD2560為錄音狀態(tài)，高電平為放音狀態(tài)。單片

69、機的P1.6腳和ISD2560的節(jié)電控制相連，單片機通過此腳可以控制芯片的開關。P1.7腳可以控制語音芯片的片選低電平時就是選中芯片。單片機的INT0腳、P1.4和ISD2560的EOM標志輸出相連，EOM標志在錄音時由芯片自動的插入到錄音信息的結尾處，放音遇到EOM時，會產(chǎn)生低電平脈沖。觸發(fā)單片機中斷，單片機必須在檢測到輸出的上升沿才能播放新的錄音，否則播放的語音就不連續(xù)的，出現(xiàn)“啪啪”的聲音。</p><p>

70、;　　ISD2560的最高地址位A8（腳9），A9（腳1）置為高電平時，芯片即進入操作模式狀態(tài)。操作模式根據(jù)引腳Al-A8的高低電平不同組合總共分為6種不同的模式，實現(xiàn)不同的功能。操作模式中的信息檢索模式MO和按鍵模式M6的說明如表3.1所示：</p><p>　　表3.1 ISD2560的操作模式</p><p>　　語音錄放電路芯片ISD2560原理圖如圖3.7：</p>

71、<p>　　圖3.7 語音錄放電路語音芯片ISD2560原理圖</p><p>　　由于ISD2560是數(shù)模的混合芯片，因此對數(shù)字信號和模擬信號的處理是PCB設計需要著重考慮的問題。在芯片內部使用不同的模擬地和數(shù)字地，模擬電源和數(shù)字電源，他們分別通過VSSA，VSSD，VCCA和VCCD引出，VSSA，VSSD兩引腳最好通過低電阻抗通路連接到平面；VCCA和VCCD最好也分別走線，并應盡可能在靠近供

72、電端處相連，電源腳附近的去耦電容應盡量靠近芯片。</p><p><b>　　4 軟件設計</b></p><p>　　4.1 AT89C51單片機定時器/控制器控制</p><p>　　定時器共有兩個控制字，由軟件寫入TMOD和TCON兩個8位寄存器來設置T0或T1的操作模式和控制功能。當AT89C51系統(tǒng)復位時，兩個寄存器所有位都被清零。

73、</p><p>　　4.1.1 工作模式寄存器TOMD</p><p>　　TOMD用于控制T0和T1工作模式，其中低四位用于T0，高4位用于T1。其各位的定義格式如表4.1所示：</p><p>　　表4.1 工作模式寄存器TMOD的位定義</p><p>　　定時器T1 定時器T0&l

74、t;/p><p>　　以下介紹各位的功能。</p><p>　　M1和M1：操作模式控制位。兩位可形成4種編碼，對應于四種操作模式（即四種電路結構），見表4.1。</p><p>　　C/T ：定時器/計數(shù)器方式選擇位。</p><p>　　C/T=0，設置為定時方式。定時器計數(shù)89C51片內脈沖，亦即對機器周期（振蕩周期的12倍）計數(shù)。<

75、/p><p>　　C/T=1，設置為計數(shù)方式，計數(shù)器的輸入是來自T0(P3.4)或T1(P3.5)端的外部脈沖。</p><p><b>　　GATE：門控位。</b></p><p>　　GATE=0時，只要用軟件使TR0(或TR1）置1，就可以啟動定時器，而不管INT0(或INT1)電平是高還是低。</p><p>　　

76、GATE=1時，只有INT0（或INT1）引腳為高電平且由軟件使TR0(或TR1)置1時，才能啟動定時器工作。</p><p>　　TOMD不能位尋址，只能用字節(jié)設置定時器的工作模式，低半字節(jié)設定T0，高半字節(jié)設定T1。</p><p>　　4.1.2 控制寄存器TCON</p><p>　　定時器控制寄存器TCON各位定義及格式如表4.2所示：</p>

77、;<p>　　表4.2 控制寄存器TCON的位定義</p><p>　　8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H</p><p>　　TCON各位的作用如下。</p><p>　　TF1(TCON.7)：T1溢出標志位。當T1溢出時，由硬件自動使中斷觸發(fā)器TF1置1，并向CPU

78、申請中斷。當CPU響應中斷進入中斷服務程序后，TF1又被硬件自動清零。TF1也可用軟件清0。</p><p>　　TF0(TCON.5)：T0溢出標志位。其功能和操作情況同TF1。</p><p>　　TR1(TCON.6)：T1運行控制位。可通過軟件置1或清0來啟動或關閉T1。在程序中用指令“SETB TR1”使TR1位置1，定時器T1便開始計數(shù)。</p><p>

79、;　　TR0(TCON.4)：T0運行控制位。其功能及操作情況同TR1。</p><p>　　TE1，IT1，IT0(TCON.3~TCON.0)：外部中斷INT1和INT0請求及請求方式控制位。</p><p>　　89C51復位時，TCON的所有位被清0。 </p><p>　　4.2 ISD2560錄放音軟件設計</p><p>　　

80、錄音時，按下錄音鍵，單片機通過口線設置語音段的起始地址，再使PD端P /R端和CE端為低電平啟動錄音；結束時，松開按鍵,單片機又讓CE端回到高電平，完成一段語音的錄制。同樣的方法可錄取第二段、第三段……特別值得注意的是錄音時間不能超過預先設定的每段語音的時間。放音時，根據(jù)需播放的語音內容，找到相應的語音段起始地址并通過口線送出，再將P /R端設為高電平。PD端設為低電平，并讓CE端產(chǎn)生一負脈沖啟動放音，這時單片機只需等待ISD2560的

81、信息結束信號，即EOM的產(chǎn)生。信號為一負脈沖，在負脈沖的上升沿，該段語音才播放結束,，所以單片機必須要檢測到EOM的上升沿才能播放第二段，否則播放的語音就不連續(xù)，而且會產(chǎn)生啪啪聲，這一點在編制軟件時一定要注意。</p><p>　　4.2.1 ISD2560操作模式</p><p>　　由于ISD2560內置了若干操作模式，因而可用最少的外圍器件實現(xiàn)最多的功能。具體的操作模式如表4.3所

82、示：</p><p>　　表4.3 ISD2560語音芯片操作模式圖</p><p>　　操作模式可有微控制也可由硬件實現(xiàn)。使用操作模式要注意兩點： </p><p>　?。?）所有的操作最初都是從0地址（即存儲空間的起始端）開始。后續(xù)的操作根據(jù)選用的模式可從其它地址開始。但是，電路由錄音或放音轉錄音（M6模式除外）

83、，或都執(zhí)行了掉電周期后，地址計數(shù)器將復位為0。</p><p>　?。?）當CE變低且最高兩地址為同位高時，執(zhí)行操作模式。這種操作模式將一直有效，知道CE再次由高變低，芯片重新鎖存當前的地址/模式引腳電平并執(zhí)行相應的操作為止。</p><p>　　4.2.2 分段錄放音</p><p>　　2500系列最多可分為600段，只要在分段錄/放操作前（不少于300納秒）

84、，給地址A0-A9賦值，錄音及放音功能均從設定的起始地址開始，錄音結束由停止鍵操作決定，芯片內部自動在該段的結束位置插入結束標志（EOM)；而放音芯片遇到EOM標志即自動停止放音。</p><p>　　2500系列地址空間是這樣分配的：地址0-599作為分段用（見表4.4），地址600-767來使用，地址768-1023為工作模式選擇。</p><p>　　表 4.4 ISD2560 地址

85、空間分配</p><p>　　本設計主要通過單片機對ISD2560的控制實現(xiàn)指定地址入口的錄音和循環(huán)播放。程序要實現(xiàn)下面的過程：</p><p>　　“開始”鍵按下后，即系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)初始化，然后判斷開始鍵是否按下，如果按下則單片機控制PD，P/R引腳低電平，并指向錄音地址，啟動錄音過程。調用錄音函數(shù)，錄音函數(shù)為：</p><p><b>　　/*錄音函

86、數(shù)*/</b></p><p>　　Void record(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　CE = 0; //片選有效</p><p>　　PD = 0; //非節(jié)

87、電模式</p><p>　　PR = 0 ; //錄音</p><p><b>　　}</b></p><p>　　當CE=0 時芯片使能輸入引腳，使能所有的的錄音操作。</p><p>　　當PD=0 時使芯片開始工作，而進入非節(jié)電模式。</p><

88、p>　　當PR=0 時開始錄音，錄音時，由地址線提供起始地址，直到錄音持續(xù)到CE或PD變高，或自動溢出。</p><p>　　在預先設定的時間內，（小于60s)結束錄音，松開“開始”鍵單片機控制P/R引腳回到高電平，即完成一段語音的錄制。之后打開外部中斷0，指定放音地址，啟動放音程序，其放音函數(shù)為：</p><p><b>　　/*放音函數(shù)*/</b></

89、p><p>　　Void playback(void)</p><p>　　{ CE = 0; // 片選有效</p><p>　　PD = 0; // 非節(jié)電模式</p><p>　　PR = 1;}

90、 // 放音</p><p>　　當CE=0 時芯片使能輸入引腳，使能所有的的放音操作。</p><p>　　當PD=0 時使芯片開始工作，而進入非節(jié)電模式。</p><p>　　當 PR=1時為高電平，這時選擇放音，這時由地址輸入提供起始地址，放音持續(xù)到EOM位標志。程序流程如圖4.1：</p><p><b>　

91、　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖 4.1程序流程圖 </p><p>　　4.3 keil C51介紹及其程序說明</p><p>　　4.3.1 keilC51介紹</

92、p><p>　　本次設計的語音播報系統(tǒng)是以AT89C51為核心建立的系統(tǒng)，在軟件編輯方面，需要對語音錄入和語音播放兩部分分別構成的子函數(shù)進行編輯。在編輯中需要用Keil C51軟件。</p><p>　　Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后

93、再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。</p><p>　　Keil 51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。</p><p>

94、　　Keil C51工具包的整體結構中uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉換成標

95、準的Hex文件，以供調試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。</p><p>　　KeilC編程時用到如下的定義：</p><p>　　unsigned char bdata.....</p><p><b>　　sbit.....</b><

96、;/p><p>　　前面的unsigned char是數(shù)據(jù)類型。sbit的用法有三種： 第一種方法：sbit 位變量名＝地址值</p><p>　　第二種方法：sbit位變量名＝SFR名稱^變量位地址值</p><p>　　第三種方法：sbit位變量名＝SFR地址值^變量位地址值</p><p>　　bdata不是數(shù)據(jù)類型，而是指存放的內

97、存空間。sbit是定義位變量的指令；bdata指可位尋址的內存空間；data指一般內存空間；xdata外部內存空間。如在本設計中 /*定義語音芯片ISD2560的控制引腳*/</p><p>　　sbit start=p1.0;</p><p>　　sbit EOM=p1.4;</p><p>　　sbit PR=P1.5;</p><

98、;p>　　sbit PD=P1.6;</p><p>　　sbit CE=P1.7; </p><p><b>　　5 結 論</b></p><

99、;p>　　我設計的課題是語音播報器，經(jīng)過近一年的思考和準備，我已經(jīng)完成了老師規(guī)定的任務。通過做本設計，我熟悉了protel軟件，基本上學會其使用方法，更加深入的學習了AT89C51單片機的各項功能。對ISD2560有了更深層次的了解。對C語言編寫程序有了進一步的把握。我對我所做的語音播報器有如下總結：89C51單片機雖然和DSP，ARM相比處理速度和運算速度上都比較慢，但它的體積小、質量輕、價格便宜，容易獲取。它的速度可以滿足本次

100、實驗的要求，所以我采用AT89C51這款單片機的時候很方便。</p><p>　　ISD2560 語音芯片采樣多電平直接模擬量存儲專利技術。采用E2PROM存儲方法將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入半導體存儲單元中，不需另加A／D或D／A變換來存放或重放。使的外圍電路簡單。該器件有音質自然、使用方便、單片存放、反復錄音、低功耗、抗斷電等許多特點 能夠非常自然地再現(xiàn)聲音；同時, 具備微控制器所需接口, 便于與微機的連接。而且編

101、程簡單。 是語音播報器系統(tǒng)中語音芯片很好的選擇。這兩款芯片有兼容性能構成接口電路，而且接口電路簡單。能夠很好地實現(xiàn)所需的功能。本文設計的基于ISD256的語音器, 其語音音質好, 功能強, 實驗運行效果較好，使用起來也很簡單。ISD2560也有不足之處就是功能不是很強大，錄音時間不是很長，已經(jīng)逐漸被ISD1700系列代替。</p><p><b>　　致 謝 </b></p>

102、<p>　　四年的大學生活即將結束，我用了近一年的時間來做畢業(yè)設計，在周老師和同學的幫助下，現(xiàn)在終于完成了。</p><p>　　本次設計都是在xx老師的悉心指導下完成的，在我的論文完成之際，首先，在此衷心地感謝學校給我們提供了方便的圖書資源，同時也要感謝指導老師以及我們組的同學給我熱情的幫助和鼓勵。我特別要感謝的是xx老師一直耐心的指導著我，認真幫我找出問題，并且引導我去解決問題，對我的設計提出了寶

103、貴的意見，直到我最終完成論文。這一次的設計，相信在我以后的學習和生活中會終身受益。</p><p>　　我就將踏上社會的大舞臺，大學階段所學到的知識和經(jīng)驗以及為人處世之道將對我今后的工作和學習有著巨大的影響。我想在踏入社會、進入到工作崗位之后，我會懷念這大學四年以來的生活中的點點滴滴。懷念和老師同學們一起為了科研技術而奮斗的日子；懷念和同學、朋友們在一起體會酸甜苦辣的日子；也會懷念學校輕松愉快、相互進步的日子等等

104、。在此，我要感謝大學四年以來給予我耐心指導和諄諄教導的老師們！感謝給予我?guī)椭凸膭畹耐瑢W和朋友們！感謝我的家人，是他們的鼓勵和支持，才有今天的我！</p><p>　　最后，再次感謝大學四年來所有老師對我的培育之恩，感謝你們四年來對我的關心和鼓勵，謝謝你們！</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　主要程序代碼及其說明（見

105、注釋語句）如下：</p><p>　　uchar count; // 重復播放次數(shù)計數(shù)器</p><p>　　uchar startflag; // 開始鍵按下標志</p><p>　　uchar idleflag; // 系統(tǒng)是否處于空閑狀態(tài)標志</p><p&

106、gt;<b>　　/*延時t毫秒*/</b></p><p>　　Void delay(uint t)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　Uint i;</b></p><p>　　While (t--)</p><p&g

107、t;<b>　　{</b></p><p>　　/*對于11.0592MHz時鐘，約延時1ms*/</p><p>　　For (i=0;i<125;i++)</p><p><b>　　{ }</b></p><p><b>　　}</b></p><

108、;p><b>　　}</b></p><p>　　/*外部中斷0服務子程序*/</p><p>　　Void out into() interrupt 0 using 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　EXO=0; //關外部中

109、斷0</p><p>　　PD=1; //進入節(jié)電狀態(tài)</p><p>　　If(count<2) //再重播2次，共三次放音</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　Count++;</b></

110、p><p>　　Delay(500); //延時500ms</p><p>　　P2=P2&0XFC; //A8=A9=0</p><p>　　P0=P0&0X00; //起始地址為0</p><p>　　Playback(); //從地址0處播放</p>