徐州师范大学科文学院本科生课程设计课程名称：电子综合设计题目：语音录放系统的设计专业班级：学生姓名：学生学号：日期：指导教师：科文学院教务部印制一、课程设计目的、任务和内容要求：具体设计任务如下：1．熟悉语音录放系统的工作原理；2．设计出语音录放系统的设计方案；3．连接硬件电路加以实现；4．撰写课程设计报告。
设计要求：设计并制作一个数字化语音存储与回放系统。
放大器1的增益为46dB，放大器2的增益为40dB，增益均可调；带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz ；ADC：采样频率fs ＝8kHz，字长＝8位；语音存储时间≥10秒；DAC：变换频率fc＝8kHz，字长＝8位；回放语音质量良好。
二、进度安排：第1~3天：查找资料，进行需求分析和概要设计；第4~6天：各模块的详细设计；第7~12天：软件实现与调试；第13~14天：写课程设计报告并提交源程序。
三、主要参考文献：[1] 张常年:ISD4004语音芯片的工作原理及智能控制系统中的应用[J].电子元件与材料，2001，6月．[2]．《第四届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编（1999）》，北京理工大学出版社，2001[3] 高洪亮、张国忠、杨杰，基于ISD4004的电梯语音系统设计[J]，电子技术2005，9月．[4] 何立民，嵌入式系统的定义与发展历史[M]，机械出版社，2005年，6月[5] 詹荣开，GCC中文手册[M]，电力出版社，2001年，3月．指导教师签字：年月日目录目录 (I)摘要 (II)ABSTRACT (II)1 概述 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.1.1设计概述 (1)1.1.2 课题背景 (1)1.1.3设计要求 (1)1.1.4设计意义 (2)2 设计方案简述 (3)2.1系统工作原理 (3)2.2设计方案 (3)2.3核心器件ISD1420介绍 (3)2.3.1 概述 (3)2.3.2 ISD1420简介 (4)2.3.3 芯片特点 (4)2.3.4 芯片引脚功能 (5)3 详细设计 (7)3.1ISD1420芯片应用 (7)3.2ISD1420引脚详细说明 (7)3.3芯片操作模式 (9)3.4ISD1420最小化系统的录放 (11)3.5键盘控制模块 (12)3.6录音和放音模块 (12)3.7芯片程序编写 (12)4 设计结果及分析 (15)5 总结 (16)参考文献 (17)摘要本系统以ISD1420芯片为核心，实现了数字化语音存储与回放的功能。
ISD1420 系列芯片是较为常用了语音录放集成电路，一般多用于语音电话、留言机等设备。
更可于单片机实现接口，进行语音分段录放音的功能，可用于自动报时器，汽车自动报站器等设备。
传统的磁带语音录放系统因其体积大、使用不便,在电子与信息处理的使用中受到许多限制。
本文提出的体积小巧，功耗低的数字化语音存储与回放系统将完全可以替代它。
数字化语音存储与回放系统的基本原理是对语音的录音与放音的数字化控制。
数字化语音存储与回放系统，以微处理芯片为核心，具有语音可控、回放灵活、无磨损、可靠简单等特点。
因而在各类公共设施、智能仪表、家用电子产品等领域有着广泛的应用。
关键词：ISD1420；语音录放集成电路；语音录放；信息存储AbstractThis system to ISD1420 chips are introduced for core chip, realized the digital storage and playback speech function. Series chip is relatively commonly used ISD1420 chips are introduced the voice recording integrated circuits, more commonly used for voice calls, message machine. More to be in single chip microcomputer interface, for voice like the sound of piecewise function, can be used for automatic timer, car stops to the equipment.The traditional magnetic tape voice recording system with their large size, difficult to use, in electronic and information processing in the use of by many restrictions. This paper, small size, low power consumption of digital voice storage and playback system will can replace it. Digital voice storage and playback system is the basic principle of voice recording and playback of digital control.Keywords：ISD1420; voice recording circuit; voice recording; information storage1 概述1.1课题的背景和意义1.1.1设计概述现在的语音存储手段为磁带记录，其体积大、使用不便,在电子与信息处理的使用中受到许多限制。
所以数字化存储方式是未来发展的趋势。
我们在这里将语音信号的存储建立在数字化的基础上。
1.1.2 课题背景目前,许多应用系统中都需要语音存储和回放处理。
若用专用的语音芯片来处理,有时会缺乏灵活性,难以满足不同场合的需要。
本文介绍的语音存储与回放系统中,没有使用专用的语音处理芯片,不需扩展接口电路,只利用一般的单片机测控系统中都有的硬件电路(如A /D、D /A、存储器等) ,就能完成语音信号的数字化处理,即能完成语音的存储与回放,实现单片机测控系统的语音提示报警及语音提示操作等。
传统的磁带语音录放系统因其体积大、使用不便,在电子与信息处理的使用中受到许多限制。
本文提出的体积小巧，功耗低的数字化语音存储与回放系统将完全可以替代它。
数字化语音存储与回放系统的基本原理是对语音的录音与放音的数字化控制。
其中，关键技术在于，为了增加语音存储时间，提高存储器的利用率，采用了非失真压缩算法对语音信号进行压缩后再存储，而在回放时再进行解压缩，同时,对输入语音信号进行数字滤波以抑制杂音和干扰,从而确保了语音回放的可靠质量。
1.1.3设计要求1．熟悉基本电路的工作原理；2．认识该电路中元器件，并熟悉其功能；3．掌握设计电路的调试方法；4．熟悉电路简单的故障分析方法；5．撰写论文，自我评价综合设计作品的总体性能与指标1.1.4设计意义该语音电路产品，具有音色自然、使用方便、单片存储、反复录放、扩展容易、功耗低微、不怕断电等许多特点，通过扩展外部设备，基于ISD4004的语音产品在通信导航设计、智能仪器仪表、治安报警系统、自动售货机、电子地图、电子导游机、车载信息终端语音播报、公共汽车语音报站器、电磁报层背景音乐播放系统、语音讲解仪、电话自动应答系统、便携式语音记录装置、电子词典、语言复读机、语言音乐教学仪、智能玩具、高档电子礼品等许多领域，都有着极其广泛的应用2 设计方案简述2.1 系统工作原理人耳能听到的声音频率范围为20Hz～20kHz,而一般语音频率最高为3. 4kHz。
数字化语音存储与回放系统的基本思想是将模拟语音信号通过模数转换器(A /D)转换成数字信号,再通过单片机控制存储在存储器中;回放时,由单片机控制将数据从存储器中读出,然后通过数模转换器(D /A)转换成模拟信号,经放大在扬声器(或耳机)上输出语音2.2 设计方案采用基本的硬件电路，主芯片ISD1420直接控制整个语音电路，电路结构简单，一般较为常用。
这个最小化系统有一个LED指示灯、三个微动开关，可以对芯片的录音、播放、停止进行控制。
S3（RECORD）为录音键，按住它时LED灯点亮，此时为录音状态，当录放达到最大时间值或中途放开S3 录音按键即停止录音。
S2（PLAYL）为放音键，按一下它就可以播放录音，当放音达到录音的尾声时或中途按下了S1停止键则停止放音。
S1为停止键，当放音过程中按下S1停止键停止放音。
如果有待机时按住S1 则开始放音，放音直到录音的尾声或中途放开S1 键。
当芯片处于录音状态时LED点亮，当芯片放音结束时LED会闪亮一下。
2.3核心器件ISD1420介绍2.3.1 概述ISD1420 系列芯片是较为常用了语音录放集成电路，一般多用于语音电话、留言机等设备。
更可于单片机实现接口，进行语音分段录放音的功能，可用于自动报时器，汽车自动报站器等设备，如果采用具有语音处理的16 位或32 位处理器实现同样的功能将会增大开发的周期和成本，会使本来简单的系统更加的复杂。
2.3.2 ISD1420简介ISD1420 为美国ISD 公司出品的优质单片语音录放集成电路，由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。
一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。
录音内容存入永久存储单元，提供零功率信息存储，这个独一无二的方法是借助于美国ISD 公司的专利——直接模拟存储技术（DAST TM）实现的。
利用它，语音和音频信号被直接存储，以其原本的模拟形式进入EEPROM存储器。
直接模拟存储允许使用一种单片固体电路方法完成其原本语音的再现。
不仅语音质量优胜，而且断电语音保护。
目前，ISD1420 系列有下列型号：ISD1408、ISD1410、ISD1412、ISD1416、ISD1420。
录放时间分别为：8秒、10秒、12秒、16秒、20 秒。
（ISD14XX——其中型号的后两位表示其录音的时间长度，单位是秒）2.3.3 芯片特点◎所需外围元件少，电路简单，操作方便。
◎采用直接模拟量存贮技术DAST（Direct Analog Strorage Technology），再现优质原声。
◎零功率信息存贮，省掉备用电源。
◎信息可保存10 年以上，可反复录放达10万次之多。
◎语音固化无需专用编程或开发装置。
◎较强的选址能力，可把存储器分成160段来进行管理。
◎具有自动省电模式，此时仅需0.5μA 的保持电流。
◎单一电源供电。
◎工作电压VDD：5V.◎静态电流ISTB：典型值0.85μA，最大值为2μA.◎工作电流IOP：典型值15mA,最大值30mA.2.3.4 芯片引脚功能图2-1 芯片引脚各管脚功能如下：A0～A7：地址输入端或控制命令输入端；当A7 A6同时为高电平时，A4-A0 为控制命令，否则，A7-A0为地址；VCCD：数字电路电源；VCCA：模拟电路电源，+5V；VSSD：数字信号地线；VSSA：模拟信号地线；SP+，SP-:音频信号输出端，连接8-16扬声器；XCLK：时钟控制端；ANAIN：模拟信号输入端；ANAOUT：模拟信号输出端；AGC：自动增益控制，调整芯片内部前置放大器增益，使录入信号不失真MIC：话筒输入端，通过电容藕合，连接驻极体话筒；MICREF：话筒参考输入端；PLAYE：放音控制脉冲触发端，该端输入由高电平向低电平跳变的下降沿时，芯片进入放音周期；PLAYL：放音控制电平触发端，当该端为低电平时，芯片进入放音周期；当该端为高电平时，停止放音；REC：录音控制端，当该为低电平时，芯片进入录音状态，录音期间该端必须保持低电平；RECLED：录音显示端，该端接发光二极管，在录音时做录音指示灯；NC：空脚3 详细设计3.1 ISD1420芯片应用图3-1 ISD1420 内部结框图ISD1420系列语音集成电路由内部时钟电路、自动增益控制电路、前置放大电路滤波器、差动功率放大器、电源电路、存储器EEPROM、地址译码电路、存储控制电路等组成3.2 ISD1420引脚详细说明地址输入（A0-A7）根据最高两位地址位的数值，地址输入有两种功能。