isd4004語音錄課程設(shè)計

1、<p>　　單片機原理及接口技術(shù) 課程設(shè)計（論文）</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　語音不僅是人與人之間進行信息交流最直接、最方便和最有效的工具，而且也是人與機器之間進行通信的重要工具。1874年電話的發(fā)展可以認(rèn)為是現(xiàn)代處理的開端。電話的理論基礎(chǔ)是盡可能不失真地傳送語音波形。這種“波形原則”幾乎統(tǒng)治了其后整整一百年。1939年

2、產(chǎn)生了一種概念全新的語音處理技術(shù)，這就是著名的通道聲碼器技術(shù)。聲碼器的理論基礎(chǔ)是認(rèn)為語音是由人的聲帶振動產(chǎn)生的生源（載波）受到運動的聲道的控制（調(diào)制）而產(chǎn)生的，因而將載波和調(diào)制兩部分分開來進行傳送便可極大地壓縮頻帶。這一概念已經(jīng)包含著其后出現(xiàn)的語音參數(shù)模型的基本思想。40年代后期，研制成功了能夠把語音信號的時變譜用語音表示出來的儀器——語音儀，為語音信號分析提供了一個有力的工具。</p><p>　　對于語音信號

3、，數(shù)字處理比模擬處理具有更多的優(yōu)點。這是因為：第一，數(shù)字技術(shù)能夠完成許多很復(fù)雜的信號處理工作；第二，通過語音進行交換的信息本質(zhì)上具有離散的性質(zhì)，因為語音可以看成是因素的組合，這就特別適合于數(shù)字處理；第三，數(shù)字系統(tǒng)具有高可靠性、價廉、緊湊、快速等特點，很容易完成實時處理任務(wù)；第四，數(shù)字語音適合于在強干擾通信中傳輸，易于和數(shù)據(jù)一起在通信網(wǎng)中傳輸，也易于進行加密傳輸。因此數(shù)字語音信號處理是主要研究方向。</p><p>

4、;　　單片機的應(yīng)用無處不在，利用單片機控制語音的錄放也多不勝舉。用單片機控制語音芯片，再把單片機和語音芯片嵌入到通信設(shè)備，智能儀器，治安報警及兒童玩具中，就可做成語音播放的機器，應(yīng)用范圍廣泛。用單片機控制語音芯片設(shè)計語音錄放系統(tǒng),該系統(tǒng)功能多，錄放音音質(zhì)好，外圍電路簡單。</p><p>　　關(guān)鍵詞：STC89C52；錄音放音；ISD4004</p><p><b>　　目 錄&

5、lt;/b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　第2章 課程設(shè)計的方案2</p><p><b>　　2.1 概述2</b></p><p>　　2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)2</p><p>　　第3章 硬件設(shè)計4</

6、p><p>　　3.1 89C2051單片機性能和引腳介紹4</p><p>　　3.2 語音信號功率放大電路5</p><p>　　3.3 ISD4004語音芯片介紹6</p><p>　　3.3.1 芯片性能簡述和引腳圖6</p><p>　　3.3.2 ISD4004芯片主要引腳描述7</p>

7、<p>　　3.3.3 SPI協(xié)議8</p><p>　　第4章 軟件設(shè)計10</p><p>　　4.1 總體方案10</p><p>　　4.2 程序流程圖10</p><p>　　4.2.1 系統(tǒng)程序流程10</p><p>　　4.2.2 子程序流程11</p><p

8、>　　4.3 模塊說明11</p><p>　　4.3.1 ISD4004驅(qū)動程序11</p><p>　　4.3.2 1602液晶底層驅(qū)動13</p><p>　　第5章 制作與調(diào)試15</p><p>　　5.1 硬件電路的布線與焊接15</p><p>　　5.1.1 總體特點15</p&

9、gt;<p>　　5.1.2 Altium designer軟件畫PCB15</p><p>　　5.1.3 焊接15</p><p><b>　　5.2 調(diào)試15</b></p><p>　　5.2.1 硬件調(diào)試16</p><p>　　5.2.2 軟件調(diào)試16</p><p

10、>　　第6章 課程設(shè)計總結(jié)17</p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　附錄19</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　本設(shè)計主要用來實現(xiàn)語音錄放功能。語音錄放系統(tǒng)主要包括單片機控制模塊、語音采集

11、模塊、語音處理模塊、信號放大模塊，其中單片機控制模塊是整個系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。在語音的錄放過程中，單片機通過SPI通信方式與語音模塊進行通訊，來實現(xiàn)語音的錄音與播放。由于每段錄音都對應(yīng)著不同的地址，因此在播放錄音時，需要發(fā)送需要播放的地址即可播放。</p><p>　　語音錄放系統(tǒng)的信號處理過程主要包括語音的采集、信號的放大和語音的濾波。語音經(jīng)過駐極體傳感器，即麥克風(fēng)，把聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號。傳感器采集的電信號進過放

12、大電路，放大一定倍數(shù)，經(jīng)濾波、耦合之后送至語音模塊。語音模塊對連續(xù)變化的語音信號進行采樣，抽取其中的語音信號電平，直接存儲在語音芯片ISD4004中，因此使得語音自然真實。當(dāng)語音播放時，需要在語音芯片的輸出段加一個帶通濾波器，以濾除音頻帶寬以外的信號，從而減少雜音的干擾。STC89C52單片機的程序，使用keil編譯程序進行設(shè)計和調(diào)試完成，其主要功能是控制語音模塊，以及1602液晶顯示模塊。</p><p>&l

13、t;b>　　課程設(shè)計的方案</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　本次設(shè)計主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計語音錄放系統(tǒng)，并在實踐的基本技能方面進行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“單片機”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握小型單片機系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。</p><p>　　應(yīng)用場合:語

14、音的錄放系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，可以應(yīng)用于通訊設(shè)備、智能儀表、治安報亭、語音報站、語音講解、語音記錄、語音復(fù)讀、智能玩具等領(lǐng)域。</p><p>　　系統(tǒng)功能介紹:語音錄放系統(tǒng)的工作原理是單片機通過SPI通信模式，來控制語音芯片ISD4004的錄音與播放。此系統(tǒng)一般包括單片機控制模塊、語音的采集模塊，語音的放大模塊、語音處理模塊、濾波模塊、功率放大模塊和顯示模塊。信號傳遞至語音芯片，語音芯片對連續(xù)的電信號進行采樣，本

15、系統(tǒng)采用直接存儲的方式，ISD4004語音芯片是美國ISD公司制造的一種新款的語音芯片，芯片采用多電平直接模擬量存儲技術(shù)，每個采樣值直接存儲在片內(nèi)閃存flash中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果音，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪音和“金屬音”。</p><p><b>　　系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　語音錄放系統(tǒng)主

16、要是通過單片機來控制語音芯片ISD4004來實現(xiàn)語音的錄放的功能。在錄音模式下，語音信號，即聲波信號，通過麥克風(fēng)，將其轉(zhuǎn)換成電信號。但此時的電信號很微弱，需要經(jīng)放大電路，放大語音信號。由于電路中可能存在高頻分量，信號經(jīng)過帶通濾波器，以濾除語音頻帶以外的噪聲。最后，ISD4004采樣得到的語音信號相對“干凈”。在語音播放的模式下，單片機向ISD4004發(fā)送播放的地址和語音播放指令后，便可以播放相應(yīng)段的語音。為了使播放的語音依然“干凈”，本

17、系統(tǒng)依然設(shè)置了一個濾波電路。由于ISD4004不能驅(qū)動一塊喇叭，需要在濾波電路添加一個功率放大電路，在本系統(tǒng)中，采用的是LM386語音驅(qū)動電路。如圖2.1所示，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　硬件設(shè)計</b></p><p>　　89C2051單片機性能和引腳介紹</p&

18、gt;<p>　　AT89C2051是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機片內(nèi)含2K bytes的可反復(fù)可擦寫的只讀程序儲存器（PEROM）和128bytes的隨機存儲數(shù)據(jù)儲存器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性儲存技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲單元。</p><p>　　STC89C52是由深圳宏晶科技公司生產(chǎn)

19、的與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容的單片機。STC89C52單片機管腳如圖3.1所示，其主要功能特性表3.1所示。</p><p><b>　　圖3.1單片機管腳</b></p><p>　　表3.1 STC89C52單片機主要功能</p><p>　　STC89C52引腳具體介紹如下：</p><p>　

20、?、僦麟娫匆_（2根）</p><p>　　VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源</p><p>　　GND(Pin20)：接地線</p><p>　?、谕饨泳д褚_（2根）</p><p>　　XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端</p><p>　　XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端&

21、lt;/p><p><b>　?、劭刂埔_（4根）</b></p><p>　　RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。</p><p>　　ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號</p><p>　　PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號</p>&

22、lt;p>　　EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。</p><p>　?、芸删幊梯斎?輸出引腳（32根）</p><p>　　STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。</p><p>　　P0口（P

23、in39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7</p><p>　　P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7 </p><p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7 </p><p>　　P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0～P

24、3.7</p><p>　　語音信號功率放大電路</p><p>　　LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于錄音機和收音機之中。它是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器,主要應(yīng)用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下

25、，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，使得LM386特別適用于電池供電的場合。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。其雙列直插式封裝如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 LM386直插封裝</p><p>　　語音芯片ISD4004輸出的電壓只有毫伏級，難以驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。本系統(tǒng)采用采用LM386功率放大器，以提高揚聲器的驅(qū)動能力。有時喇叭放音會出現(xiàn)失真現(xiàn)象，這是可能是運放的

26、增益過高所致，需要在1腳和8腳之間加一個10uF電容或串聯(lián)一個10K電位器調(diào)整一下。</p><p>　　ISD4004語音芯片介紹</p><p>　　芯片性能簡述和引腳圖</p><p>　　ISD系列語音芯片是美國ISD公司推出的產(chǎn)品。該系列芯片采用多電平直接模擬存儲(Chip Corder)專利技術(shù)，聲音不需要A/D轉(zhuǎn)換和壓縮，每個采樣直接存儲在片內(nèi)的閃爍存

27、儲器中，避免了A/D轉(zhuǎn)換的誤差；能夠真實、自然地還原語音、音樂及效果聲；避免了一般固體錄音電路量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲[7]。ISD4000系列采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含晶體振蕩器、防混疊濾波器、平滑濾波器、自動靜噪、音頻功率放大器及高密度多電平閃爍存儲陣列等，只需要很少的外圍器件即可構(gòu)成一個完整的語音錄放系統(tǒng)。它的操作命令通過串行通信接口(SPI)或Microwire送入；采樣頻率可為4.0 Hz、5.3 Hz、6.4 Hz、8.

28、0 Hz，頻率越低，錄放時間越長，但音質(zhì)會有所下降；片內(nèi)信息存于閃爍存儲器中，可在斷電情況下保存100年(典型值)，反復(fù)錄音10萬次；器件工作電壓3 V，工作電流25～30 mA，音質(zhì)好，適用于移動電話及其他便攜式電子產(chǎn)品[8]。本設(shè)計使用的芯片型號為ISD4004-08，單片錄放時間為8分鐘。其芯片的引腳圖如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 ISD4004語音芯片引腳圖</p>&l

29、t;p>　　ISD4004芯片主要引腳描述</p><p>　?。?）電源:(VCCA,VCCD) 為使噪聲最小，芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線,并且分別引到外封裝的不同管腳上,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線,盡可能在靠近供電端處相連,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。</p><p>　　（2）地線:(VSSA,VSSD) 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。</p&

30、gt;<p>　?。?）同相模擬輸入(ANA IN+) 這是錄音信號的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。單端輸入時，信號由耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值32mV，耦合電容和本端的3KΩ電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅(qū)動時，信號最大幅度為峰峰值 16mV，為 ISD33000 系列相同。</p><p>　?。?）反相模擬輸入(ANA IN-) 差分驅(qū)動時，這是錄音信號的反相輸

31、入端。信號通過耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值16mV音頻輸出(AUDOUT) 提供音頻輸出，可驅(qū)動 5KΩ的負(fù)載。</p><p>　?。?）片選(SS)此端為低，即向該 ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。</p><p>　?。?）串行輸入(MOSI)，此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端，供ISD輸入。</p><

32、p>　　（7）串行輸出(MISO) ISD的串行輸出端。ISD未選中時，本端呈高阻態(tài)。</p><p>　　（8）串行時鐘(SCLK)ISD的時鐘輸入端，由主控制器產(chǎn)生，用于同步MOSI和MISO的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在 SCLK上升沿鎖存到ISD，在下降沿移出 ISD。</p><p>　?。?）中斷(/INT)本端為漏極開路輸出。ISD 在任何操作(包括快進)中檢測到 EOM 或 OV

33、F 時，本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用 RINT 指令讀取。OVF 標(biāo)志----指示 ISD 的錄、放操作已到達存儲器的末尾。EOM 標(biāo)志----只在放音中檢測到內(nèi)部的EOM標(biāo)志時，此狀態(tài)位才置1。</p><p>　?。?0）行地址時鐘(RAC) 漏極開路輸出。每個 RAC 周期表示 ISD 存儲器的操作進行了一行(ISD4004 系列中的存貯器共 2400 行)。該信

34、號 175ms 保持高電平，低電平為25ms?？爝M模式下，RAC 的218.75μs是高電平，31.25μs 為低電平。</p><p>　?。?1）外部時鐘(XCLK) 本端內(nèi)部有下拉元件。芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已調(diào)校，誤差在+1%內(nèi)。商業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi), 頻率變化在+2.25%內(nèi)。工業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi)，頻率變化在-6/+4%內(nèi)，此時建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度，可從本端輸入外

35、部時鐘(如前表所列)。由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定,故上述推薦的時鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要，因內(nèi)部首先進行了分頻。在不外接地時鐘時，此端必須接地。</p><p>　?。?2）自動靜噪(AMCAP) 當(dāng)錄音信號電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時,自動靜噪功能使信號衰弱，這樣有助于養(yǎng)活無信號(靜音)時的噪聲。通常本端對地接 1uF的電容，構(gòu)成內(nèi)部信號電平峰值檢測電路的一部分。檢出的峰值電平與內(nèi)

36、部設(shè)定的閾值作比較，決定自動靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點。大信號時，自動靜噪電路不衰減，靜音時衰減 6dB。1uF的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應(yīng)速度。本端接 VCCA 則禁止自動靜噪。</p><p><b>　　SPI協(xié)議</b></p><p>　　ISD4004工作于SPI串行接口。SPI協(xié)議是一個同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，協(xié)議假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK

37、的下降沿動作。對ISD4004而言，在時鐘上升沿鎖存MOSI引腳數(shù)據(jù)，而下降沿將數(shù)據(jù)送至MISO引腳，其時序圖如圖3.4所示。協(xié)議具體內(nèi)容如下：</p><p>　　（1）所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于SS下降沿；（2）SS在傳輸期間必須保持為低電平，在兩條指令之間保持為高電平；（3）數(shù)據(jù)在時鐘上升沿移入，在下降沿移出；（4）SS變低，輸入指令和地址之后，ISD才會開始錄放動作；（5）指令格式是10位地址碼加6位

38、控制碼；（6）ISD的任何操作(含快進)如果遇到EOM或OVF則產(chǎn)生一個中斷，該中斷狀態(tài)在下一個SPI周期開始時被清除；（7）使用讀指令會使中斷狀態(tài)為移出ISD的MISO引腳時，控制及地址數(shù)據(jù)也同步從MOSI移入；（8）所有操作在運行位(RUN)置1時開始，置0時結(jié)束；</p><p>　?。?）所有指令都在SS上升沿開始執(zhí)行。</p><p>　　圖3.4 ISD4004-08 S

39、PI通信工作時序圖</p><p><b>　　軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　總體方案</b></p><p>　　該設(shè)計的軟件部分包括語音程序，1602液晶顯示和按鍵控制三部分程序。語音程序主要包括驅(qū)動程序，1602液晶顯示部分包括顯示驅(qū)動程序，按鍵控制部分包括菜單的選擇，可以選擇錄音模式和放音模式。&l

40、t;/p><p>　　軟件設(shè)計采用的是Keil uVision4編程。Keil C51是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(jié)構(gòu)上、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易懂。Keil C51生成的目標(biāo)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。因此本設(shè)計采用C51編程語言。</p><p><b>

41、;　　程序流程圖</b></p><p><b>　　系統(tǒng)程序流程</b></p><p>　　如圖4.1所示，系統(tǒng)的流程圖。</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)的流程圖</p><p>　　單片機上電后，系統(tǒng)默認(rèn)進入錄音模式。錄音完成后，可以選擇相應(yīng)段的語音，按下播放按鍵就可以播放語音。當(dāng)按下復(fù)位選擇按鍵時

42、，系統(tǒng)就會切換成錄音模式。</p><p><b>　　子程序流程 </b></p><p>　　在錄音模式下，當(dāng)按下錄音鍵時，錄音提示燈點亮，松開按鍵，錄音模式結(jié)束，提示燈熄滅。放音模式下，直接按下放音鍵，無需長按。如圖4.2所示，錄放放音子程序。</p><p>　　圖4.2 錄放音子程序流程圖</p><p>&l

43、t;b>　　模塊說明</b></p><p>　　ISD4004驅(qū)動程序</p><p>　　（1）SPI串行發(fā)送函數(shù)</p><p>　　/********以下是SPI串行發(fā)送函數(shù)********/</p><p>　　void isd_send(uchar isdx)</p><p><b&

44、gt;　　{</b></p><p>　　uchar isx_counter;</p><p>　　SS=0; //ss=0,打開spi通信端</p><p><b>　　SCLK=0;</b></p><p>　　for(isx_counter=0;isx_counter<8;i

45、sx_counter++)//先發(fā)低位再發(fā)高位，依次發(fā)送。</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if((isdx&0x01)==1)</p><p><b>　　MOSI=1;</b></p><p><b>　　else</b></p&g

46、t;<p><b>　　MOSI=0;</b></p><p>　　isdx=isdx>>1;//8位數(shù)據(jù)右移一位</p><p><b>　　SCLK=1;</b></p><p>　　DelayUs(2);</p><p><b>　　SCLK=0;</

47、b></p><p>　　DelayUs(2);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　}單片機通過MOSI接口，通過串行的方式來發(fā)送八位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在是時鐘的上升沿移入，下降沿移出。在判斷數(shù)據(jù)0或1的采用相與的方式，如果相與條件符合，則MOSI輸出1,，否則輸出0。</p><p>　?。?

48、）向ISD4004語音芯片發(fā)送上電和掉電指令</p><p>　　/********以下是發(fā)送上電指令********/</p><p>　　void isd_powerup()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DelayUs(10);</p><p><b>

49、;　　SS=0;</b></p><p>　　isd_send(0x20);</p><p><b>　　SS=1;</b></p><p>　　DelayMs(50);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/********以下是發(fā)送掉電

50、指令函數(shù)********/</p><p>　　void isd_stopwrdn()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DelayUs(10);</p><p>　　isd_send(0x10);</p><p><b>　　SS=1;</b>&l

51、t;/p><p>　　DelayMs(50);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　閱讀ISD4004芯片手冊知，向語音芯片發(fā)送8位的指令，就能控制其上電與掉電，這應(yīng)用在錄放音的時序控制中。</p><p><b>　?。?）錄放音函數(shù)</b></p><p&

52、gt;　　/********以下是發(fā)送錄放音指令函數(shù)********/</p><p>　　void isd_play() //發(fā)送play指令</p><p><b>　　{</b></p><p>　　isd_send(0xf0);</p><p><b>　　SS=1;</b>&

53、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void isd_setplay(uchar adl,uchar adh)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DelayMs(1);</p><p>　　isd_send(adl); //發(fā)

54、送放音起始地址低位</p><p>　　DelayUs(2);</p><p>　　isd_send(adh); //發(fā)送放音起始地址高位</p><p>　　DelayUs(2);</p><p>　　isd_send(0xe0); //發(fā)送setplay指令字節(jié)</p><p><b>　　SS=1;&l

55、t;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　D4002不同的是，ISD4004內(nèi)部地址是16位的，分為高位和地位兩部分，在發(fā)送地址時，要先發(fā)送地位地址，然后再發(fā)送高位地址。</p><p>　　1602液晶底層驅(qū)動</p><p><b>　　1）LCD判忙程序</b&g

56、t;</p><p>　　/********以下是LCD忙碌檢查函數(shù)********/</p><p>　　unsigned char ReadStatusLCD(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LCD_Data = 0xFF;</p><p>　　LCD_

57、RS = 0;</p><p>　　LCD_RW = 1;</p><p>　　LCD_E = 0;</p><p>　　LCD_E = 0;</p><p>　　LCD_E = 1;</p><p>　　while (LCD_Data & Busy); //檢測忙信號 </p><p&g

58、t;　　return(LCD_Data);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　當(dāng)模塊在接受指令前，單片機必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部是否處于忙綠狀態(tài)，即讀取時LCD_Data需為0，方可接受新的指令；如果在送出一個指令前不檢查LCD_Data標(biāo)志位，或者延遲時間不夠長，會導(dǎo)致接收出錯。</p><p>　?。?）寫指令、寫數(shù)據(jù)

59、程序</p><p>　　/********以下是寫指令寄存器IR函數(shù)********/</p><p>　　void WriteCommandLCD(unsigned char WCLCD,BuysC) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (BuysC) ReadStatusLCD();

60、 //根據(jù)需要檢測忙</p><p>　　LCD_Data = WCLCD;</p><p>　　LCD_RS = 0;</p><p>　　LCD_RW = 0;</p><p>　　LCD_E = 0;</p><p>　　LCD_E = 0; //若晶振速度太高可以在這后加小的延時</p><

61、p>　　LCD_E = 1; //延時</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/********以下是寫寄存器DR函數(shù)********/</p><p>　　void WriteDataLCD(uchar WDLCD)</p><p><b>　　{</b></p&

62、gt;<p>　　ReadStatusLCD(); //檢測忙</p><p>　　LCD_Data = WDLCD;</p><p>　　LCD_RS = 1;</p><p>　　LCD_RW = 0;</p><p>　　LCD_E = 0; //若晶振速度太高可以在這后加小的延時</p><p>

63、　　LCD_E = 0; //延時</p><p>　　LCD_E = 1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　閱讀LCD1602芯片手冊知，通過向1602控制端LCD_RS、LCD_RW和LCD_EN寫不同的狀態(tài)，就可以選擇此時液晶是工作在寫指令模式下，還工作在寫數(shù)據(jù)的模式下。</p><p>

64、;<b>　　制作與調(diào)試</b></p><p>　　硬件電路的布線與焊接</p><p><b>　　總體特點</b></p><p>　　該系統(tǒng)所涉及的各部分硬件電路，總體的特點是：</p><p>　?。?）大部分的電容電阻采用貼片封裝，節(jié)約板材，減小成本；</p><p&

65、gt;　　（2）為了檢錯方便電路采用分模塊制作，即單片機控制模塊與語音模塊；</p><p>　?。?）在電路布局時，盡量合理安排空間，這樣可以減少跳線，從而美化硬件電路；</p><p>　　（4）為了減小單片機控制模塊的面積大小，以及考慮到二次利用，本系統(tǒng)中的串口采用獨立制作；</p><p>　　因此，應(yīng)合理布線，以降低焊接難度，降低出錯率，同時防止干擾。&l

66、t;/p><p>　　Altium designer軟件畫PCB</p><p>　　在本設(shè)計中，畫PCB要注意的一些地方。首先，在原理圖轉(zhuǎn)換成PCB之后，要不要急于連線，要把元器件的分裝擺放好，以減少跳線的麻煩。其次，元器件擺放好之后，接下去就是布線，布線時盡量不用自動布線，不要怕麻煩，要自己手動布線。在遵循一定的規(guī)則下，手動布線更加合理美觀。最后，線寬的設(shè)計比較重要，電源線和地線要盡量的寬

67、點。</p><p><b>　　焊接</b></p><p>　　焊接前應(yīng)熟悉各芯片的引腳，焊接時參照電路圖，仔細地連接引腳。按照以下原則進行焊接：</p><p>　?。?）先焊接各芯片的電源線和地線，這樣確保各芯片有正確的工作電壓；</p><p>　?。?）同類的芯片應(yīng)順序焊接，在一片焊接并檢查好之后，其他的同類

68、芯片便可以參照第一片進行焊接。這樣便可大大節(jié)省時間，也可降低出錯率。</p><p><b>　　調(diào)試</b></p><p>　　調(diào)試是一個重要環(huán)節(jié)，其包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。</p><p><b>　　硬件調(diào)試</b></p><p>　?。?）制作完電路之后，先不要馬上上電，要用萬用表測量每

69、一塊電路，確保每一根走線是連通的。最后要確保電源的正負(fù)極性的是否連接在一起，這很重要，因為短接的可能造成電流過大，燒毀電路，需要硬件重新制版，這也是禁止發(fā)生的。</p><p>　?。?）單片機的輸出端口，如果有接限流電阻，這個端口盡量不要作為其他控制端口。這是因為電流流過電阻，會有一部分的電壓落在電阻上，這樣本來應(yīng)該輸出高電平，結(jié)果輸出低電平，不能很好的控制其他器件。</p><p>　

70、?。?）硬件的制作盡量分模塊來做，這樣檢查更加容易方便。在本設(shè)計中分為單片機控制模塊、語音模塊、濾波模塊、還有下載程序的模塊。首先，把單片機模塊和下載器模塊調(diào)通，使得下載器能夠下載程序，單片機最小系統(tǒng)可以運行。其次，在測試語音模塊時候，在錄音模式下，使用示波器來檢測ISD4004語音的輸入端是否有語音波形。在放音模式下，同樣使用示波器，檢測語音芯片輸出端是否有語音波形。</p><p><b>　　軟件

71、調(diào)試</b></p><p>　　下面是一些在編寫的軟件的過程中遇到的問題和解決方案：</p><p>　?。?）數(shù)值轉(zhuǎn)換中的問題</p><p>　　disp_buf1[0]=count/10+0x30; // 取十位</p><p>　　count= count %10;</p><p>　　dis

72、p_buf1[1]=count+0x30; //取個位</p><p>　　如果語句按照以上方式編寫，會發(fā)現(xiàn)十位不能顯示這是因為count是全局變量，單獨對count求余，就會改變count值，解決方法如下：</p><p>　　disp_buf1[0]=count/10+0x30; // 取十位</p><p>　　disp_buf1[1]=coun

73、t%10+0x30; //取個位</p><p><b>　?。?）顯示的問題</b></p><p>　　開始的時候，液晶顯示函數(shù)沒有放在程序的合適的位置，導(dǎo)致顯示不完全或者顯示有重疊的現(xiàn)象。解決的方案，啟用一個定時器，讓顯示的函數(shù)放在定時器的中斷里，實時地顯示，這樣就不會出現(xiàn)以上的問題。</p><p>　　（3）錄音指令要遵循ISD4

74、004的時序</p><p>　　每次的錄放音，需要先發(fā)送錄放音指令，然后再發(fā)送地址，只有嚴(yán)格遵循時序圖，才能使ISD4004正常工作。</p><p><b>　　課程設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計達到了任務(wù)書上的要求，實現(xiàn)了單片機控制控制ISD4004的語音功能，而且具有模式選擇功能。系統(tǒng)的主要特點如下：</p>

75、<p>　　（1）單片機通過模擬SPI通信方式與ISD4004之間進行通信；</p><p>　　（2）單片機與1602液晶屏之間采用間接控制方式，首先給出1602液晶屏的驅(qū)動程序（寫數(shù)據(jù)、寫指令、讀數(shù)據(jù)），實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時更新等；</p><p>　?。?）系統(tǒng)中設(shè)置的三個按鍵，分別實現(xiàn)錄音、放音和復(fù)位功能，這樣增加了系統(tǒng)的靈活性，符合實際情況。</p><

76、p>　　本設(shè)計實現(xiàn)了畢業(yè)設(shè)計達到的技術(shù)指標(biāo)，具有錄放功能，最長可以錄音16分鐘。設(shè)計中采用分段錄音的方式，可錄制24段語音，并在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了語音播放溫度和語音時鐘的功能。進一步地，在日常生活中，可以應(yīng)用在家庭語音報警系統(tǒng)以及語音醫(yī)療之中。</p><p>　　從收集相關(guān)資料，方案的確定，硬件的制作，軟件的編寫，到最后的調(diào)試，在這個過程中遇到很多大大小小的問題，都一一克服。</p><

77、p>　　由于時間，水平和經(jīng)驗有限，在濾波方面和液晶顯示等方面仍有不足之處，有改進的余地，如帶通濾波器帶寬可以做的更加準(zhǔn)確，通頻帶更加穩(wěn)定。還需要在技術(shù)水平和可靠性方面進一步改進。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 高慧芳等.單片機原理及應(yīng)用技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2010.</p><p>　

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