基于單片機(jī)的數(shù)字化語(yǔ)言存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)論文題目：基于單片機(jī)的數(shù)字化語(yǔ)言存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)學(xué)院：電氣信息學(xué)院專業(yè)：班級(jí)：1301學(xué)號(hào)：xxxxxxxxxx學(xué)生姓名：xxx_________________導(dǎo)師姓名：xxxx_________完成日期：＿＿＿＿201x年6月5日＿＿＿＿誠(chéng)信聲明本人聲明：1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果；2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表過(guò)的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過(guò)的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。作者簽名：日期：年月日基于單片機(jī)的數(shù)字化語(yǔ)言存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)前言隨著生活節(jié)奏的日益加快，城市智能化建設(shè)的不斷發(fā)展，在智能儀器儀表和工業(yè)控制系統(tǒng)中增加語(yǔ)音錄放功能成為了極為普遍的現(xiàn)象。添加語(yǔ)音功能不僅使得機(jī)器更加“聰明”和人性化，還能讓使用者操作更加得心應(yīng)手。當(dāng)前把語(yǔ)音作為服務(wù)手段的行業(yè)越來(lái)越多，如電腦語(yǔ)音鐘、語(yǔ)音型數(shù)字萬(wàn)用表、移動(dòng)手機(jī)智能語(yǔ)音系統(tǒng)、叫號(hào)機(jī)、語(yǔ)音監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)、公交車報(bào)站器和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等?？梢哉f(shuō)，語(yǔ)音系統(tǒng)是社會(huì)生活和生產(chǎn)不可缺少的東西，它的發(fā)展是社會(huì)進(jìn)步的必然結(jié)果。第1章緒論1.1研究背景語(yǔ)音系統(tǒng)需要建立在硬件基礎(chǔ)之上，而其系統(tǒng)的控制核心一般是使用單片機(jī)。單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。它幾乎滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域：軍事領(lǐng)域的各類導(dǎo)航系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，各類工控企業(yè)的自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，各類智能IC卡，汽車的報(bào)警、導(dǎo)航、安全、娛樂(lè)系統(tǒng)，錄音、攝像機(jī)，全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)以及各類發(fā)生遙控玩具和電子寵物等等?？梢哉f(shuō)，單片機(jī)體現(xiàn)的是它強(qiáng)大的控制能力[1]。數(shù)字語(yǔ)音錄放技術(shù)是指利用數(shù)字化技術(shù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采集、處理、并且在一定存儲(chǔ)設(shè)備中進(jìn)行存儲(chǔ)，并可在需要時(shí)進(jìn)行輸出的過(guò)程。相對(duì)于模擬設(shè)備來(lái)說(shuō)，數(shù)字設(shè)備易于集成、小型化、成本更低，同時(shí)更為穩(wěn)定，且操作更為直接、方便，使得數(shù)字語(yǔ)音錄放系統(tǒng)目前在各種領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。例如監(jiān)控環(huán)境中使用的語(yǔ)音采集系統(tǒng)；再如家庭或?qū)W校中使用的語(yǔ)音復(fù)讀機(jī)等，都可看作是數(shù)字語(yǔ)音錄放系統(tǒng)的典型應(yīng)用。在對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的處理方面，常規(guī)方法是采用濾波器處理接收到的模擬語(yǔ)音信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，再由單片機(jī)控制存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。在需要輸出語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，亦可由單片機(jī)控制從存儲(chǔ)器中輸出，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，通過(guò)I\V變換成電壓信號(hào)，濾波后通過(guò)功放將語(yǔ)音信號(hào)輸出。但是這種方法的缺點(diǎn)是，輸出不穩(wěn)定，語(yǔ)音信號(hào)有雜音或者變音，這是模擬電路所不能避免的缺點(diǎn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以采用專用的語(yǔ)音芯片，利用其模擬信號(hào)技術(shù)直接存儲(chǔ)技術(shù)來(lái)解決上述問(wèn)題。語(yǔ)音芯片可以很方便的和單片機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合，其體積和重量也能符合單片機(jī)系統(tǒng)的要求。因此，基于單片機(jī)和語(yǔ)音芯片的語(yǔ)音系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。1.2研究現(xiàn)狀近年來(lái)，語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展可謂日新月異，新技術(shù)的出現(xiàn)為語(yǔ)音錄放系統(tǒng)的發(fā)展指引了新的方向。對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的前期采集、中期的處理從之前的對(duì)波形進(jìn)行編碼和壓縮轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的參數(shù)編碼和壓縮，從而大大減少了需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，節(jié)省了硬件存儲(chǔ)空間。舉例來(lái)說(shuō)，原始語(yǔ)音一般都是采用8KHz抽樣，16bits的線性PCM編碼進(jìn)行采集，在一般的系統(tǒng)中就直接將采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；而如果采用參數(shù)編碼對(duì)采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，存儲(chǔ)量則可以大大減少，當(dāng)需要恢復(fù)語(yǔ)音時(shí)，可利用編碼后的參數(shù)進(jìn)行合成，可以得到質(zhì)量令人滿意的結(jié)果。目前比較典型的語(yǔ)音器件有早些的ISD2560、ISD1420到現(xiàn)在的ISD4004、ISD1700，ISD系列是由美國(guó)ISD公司研發(fā)的專業(yè)語(yǔ)音處理芯片。芯片采用模擬信號(hào)直接存儲(chǔ)技術(shù)，將聲音信號(hào)直接寫(xiě)入存儲(chǔ)單元而不經(jīng)A/D或D/A轉(zhuǎn)換，所以使用ISD芯片能非常好的再現(xiàn)語(yǔ)音，可避免因一般固體語(yǔ)音電路的量化和壓縮所引起的量化噪聲和失真情況。另外芯片功能強(qiáng)大：即錄即放、語(yǔ)音可掉電保存、10萬(wàn)次的擦寫(xiě)壽命、手動(dòng)操作和CPU控制兼容、可多片級(jí)聯(lián)、無(wú)需開(kāi)發(fā)系統(tǒng)等等，確實(shí)給欲實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音功能的單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)人員提供了解決方案。現(xiàn)在市場(chǎng)上已有公司將以AT89C2051單片機(jī)與ISD語(yǔ)音芯片組成的語(yǔ)音組合板，用串口通信，芯片里固化有一些常用語(yǔ)音詞匯，用戶不需了解語(yǔ)音功能的工作原理，只需通過(guò)串口按一定協(xié)議發(fā)送代碼即可送出語(yǔ)音[2]。1.3發(fā)展前景未來(lái)語(yǔ)音存儲(chǔ)技術(shù)的革新主要是硬件技術(shù)（處理能力）以及語(yǔ)音編碼技術(shù)的進(jìn)步。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快，未來(lái)將向低功耗、微型化發(fā)展。以51為基礎(chǔ)的模式不會(huì)動(dòng)搖，但在容量和性能上將作出很大提高，而串行總線結(jié)構(gòu)可以使得單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單和規(guī)范。語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放技術(shù)的核心是語(yǔ)音編碼，它是現(xiàn)代語(yǔ)音技術(shù)的三大核心之一（語(yǔ)音識(shí)別、文本語(yǔ)音轉(zhuǎn)換、語(yǔ)音編碼）。在未來(lái)，實(shí)現(xiàn)速度在2.4~4.8Kbps的高質(zhì)量的加密方式。另一方面，將采用更先進(jìn)的技術(shù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理，減少存儲(chǔ)空間。而在整體的語(yǔ)音技術(shù)發(fā)面，智能語(yǔ)音將是未來(lái)發(fā)展的主要方向。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)和語(yǔ)音合成技術(shù)，將是未來(lái)的主導(dǎo)，他們將推動(dòng)語(yǔ)音技術(shù)向語(yǔ)境真實(shí)化和多模態(tài)化發(fā)展，但是面臨的核心技術(shù)也將越來(lái)越難。而在另一方面，未來(lái)數(shù)字化和信息化的聯(lián)系日益緊密，繼而影響科技進(jìn)步和現(xiàn)代化進(jìn)程。在現(xiàn)代社會(huì)，推動(dòng)時(shí)代發(fā)展的根本力量，仍然是信息化和科技進(jìn)步推動(dòng)的全球經(jīng)濟(jì)一體化。像語(yǔ)音存儲(chǔ)技術(shù)一樣的數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步，一方面能推動(dòng)人類社會(huì)的發(fā)展；另一方面，人類綜合能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提高，也會(huì)推動(dòng)數(shù)字信息化在更高領(lǐng)域里德創(chuàng)造。1.4設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的數(shù)字化語(yǔ)言存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，在保證語(yǔ)音質(zhì)量的前提下，能減少系統(tǒng)噪聲電平，增加自動(dòng)音量控制功能。語(yǔ)音存儲(chǔ)時(shí)間需要控制在10s以上。設(shè)計(jì)要求：閱讀相關(guān)資料，單片機(jī)、AD、DA及各存儲(chǔ)器選型；進(jìn)行硬件及軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行調(diào)試；寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)字化語(yǔ)言存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，完成硬件電路設(shè)計(jì)，畫(huà)出原理圖，編寫(xiě)相應(yīng)的程序，并進(jìn)行仿真試驗(yàn)調(diào)試。第2章數(shù)字錄音基本原理2.1聲音產(chǎn)生基本原理聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的，振動(dòng)發(fā)聲的物體稱為聲源。在空氣中，聲源的振動(dòng)會(huì)使周圍的空氣質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生一定的疏密變化，并以一定的速度傳播出去形成聲波。因此聲波是疏密波，也稱為縱波。包圍地球表面的大氣層，隨高度的不同而存在不同的大氣壓強(qiáng)。有聲音存在時(shí)，大氣壓強(qiáng)會(huì)有微弱的起伏變化，即在靜態(tài)大氣壓強(qiáng)上疊加了變化的分量，這個(gè)變化的分量稱為聲壓p，通常聲壓的大小用它的有效值P表示，單位是Pa。人耳剛好能聽(tīng)到的聲壓約為2×10-5Pa，在房間中大聲說(shuō)話，在相距1米處的聲壓約為0.05~0.1Pa。聲音在1秒間所傳播的距離稱為聲速c，單位是米/秒(m/s)，在室溫下，1個(gè)大氣壓的空氣中，聲速約為340m/s.當(dāng)聲源作周期性振動(dòng)，所發(fā)出的聲波也是做同樣的周期性振動(dòng)，聲源或聲波每秒鐘內(nèi)的振動(dòng)次數(shù)稱為聲音的頻率f，單位是赫茲Hz，人耳能聽(tīng)到的聲音頻率范圍是2OHz-20kHz[3]。單位時(shí)間內(nèi)穿過(guò)垂直聲波傳播方向單位面積的聲能稱為聲強(qiáng)，單位是瓦/平方米(W/m2)。人耳對(duì)聲振動(dòng)的感受，在頻率及聲壓級(jí)方面都有一定的范圍，在這個(gè)范圍以外的聲振動(dòng)人耳是聽(tīng)不到的。人耳能感覺(jué)到的聲振動(dòng)約在20Hz-20kHz之間，稱為可聽(tīng)聲。紊亂斷續(xù)或統(tǒng)計(jì)上隨機(jī)的聲音稱為噪聲，對(duì)于不需要的聲音也稱為噪聲。噪聲也用它的聲壓級(jí)dB數(shù)來(lái)表示它的大小，稱為噪聲級(jí)。在寂靜的環(huán)境里，人耳能分辨出輕微的聲音，但在嘈雜的環(huán)境中，這些輕微的聲音就被淹沒(méi)掉了。由于第一個(gè)聲音存在而使第二個(gè)聲音提高的現(xiàn)象稱為掩蔽效應(yīng)。掩蔽效應(yīng)對(duì)數(shù)字音頻編碼起到重要作用。2.2數(shù)字音頻技術(shù)基本概念模擬量是指在時(shí)間上和幅度上都是連續(xù)的量，聲波就是聲壓幅度隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬量，它由傳聲器轉(zhuǎn)換成聲頻信號(hào)后，也是時(shí)間和電壓幅度都連續(xù)變化的模擬信號(hào)。如果幅度只是一些特定值的階梯波，則是時(shí)間連續(xù)而幅度不連續(xù)的信號(hào)。幅度連續(xù)而時(shí)間不連續(xù)的信號(hào)是脈沖幅度(PAM)調(diào)制信號(hào)。時(shí)間和幅度都不連續(xù)的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)。從模擬磁帶錄音機(jī)和數(shù)字磁帶錄音機(jī)的比較來(lái)看，模擬錄音存在很多缺點(diǎn):（1）在錄音、編輯和放音過(guò)程中混入的各種噪音不能被分離出來(lái)，形成對(duì)信號(hào)的損傷。（2）錄音媒體的信噪比可成為記錄信號(hào)信噪比的一部分。（3）錄音磁頭、放音磁頭等呈現(xiàn)的非線性會(huì)使記錄的信號(hào)也呈現(xiàn)非線性。（4）驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的不穩(wěn)定會(huì)造成抖晃。數(shù)字錄音是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行記錄的。對(duì)于需要多次轉(zhuǎn)接、復(fù)制的模擬錄音，每轉(zhuǎn)接、復(fù)制一次，信號(hào)的質(zhì)量下降程度就要累加一次，而數(shù)字錄音就沒(méi)有這一問(wèn)題。數(shù)字錄音具有下列優(yōu)占。（1）數(shù)字化的標(biāo)準(zhǔn)(取樣頻率、量化比特?cái)?shù))確定以后，性能的界限也就確定了，性能是穩(wěn)定的。（2）錄音是以“0”或“1”數(shù)字進(jìn)行的，放音時(shí)，只需判斷出“0”或“1”，即判斷脈沖“有”“無(wú)”即可，因而記錄媒體的信噪比與放音信噪比無(wú)直接的關(guān)系。（3）許多器件不需要具有線性。（4）驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定，由于時(shí)鐘脈沖信號(hào)和存儲(chǔ)器的作用，不會(huì)造成晃。圖2-22.3語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程由于音頻信號(hào)是一種連續(xù)變化的模擬信號(hào)，而計(jì)算機(jī)只能處理和記錄二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，因此，由自然音源而得的音頻信號(hào)必須經(jīng)過(guò)一定的變化和處理，變成二進(jìn)制數(shù)據(jù)后才能送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行再編輯和存貯。PCM（PulseCodeModulation）脈沖編碼調(diào)制是一種模數(shù)轉(zhuǎn)換的最基本編碼方法。它把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換，它主要包括：（1）取樣：在時(shí)間軸上對(duì)信號(hào)數(shù)字化；（2）量化：在幅度軸上對(duì)信號(hào)數(shù)字化；（3）編碼：按一定格式記錄采樣和量化后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。編碼的過(guò)程首先用一組脈沖采樣時(shí)鐘信號(hào)與輸入的模擬音頻信號(hào)相乘，相乘的結(jié)果即輸入信號(hào)在時(shí)間軸上的數(shù)字化。然后對(duì)采樣以后的信號(hào)幅值進(jìn)行量化。最簡(jiǎn)單的量化方法是均衡量化，這個(gè)量化的過(guò)程由量化器來(lái)完成。對(duì)經(jīng)量化器A/D變換后的信號(hào)再進(jìn)行編碼，即把量化的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼組，就得到了離散的二進(jìn)制輸出數(shù)據(jù)序列x(n)，n表示量化的時(shí)間序列，x(n)的值就是n時(shí)刻量化后的幅值，以二進(jìn)制的形式表示和記錄[4]。2.3.1取樣取樣定律模擬聲頻信號(hào)可用幅度對(duì)時(shí)間的關(guān)系來(lái)表示，將模擬信號(hào)的幅度以一定的時(shí)間間隔取得樣值，稱為取樣(或采樣、抽樣)。取樣的時(shí)間間隔稱為取樣周期，每秒內(nèi)取樣的次數(shù)稱為取樣頻率。根據(jù)取樣定理，當(dāng)取樣頻率fs為被取樣信號(hào)最高頻率fh的兩倍時(shí)，則被取樣信號(hào)可以被恢復(fù)，即fs≥2fh。（2）取樣頻率取樣頻率的選取應(yīng)考慮以下兩點(diǎn):1）聲頻信號(hào)的最高頻率;2）防混疊低通濾波器的截止特性。數(shù)字音頻的質(zhì)量與采樣頻率和量化精度有關(guān)，數(shù)字音頻可分為以下幾個(gè)質(zhì)量等級(jí)：由于本系統(tǒng)錄音的對(duì)象是人說(shuō)話時(shí)的語(yǔ)音，人的語(yǔ)音頻率大概在300Hz至3.4KHz之間，根據(jù)取樣定理，采樣頻率應(yīng)該高于6.8KHz，從表3.1可以看出，普通語(yǔ)音選取的是8KHz，但為了提高聲音的保真度，減少濾波實(shí)現(xiàn)的難度，同時(shí)與微機(jī)的錄音頻率最大程度地接近，所以系統(tǒng)選取采樣頻率為11.025KHz。信號(hào)類型頻率范圍（Hz）采樣頻率（KHz）量化精度（位）電話語(yǔ)音2000~340088寬帶音頻50~70001616調(diào)頻廣播20~15K37.816高質(zhì)量音頻20~20K44.1163）混疊的防止經(jīng)過(guò)取樣后，原信號(hào)的頻譜分布要有改變。如果取樣頻率小于信號(hào)最高頻率的兩倍，或信號(hào)的實(shí)際最高頻率超過(guò)了fh，則會(huì)產(chǎn)生頻譜混疊現(xiàn)象，以后就無(wú)法將原信號(hào)復(fù)原，并且出現(xiàn)混疊噪聲。為了將聲頻信號(hào)嚴(yán)格限制在fh以下，應(yīng)先讓原信號(hào)通過(guò)一個(gè)高頻截止頻率為fh的低通濾波器后再進(jìn)行取樣。4）取樣保持電路取樣保持電路是在A/D變換器之前，為使取樣保持一定時(shí)間而設(shè)的。由于A/D變換器的轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間才能完成，而輸入的模擬信號(hào)是不斷變化的，因此取樣值必須保持一定時(shí)間。5）取樣產(chǎn)生的孔徑效應(yīng)取樣定理所敘述的由取樣的PAM信號(hào)可以完全恢復(fù)原模擬信號(hào)是有條件的，即取樣脈沖的寬度(即脈沖所占時(shí)間)應(yīng)為無(wú)限小，但實(shí)際的取樣脈沖都有一定的寬度，這就會(huì)使恢復(fù)的模擬信號(hào)的高頻特性產(chǎn)生失真，這種效應(yīng)稱為孔徑效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)取樣脈沖寬度為取樣周期的1/4時(shí)，孔徑效應(yīng)所產(chǎn)生的高頻損失約為0.2dB,人耳對(duì)它不能察覺(jué)到，不會(huì)成為問(wèn)題。2.3.2量化將模擬信號(hào)的取樣值，經(jīng)“四舍五入”的方法轉(zhuǎn)換成一種數(shù)字信號(hào)的過(guò)程稱為量化。在數(shù)字語(yǔ)音技術(shù)中，我們采用二進(jìn)制表示一個(gè)數(shù)，即用“1”“0”來(lái)表示一個(gè)數(shù)，逢2進(jìn)1，用電路的接通和斷開(kāi)即可實(shí)現(xiàn)。采用二進(jìn)制時(shí)的有效位數(shù)稱為比特?cái)?shù)或位數(shù)，在進(jìn)行舍入運(yùn)算的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生舍入誤差。由取樣定理知道，如果取樣頻率能滿足這個(gè)定理，就會(huì)完全恢復(fù)原波形，但要真正完全恢復(fù)原波形，則需要無(wú)窮多位數(shù)。在通常的數(shù)字系統(tǒng)中，每個(gè)取樣點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生舍入誤差，并且存在與這種舍入誤差相應(yīng)的失真和噪聲，稱為量化噪聲或量化失真。量化階梯數(shù)，或量化級(jí)數(shù)，是指量化所能取值的數(shù)目。以二進(jìn)制量化時(shí)，位數(shù)越多，量化階梯數(shù)也就越多，16位的量化階梯數(shù)為65536個(gè)，量化誤差己很小。對(duì)于量化階梯相等的量化方法稱為線性量化或均勻量化，不相等則稱為非線性量化或不均勻量化。均勻量化的量化噪聲也是恒值，因此信號(hào)幅度大時(shí)，信噪比高;信號(hào)幅度小時(shí)，信噪比低，噪聲較明顯。非均勻量化在信號(hào)幅度小的時(shí)候，量化階梯高度也小，信噪比可以較好。信號(hào)幅度大的部分，量化階梯高度也大，雖然量化噪聲大，但由于人耳的掩蔽效應(yīng)，對(duì)信號(hào)幅度大時(shí)增大的噪聲會(huì)感覺(jué)不出來(lái)。由表2.1可以看出，對(duì)于普通語(yǔ)音，量化精度選取8位就可以滿足數(shù)字化語(yǔ)音質(zhì)量的要求，因此本系統(tǒng)的量化位數(shù)就選取8位[5]。量化比特?cái)?shù)M越大，信噪比越好。量化噪聲是均勻分布在0-fs/2的頻帶中，另外量化噪聲的振幅為常數(shù)，它等于△，不隨信號(hào)大小而改變，因而當(dāng)信號(hào)很大時(shí)，系統(tǒng)的信噪比很高;但當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，則量化噪聲對(duì)系統(tǒng)的音質(zhì)影響就將十分明顯。量化噪聲的減低對(duì)于量化噪聲可采用在信號(hào)中加給高頻抖動(dòng)信號(hào)的方法，量化后，再減去高頻抖動(dòng)信號(hào)，而使量化噪聲白噪聲化。量化噪聲隨量化比特?cái)?shù)增大而相應(yīng)減小，但不能減為零。量化噪聲是不同于白噪聲(即等帶寬能量相等的噪聲)的一種高頻噪聲，它是由比較少的孤立頻譜重疊而成的噪聲。因此在聽(tīng)感上與白噪聲不同，是一種較粗糙的、刺耳的、稱為顆粒性噪聲的聲音。可以將一種稱為高頻脈動(dòng)的、與量化階梯高度相等的小振幅白噪聲與信號(hào)重疊，經(jīng)量化后，顆粒性噪聲即被白噪聲化，使聽(tīng)感變好。理論上將與量化階梯高度v相等的均勻分布的高頻抖動(dòng)在量化前先與信號(hào)相重疊，量化后再將高頻抖動(dòng)除去，量化噪聲就成為寬度為V、電功率v2/12的均勻分布的白噪聲。另外，還可由過(guò)取樣減低量化噪聲，利用非均勻量化的輸入輸出特性也可減低量化噪聲。2.4濾波和頻譜分析(1)采樣定理在進(jìn)行模擬/數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，當(dāng)采樣頻率最大值大于信號(hào)中最高頻率fmax的2.56倍時(shí)，即：fs.max>=2.56fmax,則采樣之后的數(shù)字信號(hào)完整地保留了原始信號(hào)中的信息。(2)采樣頻率采樣頻率是指計(jì)算機(jī)每秒鐘采集多少個(gè)聲音樣本，采樣頻率越高，即采樣的間隔時(shí)間越短，則在單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對(duì)聲音波形的表示也越精確。只有采樣頻率高于聲音信號(hào)最高頻率的兩倍時(shí)，才能把數(shù)字信號(hào)表示的聲音還原成為原來(lái)的聲音。程序中采用44.1kHz采樣頻率。(3)語(yǔ)音的錄入與打開(kāi)在MATLAB中，[y,fs,bits]=wavread('Blip',[N1

N2]);用于讀取語(yǔ)音，采樣值放在向量y中，fs表示采樣頻率(Hz)，bits表示采樣位數(shù)。[N1

N2]表示讀取從N1點(diǎn)到N2點(diǎn)的值。

X=wavrecord(t,fs,ch);用來(lái)采集聲音；t表示錄音時(shí)間，fs采樣頻率，ch聲道。(4)

時(shí)域信號(hào)的FFT分析FFT即為快速傅氏變換，是離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對(duì)離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)獲得的。

在MATLAB的信號(hào)處理工具箱中函數(shù)FFT和IFFT用于快速傅立葉變換和逆變換。函數(shù)FFT用于序列快速傅立葉變換，其調(diào)用格式為y=fft(x)，其中，x是序列，y是序列的FFT，x可以為一向量或矩陣，若x為一向量，y是x的FFT且和x相同長(zhǎng)度；若x為一矩陣，則y是對(duì)矩陣的每一列向量進(jìn)行FFT。如果x長(zhǎng)度是2的冪次方，函數(shù)fft執(zhí)行高速基－2FFT算法，否則fft執(zhí)行一種混合基的離散傅立葉變換算法，計(jì)算速度較慢。函數(shù)FFT的另一種調(diào)用格式為y=fft(x,N)，式中，x，y意義同前，N為正整數(shù)。函數(shù)執(zhí)行N點(diǎn)的FFT，若x為向量且長(zhǎng)度小于N，則函數(shù)將x補(bǔ)零至長(zhǎng)度N；若向量x的長(zhǎng)度大于N，則函數(shù)截短x使之長(zhǎng)度為N；若x

為矩陣，按相同方法對(duì)x進(jìn)行處理[6]。2.5數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理數(shù)字濾波是數(shù)字信號(hào)分析中最重要的組成部分之一，與模擬濾波相比，它具有精度和穩(wěn)定性高、系統(tǒng)函數(shù)容易改變、靈活性強(qiáng)、便于大規(guī)模集成和可實(shí)現(xiàn)多維濾波等優(yōu)點(diǎn)。在信號(hào)的過(guò)濾、檢測(cè)和參數(shù)的估計(jì)等方面，經(jīng)典數(shù)字濾波器是使用最廣泛的一種線性系統(tǒng)。

數(shù)字濾波器的作用是利用離散時(shí)間系統(tǒng)的特性對(duì)輸入信號(hào)波形(或頻譜)進(jìn)行加工處理，或者說(shuō)利用數(shù)字方法按預(yù)定的要求對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換。2.6總體方案論證利用單片機(jī)及其外圍硬件電路（如A/D、D/A、存儲(chǔ)器等），就能完成語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化處理，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的存儲(chǔ)與回放，及單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的語(yǔ)音提示報(bào)警及語(yǔ)音提示操作。但是語(yǔ)音信號(hào)容易受到外界干擾而失真，并且信號(hào)的壓縮存儲(chǔ)比較復(fù)雜，硬件電路不宜調(diào)試。圖2-6直接采用單片機(jī)AT89C52與專用的語(yǔ)音處理芯片ISD2560設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的分段錄取、組合回放。語(yǔ)音信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，存儲(chǔ)方便，調(diào)試簡(jiǎn)單，還可以作為語(yǔ)音服務(wù)的子系統(tǒng)。所以，選擇此方案。第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要可分為三個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制部分、語(yǔ)音錄放部分和鍵盤輸入部分，采用52單片機(jī)作為主控制芯片，利用ISD2560實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放，簡(jiǎn)單易行且控制方便。

系統(tǒng)采用的微控制器是美國(guó)

ATMEL

公司生產(chǎn)的低電壓，高性能

CMOS

8

位單片機(jī)，片內(nèi)含

8k

bytes

的可反復(fù)擦寫(xiě)的

Flash

只讀程序存儲(chǔ)器和

256

bytes

的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用

ATMEL

公司的高密度、非易失性存技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)

MCS-51指令系統(tǒng)及

8052

產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用

8

位中央處理器（CPU）和

Flash

存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大

AT89C52

單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合[7]。

該單片機(jī)的

P1

口是一個(gè)雙向

I/O

口，其中

P1.2~P1.7口內(nèi)部提供了上拉電阻，P1.0、P1.1需外部上拉。P1.0、

P1.1同時(shí)也是片內(nèi)精密比較器的正輸入端（AIN0）和負(fù)輸入端（AIN1）。P3口是

7個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向口。

數(shù)碼語(yǔ)音芯片選用的是ISD2500系列單片語(yǔ)音錄放集成電路ISD2560，它具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無(wú)須專用的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。

ISD2560

與單片機(jī)

AT89C52

的接口電路以及外圍電路如圖5-1所示。單片機(jī)的

P0口、P2.0和

P2.1分別與

ISD2560

的地址線相連，用以設(shè)置語(yǔ)音段的起始地址。P2.3~P2.5

用以控制錄放音狀態(tài)。硬件總電路圖如3-2所示：圖3-03.1單片機(jī)AT89C52AT89C52

是美國(guó)ATMEL

公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS

8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k

bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256

bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL

公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。

主要性能參數(shù)：

·與MCS—51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容

·8k字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash

閃速存儲(chǔ)器

·1000

次擦寫(xiě)周期

·全靜態(tài)操作：0Hz—24MHz

·三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器

·256×8字節(jié)內(nèi)部RAM

·32個(gè)可編程I/O口線

·3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

·8個(gè)中斷源

·可編程串行UART

通道

·低功耗空閑和掉電模式功能特性概述：

AT89C52

提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash

閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O

口線,3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM

中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位[8]。引腳功能說(shuō)明：

圖3-SEQ圖\*ARABIC\s31·P0

口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，

也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。

·P1-P3

口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8

位雙向I/O

口。P3口除了作為一般的I/O

口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表3-1所示：端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外中斷0）P3.3TNT1（外中斷1）P3.4T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）P3.5T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）·RST：復(fù)位輸入·ALE/PROG：地址鎖存允許端

·PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。

·EA/VPP：外部訪問(wèn)允許。

·XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。

·XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.2語(yǔ)音芯片ISD2560簡(jiǎn)介ISD系列語(yǔ)音芯片進(jìn)行錄音可具有音質(zhì)自然、單片存儲(chǔ)、反復(fù)錄放、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。一塊

ISD

芯片上集成有麥克風(fēng)前置放大器（AMP）、自動(dòng)增益控制電路（AGC）、抗混淆和平滑濾波器、模擬存儲(chǔ)陣列、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器、控制接口和內(nèi)部精確的參考時(shí)鐘，加上外部元件（液晶、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、開(kāi)關(guān)和少數(shù)電阻、電容），再加上電源即可組成最簡(jiǎn)單語(yǔ)音系統(tǒng)[9]。

ISD2560語(yǔ)音芯片是美國(guó)ISD公司較為成熟的語(yǔ)音錄放產(chǎn)品。它是一種永久記憶型語(yǔ)音錄放電路，錄音時(shí)間達(dá)60s，可重復(fù)錄放10余萬(wàn)次。芯片采用多電平模擬量直接存儲(chǔ)專利技術(shù)，無(wú)需外圍的A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路。每個(gè)采樣數(shù)據(jù)值直接由芯片自動(dòng)存儲(chǔ)在片內(nèi)ROM單元中，播放時(shí)直接將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，所以它能十分真實(shí)地再現(xiàn)人聲、音樂(lè)、語(yǔ)調(diào)和聲效，可避免一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。ISD2560集成度較高，內(nèi)部有前置放大器、自動(dòng)增益控制、內(nèi)部時(shí)鐘、定時(shí)器、采樣時(shí)鐘、濾波器、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和480K的EEPROM等。各引腳的主要功能說(shuō)明如下：圖3-SEQ圖\*ARABIC\s32A0/M0~A6/M6、A7~A9：地址線，ISD器件可以實(shí)現(xiàn)1～600段錄放語(yǔ)音功能，每段錄放音都有一個(gè)起始端，該起始地址的選擇由A0~A9確定。當(dāng)A8、A9同時(shí)為高電平時(shí)可以選擇工作模式。

AUX

IN：當(dāng)CE和RP/為高，放音不進(jìn)行，或處于放音溢出狀態(tài)時(shí)，本端的輸入信號(hào)通過(guò)內(nèi)部功放驅(qū)動(dòng)喇叭輸出端。

VSSD、

VSSA：數(shù)字地和模擬地，這兩腳最好在引腳焊盤上相連。

SP+、SP-：揚(yáng)聲器輸出。

VCCA、VCCD：模擬電源、數(shù)字電源，盡可能在靠近供電端處相連。

MIC：本端連至片內(nèi)前置放大器，外接話筒應(yīng)通過(guò)串聯(lián)電容耦合到本端，耦合電容值和本端的10KΩ輸入電阻。

MIC

REF：本端是前置放大器的反向輸入。當(dāng)以差分形式連接話筒時(shí)，可減小噪聲，提高共模抑制比。

AGC：AGC動(dòng)態(tài)調(diào)整前置增益以補(bǔ)償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量時(shí)失真都能保持最小。響應(yīng)時(shí)間取決于本端的5KΩ輸入阻抗外接的對(duì)地電容的時(shí)間常數(shù)。釋放時(shí)間取決于本端外接的并聯(lián)對(duì)地電容和電阻的時(shí)間常數(shù)。470KΩ和4.7uF的標(biāo)稱值在絕大多數(shù)場(chǎng)合下可獲得滿意的效果。

ANA

IN：芯片錄音信號(hào)輸出端，它通過(guò)外接電容與話筒的ANA

OUT端相連接。

ANA

OUT：前置放大器的輸出，前置電壓增益取決于AGC端電平。

OVF：芯片處于存儲(chǔ)空間末尾時(shí)本端輸出低電平脈沖表示溢出，之后狀態(tài)隨CE端變化，直至PD端變?yōu)楦唠娖健?/p>

CE：當(dāng)?shù)碗娖接行r(shí)（而且PD為低），允許語(yǔ)音芯片進(jìn)行錄放操作。芯片在本端的下降沿鎖存地址線和RP/端的狀態(tài)。

PD：當(dāng)該端為高電平時(shí)，芯片停止工作，且不耗電，芯片發(fā)生溢出，即OVF端輸出低電平后，本端口短暫變高電平。只有復(fù)位芯片，才能使之再次工作。

EOM：EOM是在錄音時(shí)由芯片自動(dòng)插入到語(yǔ)音信息的結(jié)尾作為結(jié)束的標(biāo)志。當(dāng)放音時(shí)，一遇到EOM，本端口即刻輸出低電平脈沖。芯片內(nèi)部會(huì)檢測(cè)電源電壓以維護(hù)信息的完整性，當(dāng)電壓低于3.5V時(shí)，本端變低，芯片只能放音。

XCLK：外部時(shí)鐘輸入端。本端內(nèi)部有下拉元件，不用時(shí)應(yīng)接地。

RP/：本端口狀態(tài)在CE的下降沿鎖存。為高電平時(shí)選擇放音，為低電平時(shí)選擇錄音。錄音時(shí)，由地址端提供起始地址，錄音持續(xù)到CE或PD變高，或內(nèi)存空間溢出；如果是前一種情況，芯片自動(dòng)在錄音結(jié)束處寫(xiě)入EOM標(biāo)志，說(shuō)明錄音結(jié)束。放音時(shí)由地址端提供起始地址，放音直至遇到EOM停止標(biāo)志。如果CE一直為低，或芯片工作在某些操作模式，放音會(huì)忽略EOM，繼續(xù)進(jìn)行下去。

由于ISD2560內(nèi)置了若干種操作模式，因而可用最少的外圍器件實(shí)現(xiàn)最多的功能。操作模式也由地址端控制，當(dāng)最高兩位（A8、A9）都為1時(shí)，其它地址端置高可選擇某個(gè)（或某幾個(gè)）特定模式。因此操作模式和直接尋址相互排斥。具體操作模式如表2-3所示。操作模式可由微控制器也可由硬件實(shí)現(xiàn)。使用操作模式時(shí)需要注意兩點(diǎn)：(1)任何操作模式都是從0地址開(kāi)始，隨著不同操作模式，繼而對(duì)應(yīng)相應(yīng)的地址。當(dāng)系統(tǒng)錄音轉(zhuǎn)為放音或進(jìn)入省電狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。當(dāng)CE變低且最高兩地址位同為高時(shí)，執(zhí)行操作模式。這種操作模式將一直有效，直到CE再次由高變低，芯片重新鎖存當(dāng)前的地址/模式端電平并執(zhí)行相應(yīng)的操作為止。(2)操作模式位不加鎖定，可以在MSB（A8、A9）地址位為高電平時(shí)，CE電平變低的任何時(shí)間執(zhí)行操作模式操作。如果下一片選周期MSB（A8、A9）地址位中有一個(gè)(或兩個(gè))變?yōu)榈碗娖剑瑒t執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來(lái)設(shè)定的操作模式狀態(tài)將丟失。第4章主程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中單片機(jī)控制語(yǔ)音芯片錄放的程序主要是單片機(jī)對(duì)ISD2560芯片的控制字的寫(xiě)入，程序流程圖如圖所示:圖4-0ISD2560

雖然提供了地址輸入線，但它的內(nèi)部信息段的地址卻無(wú)法讀出，需要采用直接尋址模式進(jìn)行尋址。其實(shí)現(xiàn)方式有兩種：一是由于ISD2560

的地址分辨率為100

ms，所以可用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器定時(shí)為100

ms，然后再利用計(jì)數(shù)器對(duì)單片機(jī)定時(shí)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值為語(yǔ)音段所占用的地址單元，該方式能充分利用ISD2560

內(nèi)部的EEPROM，在字段較多時(shí)可利用該方法；二是語(yǔ)音字段如果較少，則可根據(jù)每一字段的內(nèi)容多少，直接分配地址單元。一般按每秒說(shuō)3個(gè)字計(jì)算，60s可說(shuō)180個(gè)字，再根據(jù)ISD2560的地址分辨率為100ms，即可計(jì)算出語(yǔ)音段所需的地址單元數(shù)。本系統(tǒng)完成的是語(yǔ)音單段錄放的功能，可不必采用直接尋址模式，而是設(shè)置A8、A9和A6的電平為高，利用按鈕控制操作模式完成對(duì)單段語(yǔ)音信號(hào)的錄放即可。在這種模式下，語(yǔ)音存儲(chǔ)的起始地址默認(rèn)從0開(kāi)始。[10]程序首先是系統(tǒng)的初始化，設(shè)置P1的狀態(tài)使得語(yǔ)音芯片處于按鍵控制的操作模式下。后將PD端置為0，芯片啟動(dòng)。再置PR端為0，設(shè)置芯片在錄音狀態(tài)。此后循環(huán)掃描RECORD和PLAY鍵按下的狀態(tài)。RECORD鍵按下后，進(jìn)入錄音模式，調(diào)用錄音子程序開(kāi)始錄音。PLAY鍵按下后，進(jìn)入放音狀態(tài)，調(diào)用放音子程序開(kāi)始放音。放音結(jié)束后，PD端置1，芯片停止工作。4.1錄音子程序圖4-1錄音鍵按下后，置CE端為低電平，芯片開(kāi)始錄音。然后一直掃描RECORD所表示的錄音按鍵是否松開(kāi)，若按鍵松開(kāi)，則置CE端為高電平，錄音結(jié)束。程序段如下：RECORD:MOVR7,#00HMOVP1,#00HCLRP3.4;ISD2560地址初始化CLRP3.5CLRP3.2CLRP3.0;設(shè)置為錄音狀態(tài)LOOP:JBP3.7,LOOP錄音鍵按下否？INCR7CALLPRESSLJMPLOOPPRESS:CJNER7,#1,NEXT1MOVP1,#00H;送字段1起始地址CLRP3.4CLRP3.5LCALLRECORDJMPBACKNEXT1:CJNER7,#2,NEXT2MOVP1,#20H;送字段2起始地址CLRP3.4CLRP3.5LCALLRECORDJMPBACKNEXT2:CJNER7,#3,NEXT3MOVP1,#40H;送字段3起始地址CLRP3.4CLRP3.5LCALLRECORDJMPBACKNEXT3:CJNER7,#4,NEXT4MOVP1,#60H;送字段4起始地址CLRP3.4CLRP3.5LCALLRECORDJMPBACKNEXT4:CJNER7,#5,BACKMOVR7,#00HMOVP1,#80H;送字段5起始地址CLRP3.4CLRP3.5LCALLRECORDBACK:RETRECORD:CLRP3.3;/CE端為低，開(kāi)始錄音JNBP3.7,$SETBP3.3RETJMPSTART4.2放音子程序圖4-2放音鍵按下后，置PR端為1，進(jìn)入放音狀態(tài)。將CE端置為低電平，啟動(dòng)播放。播放過(guò)程中等待語(yǔ)音段結(jié)束信號(hào)EOM，當(dāng)EOM=0時(shí)，提示語(yǔ)音信號(hào)結(jié)束。返回主程序并進(jìn)行下一步操作。放音程序段如下：BEGIN:SETB20H.0;置放音標(biāo)志SETBP3.0;置放音狀態(tài)MOVP1,#00H;ISD2560地址初始化CLRP3.4CLRP3.5MOVR0,2FH;放音起始地址送R0LOOP1:JB20H.0,LOOP1LCALLPLAY;20H.0=0調(diào)放音程序JMPLOOP1PLAY:INCR0LCALLFIND調(diào)查找播放地址子CJNER0,#5,OUTMOVR0,#2FHOUT:RETFIND:MOVA,@R0;查找播放語(yǔ)音地址CJNEA,#1,PNEX1MOVP1,#00H;若A=#1放第一段CLRP3.4CLRP3.5CALLSOUNDAJMPSHOW1JMPPBACKPNEX1:CJNEA,#2,PNEX2MOVP1,#20H;若A=#2放第二段CLRP3.4CLRP3.5CALLSOUNDAJMPSHOW2JMPPBACKPNEX2:CJNEA,#3,PNEX3MOVP1,#40H;若A=#3放第三段CLRP3.4CLRP3.5CALLSOUNDAJMPSHOW3JMPPBACKPNEX3:CJNEA,#4,PNEX4MOVP1,#60H;若A=#4放第四段CLRP3.4CLRP3.5CALLSOUNDAJMPSHOW4JMPPBACKPNEX4:CJNEA,#5,PBACKMOVP1,#80H;若A=#5放第五段CLRP3.4CLRP3.5CALLSOUNDAJMPSHOW5PBACK:RETSOUND:CLRP3.3；/CE端形成一負(fù)脈沖啟動(dòng)播放NOP;NOPSETBP3.3TURN1:JBP3.1,TURN1等待語(yǔ)音段結(jié)束信號(hào)TURN2:JNBP3.1,TURN2；等待EOM信號(hào)的上升沿RETJMPSTART系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果5.1系統(tǒng)調(diào)試（1）按硬件電路設(shè)計(jì)圖焊接實(shí)物：圖5-1.1圖5-1.2用KEIL軟件將程序燒入單片機(jī)中：圖5-1.3（3）接通電源，按下開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)電源指示燈亮，電路顯示正常并開(kāi)始工作：圖5-1.4按下錄音鍵不放錄音指示燈亮，系統(tǒng)鍵入錄音狀態(tài)，將音源對(duì)著MIC進(jìn)行錄音：圖5-1.5錄音結(jié)束后，按下放音鍵放音指示燈亮，系統(tǒng)開(kāi)始放音：圖5-1.65.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)測(cè)試，整個(gè)系統(tǒng)錄音時(shí)間可達(dá)60s，錄放音操作簡(jiǎn)單方便，聲音輸出較清晰，音質(zhì)較好，無(wú)明顯雜音。整個(gè)系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單明了，無(wú)需過(guò)多元器件即可正常工作，因此具有良好的實(shí)用性，可用于生活生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域。結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為核心部件，結(jié)合專用的語(yǔ)音處理芯片ISD2560設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的錄取、濾波和頻譜分析、放音。語(yǔ)音信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，存儲(chǔ)方便，調(diào)試簡(jiǎn)單，還可以作為語(yǔ)音服務(wù)的子系統(tǒng)，結(jié)合軟件實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音錄放的基本功能，達(dá)到了本次設(shè)計(jì)的目的[11]。在設(shè)計(jì)中我們必須首先熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，單片機(jī)的接口技術(shù)及相關(guān)外圍芯片的外特性，控制方法。以單片機(jī)核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)了解表關(guān)電路參數(shù)的計(jì)算方法。[12]單片機(jī)不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。[13]更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。隨著單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，將大大促進(jìn)各領(lǐng)域的技術(shù)更新，向自動(dòng)化、小型化、智能化方向邁進(jìn)。而對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，我們這代人的目標(biāo)和任務(wù)是把這些高科技產(chǎn)品更升一個(gè)層次[14]。畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的[15]。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，無(wú)論從選題到定稿，從理論到實(shí)踐都使我學(xué)到了很多東西，它不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。同時(shí)也明白了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。參考文獻(xiàn)[1]張紹高.《數(shù)字音頻技術(shù)原理及應(yīng)用》.[M]第1版.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2000.7[2]張偉雄.《OSP芯片的原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用》.第l版.[M]北京:電子工業(yè)出版社，1997.9[3]『美』KenC.Pohlmann.《數(shù)字音頻原理及應(yīng)用》.[M].第4版.北京:電子工業(yè)出版社，2002,2[4]李蘭友,韓其睿,江忠.《數(shù)字信號(hào)處理單片機(jī)及其應(yīng)用》.[M]第1版.北京:電子工業(yè)出版社，1997.8[5]潘琢金.《C8051FO20混合信號(hào)ISPFLASH微控制器數(shù)據(j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