基于单片机的语音信息采集及处理系统设计

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2 ^( H) Z: `# K) x[摘要]本文利用单片 机AT89C52控制ISD4004语音芯片来实现语音的录制和播放。ISD4004 语音芯片无须A/D
. Q6 Y7 W6 x2 k1 ^" V转换和压缩就可以直按储存,没有转换误差,具有可多次重复录放、存储时间长的功能。使用时不需扩充存储器,所需
外围电路简单。本文在简单分析ISD4004单片语音芯片工作原理的基础上,通过来统功能模块各部分的连接及软硬件
" H# e7 d1 E. o6 m0 e( S9 m设计,实现了数字化语音的存储和回放。通过外部设备的扩展,可以提高产品的应用佰域。
/ d) I6 [# e8 D3 K( \[关键词]单片机信息禾ISD4004 AT89C52 LM386
1 w+ v  ~% \- c$ [! b引言
" H; _) G6 l$ }- B随着数字化信息处理、合成技术和大规模集成电路的发展，各种语音合成芯片相应产生，但对它的控制大都采用PC
机或微控制器的方法。这些方法既需要硬件的支持，又需要软件的指令控制。本文采用了ISD公司的新产品ISD4004 语音
' `& F/ d8 l4 w芯片，与普通的录音/重放芯片相比，ISD4004 具有如下特点:首先是记录声音没有长度的限制，并且声音记录不需要A/D
转换和压缩。其次,快速闪存作为存储介质,无需电源可保存长达100年，重复记录10万次以上。此外，ISD4004具有记
5 c5 H: n( Z1 h/ w5 t录时间长(可达16分钟,本文采用的为8分钟的ISD4004语音芯片)的优点。最后，ISD4004 开发应用具有外围电路简单
的优点。通过单片机AT89C52对其控制，达到语音的录入和放出。单片机AT89C52主要完成对ISD4004语音芯片的控制作
用。本文通过在语音芯片的前端加一-个前置放大电路来完成声音信号的输入，通过在输出端加一个LM386的功率放大器来
增强声音输出信号。ISD4004 语音芯片是由美国ISD公司推出不久的新产品.
1芯片介绍
1.1 ISD4004芯片介绍
1 {3 x) m5 j1 G* T9 z' qISD公司多电位直接模拟量存储的专利技术成功地将模拟语音数据直接写入芯片内存储单元中,不需要经过A/D或D/A
转换即可真实地、自然地再现语音信号。ISD4004[1]语音芯片采用CMOS 技术，内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤
波器、自动静噪音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等。因此只需要很少的外围器件就可构成-一个完整的声音录
放系统。芯片设计是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通过串行通信接口SPI送入。采样频率可为4. 0HZ、5. 3HZ、
& u% E$ v, m7 K- H; a4 W; Y! A6. 4HZ、8. 0 HZ,频率越低,录放的时间越长，而音质则有所下降。片内信息存于内闪烁存储器中，可在断电情况下保存100
年，反复录音10万次。器件工作电压3V,工作电流25- 39mA,单片录放语音时间8-16min.
ISD4004的特性:
- v! S- I' d0 j. c2 Z2 y(1)单片8至16分钟语音录放
$ W/ F; V# a4 a) P(2)内置微控制器
2 m7 h  j$ q# w8 w" i(3) 3V单电源工作
(4)多段信息处理
(5)工作电流25- 30mA,维持电流1
# l- |0 z% n% S) i  h(6)不耗电信息保持100年(典型值)
3 v& C0 W1 p: l( L/ G(7)高质量、自然的语音还原技术
; J8 w$ V4 b8 [6 I* d1 C9 b, ?(8) 10万次录音周期(典型值)
. q4 E0 H3 f; }: u7 ~(9)自动静噪功能
(10)片内免调整时钟，可选用外部时钟
从图1中可知，它主要有6大部分组成,概括为信号输入部分一音 频信号放大器和五极点抗混叠滤波器;信号输出
部分五极点平滑滤波器和自动静噪处理;存储部一非易失性多电平模拟存储阵列;采样时钟部分一-内部时钟振荡
器和调节器: SPI--录、 放、快进等操作的SPI接口;电源接口部分。


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ISD4004语音芯片采用CMOS 技术，内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器、自动静噪音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等