1、<p>　　本 科 生 課 程 設 計</p><p>　　課 程 名 稱： 電子綜合設計 </p><p>　　題 目： 語音錄放系統(tǒng)的設計 </p><p>　　指導教師簽字： </p><p>　　年 月 日</p>

2、<p>　課程設計目的、任務和內容要求：ISD1400 系列芯片是較為常用了語音錄放集成電路，一般多用于語音電話、留言機等設備。更可于單片機實現接口，進行語音分段錄放音的功能，可用于自動報時器，汽車自動報站器等設備，如果采用具有語音處理的16 位或32 位處理器實現同樣的功能將會增大開發(fā)的周期和成本，會使本來簡單的系統(tǒng)更加的復雜。任務如下：1．進行需求分析和概要設計。2．寫出詳細設計，熟悉其中采用的關鍵技術。3．給出具體的編碼

3、實現并調試。4．寫課程設計報告提交源程序。內容要求：設計并完成硬件系統(tǒng)。要求：1．要求軟件系統(tǒng)的功能完整。2．要求程序具備正確性，可讀性和運行的高效性。</p><p>　二、進度安排：第１~3天： 查找資料，進行需求分析和概要設計；第4~6天： 各模塊的詳細設計；第7~12天： 軟件實現與調試；第13~14天：寫課程設計報告并提交源程序。</p><p>　三、主要參考文獻：[1] 杜

4、春雷，ARM體系結構與編程[M]，清華大學出版社，2003年，6月．[2] R.Rajsuman，SOC設計與測試[M]，北京航空航天大學出版社，2003年，7月．[3] 詹榮開，GCC中文手冊[M]，電力出版社，2001年，3月．[4] 何立民，嵌入式系統(tǒng)的定義與發(fā)展歷史[M]，機械出版社，2005年，6月．[5] 高洪亮、張國忠、楊杰，基于ISD4004的電梯語音系統(tǒng)設計[J]，電子技術2005，9月．[6] 張常年:ISD4004

5、語音芯片的工作原理及智能控制系統(tǒng)中的應用[J].電子元件與材料，2001，6月．</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄I</b></p><p><b>　　摘 要II</b></p><p>　　AbstractII</

6、p><p><b>　　1 概述1</b></p><p>　　1.1課題的背景和意義1</p><p><b>　　1.1.1概述1</b></p><p>　　1.1.2 背景1</p><p><b>　　1.1.3要求2</b></p

7、><p><b>　　1.1.4意義2</b></p><p>　　1.2課題設計目的2</p><p>　　2 設計方案簡述3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)工作原理3</p><p>　　2.2 設計方案3</p><p>　　2.3總體電路設計3</p

8、><p>　　2.4核心器件ISD1420介紹4</p><p>　　2.4.1 概述4</p><p>　　2.4.2 了解ISD14204</p><p>　　2.4.2 芯片特點4</p><p><b>　　3 詳細設計6</b></p><p>　　3.1

9、ISD1420應用6</p><p>　　3.2 ISD1420引腳詳細說明6</p><p><b>　　3.3操作模式8</b></p><p>　　3.4 ISD 最小化系統(tǒng)的錄放9</p><p>　　3.5鍵盤控制模塊10</p><p>　　3.6錄音和放音模塊10<

10、/p><p>　　3.6.1麥克風參數11</p><p>　　4 設計結果及分析12</p><p><b>　　5 總結13</b></p><p><b>　　參考文獻14</b></p><p><b>　　摘 要</b></p>

11、;<p>　　ISD1420 系列芯片是較為常用了語音錄放集成電路，一般多用于語音電話、留言機等設備。更可于單片機實現接口，進行語音分段錄放音的功能，可用于自動報時器，汽車自動報站器等設備，如果采用具有語音處理的16 位或32 位處理器實現同樣的功能將會增大開發(fā)的周期和成本，會使本來簡單的系統(tǒng)更加的復雜。</p><p>　　ISD1420 為美國ISD 公司出品的優(yōu)質單片語音錄放集成電路，由振蕩器

12、、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風、一個喇叭、三個按鈕、一個電源、少數電阻電容組成。錄音內容存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，這個獨一無二的方法是借助于美國ISD 公司的專利——直接模擬存儲技術（DAST TM）實現的。利用它，語音和音頻信號被直接存儲，以其原本的模擬形式進入EEPROM存儲器。直接模擬存儲允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現。&l

13、t;/p><p>　　關鍵詞：ISD1420；語音錄放集成電路；語音錄放；信息存儲</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　ISD1420 series chips are more commonly used voice recorders integrated circuits, most are used f

14、or voice calls, answering machine and other equipment. More MCU interface, voice above the sound recording function, can be used for automatic timekeeping device, automatic stop devices such as, if the voice processing w

15、ith 16 or 32 bit processors to achieve the same function will increase the development cycle and cost will result in a more simple system of complex.</p><p>　　ISD1420 is the United States of America ISD comp

16、any produced high-quality single chip voice integrated circuit, composed of an oscillator, a voice memory unit, a preamplifier, an automatic gain control circuit, anti interference filter, the output amplifier. One of th

17、e smallest recording system is composed of a microphone, a loudspeaker, a three button, a power supply, a resistor capacitor components. Audio content stored in permanent memory unit, to provide zero power information st

18、orage, this </p><p>　　Keywords：ISD1420; voice recording circuit; voice recording; information storage</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1課題的背景和意義</p><p><b

19、>　　1.1.1概述</b></p><p>　　ISD1420 系列芯片是較為常用了語音錄放集成電路，一般多用于語音電話、留言機等設備。更可于單片機實現接口，進行語音分段錄放音的功能，可用于自動報時器，汽車自動報站器等設備，如果采用具有語音處理的16 位或32 位處理器實現同樣的功能將會增大開發(fā)的周期和成本，會使本來簡單的系統(tǒng)更加的復雜。開發(fā)簡單的語音錄放系統(tǒng)時，ISD 的芯片將成為開發(fā)工程師

20、的不二選擇。</p><p><b>　　1.1.2 背景</b></p><p>　　開發(fā)在生活和生產的各個領域中，凡是有自動控制要求的地方都會有單片機的身影出現；然而隨著時代的進步與發(fā)展，如今普通的8位單片機已經無法滿足需求，因為其資源有限，而且系統(tǒng)時鐘速度慢，導致許多問題無法及時解決，加之內部的儲存容量很小使得在編寫程序時不得不考“精簡”?，F在51的應用已經越來

21、越普及，因為它的高性能使之得到很多人的青睞，因此選用ARM來作為控制器。51的應用有利于產品的微型化、多功能化和智能化，有助于提高勞動效率，減輕勞動強度，提高產品質量，改善勞動環(huán)境，減少能源和材料消耗，保證安全等。但是，對于51的應用的意義絕不僅限于它的廣闊范圍以及所帶來的經濟效益上，更重要的意義還在于51的應用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須有模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能使用51通過軟件（編程

22、序）方法實現了。這種以軟件取代硬件并提高系統(tǒng)性能的控制系統(tǒng)“軟化”技術，稱之為微控制技術。微控制技術是一種全新的概念，是對傳統(tǒng)控制技術的一次革命。隨著51應用的推廣普及，微控制技術必將不斷發(fā)展、日益完善和更加充實。</p><p>　　高檔的51芯片還能建立操作系統(tǒng)平臺，使之更加強大。具有很強的實時性和完美的人機界面，同時其軟硬件可以根據需要進行裁剪，具有很強的靈活性。</p><p>&

23、lt;b>　　1.1.3要求</b></p><p>　　1．熟悉電路的工作原理；</p><p>　　2．掌握該電路中元器件的識別方法；</p><p>　　3．掌握電路的調試方法；</p><p>　　4．熟悉電路簡單的故障分析方法；</p><p>　　5．論文符合其格式、字數的基本要求，內容要

24、求充實、作圖嚴謹規(guī)范等。</p><p><b>　　1.1.4意義</b></p><p><b>　　增加產品銷售量；</b></p><p>　　提高公共服務檔次，符合建設國際城市的目標；</p><p>　　3. 可免除生意人口干舌燥的叫喊，非常實用等。</p><p&g

25、t;<b>　　1.2課題設計目的</b></p><p>　　傳統(tǒng)的語音錄放需要經過如下過程：語音信號經過設備接受后轉化為模擬電信號，通過前置放大器把語音信號放大，通過帶通濾波之后，去掉多余的干擾，再經過自動增益控制和A 壓縮電路凈化輸入的模擬電信號，而后經A／I)轉換器轉換為數字信號，由控制器對其進行處理和存儲，之后再由D／A轉換為模擬信號，達到放音的目的。</p><

26、;p><b>　　2 設計方案簡述</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)工作原理</p><p>　　整個電路設計可分為以下幾個單元電路：按鍵指令輸入電路、錄音電路。系統(tǒng)上電后，按下相應的按鍵后能實現錄音、播放、停止等功能，而且掉電后能保存語音信息不丟失，能夠非常真實、自然地再現語音、音樂、音調和效果聲，而且操作簡易。</p><p>

27、;<b>　　2.2 設計方案</b></p><p>　　采用基本的硬件電路，主芯片ISD1420直接控制整個語音電路，電路結構簡單，一般較為常用。 這個最小化系統(tǒng)有一個LED指示燈、三個微動開關，可以對芯片的錄音、播放、停止進行控制。S3（RECORD）為錄音鍵，按住它時LED燈點亮，此時為錄音狀態(tài)，當錄放達到最大時間值或中途放開S3 錄音按鍵即停止錄音。S2（PLAYL）為放音鍵，按一

28、下它就可以播放錄音，當放音達到錄音的尾聲時或中途按下了S1停止鍵則停止放音。S1為停止鍵，當放音過程中按下S1停止鍵停止放音。如果有待機時按住S1 則開始放音，放音直到錄音的尾聲或中途放開S1 鍵。當芯片處于錄音狀態(tài)時LED點亮，當芯片放音結束時LED會閃亮一下。</p><p>　　2.3總體電路設s計</p><p><b>　　圖2-1總電路圖</b></

29、p><p>　　2.4核心器件ISD1420介紹</p><p><b>　　2.4.1 概述</b></p><p>　　ISD1420 系列芯片是較為常用了語音錄放集成電路，一般多用于語音電話、留言機等設備。更可于單片機實現接口，進行語音分段錄放音的功能，可用于自動報時器，汽車自動報站器等設備，如果采用具有語音處理的16 位或32 位處理器實現

30、同樣的功能將會增大開發(fā)的周期和成本，會使本來簡單的系統(tǒng)更加的復雜。</p><p>　　開發(fā)簡單的語音錄放系統(tǒng)時，ISD 的芯片將成為開發(fā)工程師的不二選擇。</p><p>　　2.4.2 了解ISD1420</p><p>　　ISD1420 為美國ISD 公司出品的優(yōu)質單片語音錄放集成電路，由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出

31、放大器組成。一個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源、少數電阻電容組成。錄音內容存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，這個獨一無二的方法是借助于美國ISD 公司的專利——直接模擬存儲技術（DAST TM）實現的。利用它，語音和音頻信號被直接存儲，以其原本的模擬形式進入EEPROM存儲器。直接模擬存儲允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現。不僅語音質量優(yōu)勝，而且斷電語音保護。</p><

32、p>　　目前，ISD1420 系列有下列型號：ISD1408、ISD1410、ISD1412、ISD1416、ISD1420。錄放時間分別為：8秒、10秒、12秒、16秒、20 秒。（ISD14XX——其中型號的后兩位表示其錄音的時間長度，單位是秒）</p><p>　　2.4.2 芯片特點</p><p>　　●所需外圍元件少，電路簡單，操作方便。</p><p

33、>　　●采用直接模擬量存貯技術DAST（Direct Analog Strorage Technology），</p><p><b>　　再現優(yōu)質原聲。</b></p><p>　　●零功率信息存貯，省掉備用電源。</p><p>　　●信息可保存10 年以上，可反復錄放達10萬次之多。</p><p>　　●語

34、音固化無需專用編程或開發(fā)裝置。</p><p>　　●較強的選址能力，可把存儲器分成160段來進行管理。</p><p>　　●具有自動省電模式，此時僅需0.5μA 的保持電流。</p><p><b>　　●單一電源供電。</b></p><p><b>　　4.4電氣特性</b></p&g

35、t;<p>　　●工作電壓VDD：5V.</p><p>　　●靜態(tài)電流ISTB：典型值0.85μA，最大值為2μA.</p><p>　　●工作電流IOP：典型值15mA,最大值30mA.</p><p>　　A0～A7：地址輸入端；</p><p>　　VCCD：數字電路電源；</p><p>　　V

36、CCA：模擬電路電源；</p><p><b>　　VSSD：數字地；</b></p><p><b>　　VSSA：模擬地；</b></p><p>　　SP+:喇叭（+）；</p><p>　　SP-：喇叭（-）；</p><p>　　SCLK：外接時鐘（可選）；<

37、/p><p>　　ANA IN：模擬量輸入；</p><p>　　ANA OUT：模擬量輸出；</p><p>　　AGC：自動增益控制；</p><p>　　MIC：駐極體話筒輸入；</p><p>　　MIC REF：駐極體話筒參考輸入；</p><p>　　PLAYE：邊沿觸發(fā)放音；</

38、p><p>　　PLAYL：電平觸發(fā)放音；</p><p>　　REC：錄音觸發(fā)； </p><p>　　RECLED：發(fā)光二極管接口；</p><p><b>　　NC：空腳</b></p><p><b>　　3 詳細設計</b>

39、;</p><p>　　3.1 ISD1420應用</p><p>　　圖3-1 ISD1420 內部結框圖 </p><p>　　3.2 ISD1420引腳詳細說明</p><p>　　引腳描述 Note: NC means Must Not connect. ISD1110/ISD1420 封裝引腳步圖 注：ISD1110 系列的/REC

40、，/PLAYE，A6 和 A7 端內部被上拉到 VDD，A0~A5 內部被下拉到 VSS，上拉 /下拉阻值在 50K 至 100KΩ，除此之外，各引腳與 ISD1420 完全相同。電路設計中，這些端的外圍上/下拉電 阻可省略，但需要仔細考慮靜態(tài)電流的影響。 電源（VCCA，VCCD）芯片內部的模擬和數字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上， 這樣可使噪聲最小。模擬和數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

41、量靠近芯片。 地線（VSSA，VSSD）芯片內部的模擬和數字電路也使用不同的地線，這兩個腳最好在引腳焊盤上 相連。 錄音（/REC）低電平有效。只要/REC 變低（不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音），芯片即開始錄 音。錄音期間，/REC 必須保持為低。/REC 變高或內存錄滿后，錄音周期結束，芯片自動寫入 一個信息結束標志（EOM），使以后的重放操作可發(fā)及時停止。之后芯片自動進入節(jié)電狀態(tài)。 注：/RE</p><p&

42、gt;<b>　　3.3操作模式</b></p><p>　　ISD1110/ISD1420 系列內置了若了干操作模式，可用最少的外圍器件實現最多的功能。操作模 式也由地址端控制；當 A7 和 A6 都為 1 時，其它地址端置高就選擇某個（或某幾個）模式。因為操 作模式和直接尋址互相排斥。操作模式可由微控制器，也可由硬件實現。使用操作模式有兩點注意： （1）所有操作最初都是從 0 地址，即存

43、儲空間的起始端開始。后續(xù)操作根據所選用的模式可從其 它的地址開始。此外，A4 模式中，當電路由錄轉為放時地址計數器復位為 0，而由放轉為錄則不復 位。（2）當控制信號（/PLAYL、/PLAYE 或/REC）變低，同時 A6 和 A7 為高時，執(zhí)行操作模式。 這種操作模式一直有效，除非控制信號再次由高變低，芯片重新鎖存當前的地址/模式端電平，然后 執(zhí)行相應操作。 </p><p>　　表3-1 操作模式簡表 &l

44、t;/p><p>　　A0（信息檢索）——快速跳過信息而不必知道其確切的地址?？刂贫嗣枯斎胍粋€低脈沖，內部地址 計數器就跳到下一條信息。此模式僅用于放音，通常與 A4 同時使用 4 A1（EOM 刪除）—— 使分段信息變?yōu)橐粭l信息，僅在信息最后留一個 EOM 標志。這個模式完成 后，錄入的所有信息就作為一條連續(xù)的信息。 A3（信息循環(huán)）—— 循環(huán)重放位于存儲空間起始處的那條信息。一條信息可以完全占滿存儲空間， 那么循

45、環(huán)就從頭至尾進行。給/PLAYE 發(fā)低脈沖后循環(huán)開始，給/PLAYL 發(fā)低脈沖后循環(huán)結束。 A4（連續(xù)尋址）—— 正常操作中，重放遇到 WOM 標志時，地址計數器會復位。A4 模式禁止地址 計數器復位，使得信息可連續(xù)錄入或重放。當芯片既非錄音又非放音時，將 A4 短暫拉低可使 地址計數器復位為0。 A2、A5 —— 末用。 </p><p>　　3.4 ISD 最小化系統(tǒng)的錄放</p><p&

46、gt;　　ISD1420芯片可以和少量的外圍元件構成一個最小化的錄放音電路。下面是經</p><p>　　典的最小化錄放音電路圖：</p><p>　　圖3-4最小化錄放音電路</p><p>　　這個最小化系統(tǒng)有一個LED指示燈、三個微動開關，可以對芯片的錄音、播放、停止進行控制。S3（RECORD）為錄音鍵，按住它時LED燈點亮，此時為錄音狀態(tài)，當錄放達到最大時

47、間值或中途放開S3 錄音按鍵即停止錄音。S2（PLAYL）為放音鍵，按一下它就可以播放錄音，當放音達到錄音的尾聲時或中途按下了S1停止鍵則停止放音。S1為停止鍵，當放音過程中按下S1停止鍵停止放音。如果有待機時按住S1 則開始放音，放音直到錄音的尾聲或中途放開S1 鍵。當芯片處于錄音狀態(tài)時LED點亮，當芯片放音結束時LED會閃亮一下。</p><p><b>　　3.5鍵盤控制模塊</b>&

48、lt;/p><p>　　圖3-5鍵盤控制模塊</p><p>　　S3（RECORD）為錄音鍵，按住它時LED燈點亮，此時為錄音狀態(tài)，S2（PLAYL）為放音鍵，按一下它就可以播放錄音，當放音過程中按下S1停止鍵停止放音。</p><p>　　3.6錄音和放音模塊</p><p>　　圖3-6錄音和放音模塊</p><p>

49、;　　3.6.1麥克風參數</p><p>　　型號：6050－P 額定電壓：1－10V V</p><p>　　額定電流：500MA A 阻抗：2.2K Ω</p><p>　　指向性：全指向 靈敏度：－30-－62</p><p><b>

50、;　　4 設計結果及分析</b></p><p>　　經過多次修改程序后，現在基本上能實現語音功能，按下按鍵后能實現相應的功能。但是需要改成的地方是語音播放處理，使其變得更加清晰。</p><p>　　該語音電路產品，具有音色自然、使用方便、單片存儲、反復錄放、擴展容易、功耗低微、不怕斷電等許多特點，通過擴展外部設備，基于ISD4004的語音產品在通信導航設計、智能儀器儀表、治

51、安報警系統(tǒng)、自動售貨機、電子地圖、電子導游機、車載信息終端語音播報、公共汽車語音報站器、電磁報層背景音樂播放系統(tǒng)、語音講解儀、電話自動應答系統(tǒng)、便攜式語音記錄裝置、電子詞典、語言復讀機、語言音樂教學儀、智能玩具、高檔電子禮品等許多領域，都有著極其廣泛的應用。</p><p><b>　　5 總結</b></p><p>　　幾周的課程設計結束了，我相信每個人都會又不小

52、的收獲。在這幾周中，我們一起完成了我們的任務，我學到了很多，也發(fā)現了很多不足。</p><p>　　本文通過對ISD1420語音芯片的一個實際應用的簡單介紹，使我熟悉了1SD4004的基本應用。通過實驗驗證該語音錄放系統(tǒng)錄音和放音效果良好，具有一定的實用價值。</p><p>　　我的題目是語音錄放系統(tǒng)的設計，對于我們來說，這是一次考驗。怎么才能找到課堂所學與實際應用的最佳結合點？怎樣讓自

53、己的計劃更具有序性，而不會忙無一用？這都是我們所要考慮和努力的。這次課程設計我學到很多很多的東西，學會了怎么樣去制定計劃，怎么樣去實現這個計劃。不僅鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識，掌握了一種系統(tǒng)的研究方法。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。

54、</p><p>　　雖然前期進行了完備的設計分析和充分的準備工作，在實際操作中我們還是遇到諸多困難。我們花費大量時間對方案進行討論修改，考慮到制作的簡單易行，芯片功能，我們對設計方案進行不斷改進，在理論和實踐上實現協調統(tǒng)一；課下我們從圖書館和網上查找資料，不斷豐富自己的相關知識，并與老師保持溝通，獲得寶貴意見。為了盡早完成作品，經過課下大量的實踐操作，我們提高了焊接技能和效率，豐富了各種器件常識，收獲了難得的實

55、踐經驗。</p><p>　　通過課設更使我明白了學習是用來服務的，我們不能只學習書上的知識，我們學習是為了更好的生活，要學以致用，要能夠理論聯系實際。 同時在設計的過程中發(fā)現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次課程設計通過自己的努力，同學的幫助，還有老師的辛勤指導下，最終順利完成了。</p><p><b>　　參考文獻</b>&

56、lt;/p><p>　　[1] 杜春雷，ARM體系結構與編程[M]，清華大學出版社，2003年，6月．</p><p>　　[2] R.Rajsuman，SOC設計與測試[M]，北京航空航天大學出版社，2003年，7月．</p><p>　　[3] 詹榮開，GCC中文手冊[M]，電力出版社，2001年，3月．</p><p>　　[4] 何立民，