摘要：本文介绍了基于STC12C5A60S2单片机及ISD4004语音板为主要部件的语音录放电路的工作原理、硬件和软件的设计。
ISD4004系列工作电压3V,单片录放时间8至16分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。
芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口SPI送入。
论文概述了语音录放电路的原理，并且在介绍语音录放系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。
针对录放系统的录音、放音部分的总体设计方案进行了论证。
进一步介绍了单片机AT89C52应用在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。
本次设计目是完成一个简单方便，能可靠稳定工作的语音录放系统，该方案结构简单,控制可靠, 便于推广。
关键词：ISD4004 AT89C52单片机语音录放Abstract：This paper introduces ISD4004 based on STC12C5A60S2 single chip computer and of the main parts of speech plate as the working principle of voice recording circuit and the design of hardware and software. ISD4004 series working voltage, monolithic 3V recording time 8 to 16 minutes, timbre, suitable for mobile phones and other portable electronics.Chip design is based on all the operation must by micro controller control, operation orders through serial communication interface SPI into. This paper summarizes the principle of voice recording circuit, and introduces the function of speech on the basis of recording system, puts forward the general structure of the system. Recording system for the recording, playback part of the overall design scheme is demonstrated. This paper introduces microcontroller AT89C52 single applications in system, the application system were analyzed each part of hardware and software realization.This design is to complete a reliable and stable working voice recording circuit. The design is simple in structure, reliable control and facilitate promotion.Keyword: ISD4004；89C52microcontroller；voice recording and playback录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1系统设计的意义 (2)1.2系统设计的目的 (2)1.3系统采用的实现方法 (3)第2章单片机控制技术和开发环境介绍 (4)2.1 STC12C5A60S2单片机性能和引脚介绍 (4)2.1.1 STC12C5A60S2系列单片机简介 (4)2.1.2 STC12C5A60S2主要性能参数 (4)2.1.3 STC12C5A60S2引脚 (5)2.2 keil开发环境和建立工程 (7)2.2.1 keil简介 (7)2.2.2 Keil工程建立 (7)2.3 ISD4004介绍 (10)2.3.1性能简述和引脚图 (10)2.3.2引脚描述 (10)2.4 SPI(串行外设接口) (12)2.4.1协议介绍 (12)2.4.2 信息快进 (13)2.4.3上电顺序 (13)2.4.4 SPI端口的控制位 (14)2.4.5 SPI控制寄存器 (15)2.4.6时序 (15)第3章系统总体设计 (17)3.1 硬件电路设计 (17)3.2软件设计 (20)3.2.1语音芯片的内部信息寻址机制 (20)3.2.2 监控ISD4004录音地址的实例 (21)3.2.3程序流程图 (21)第4章测试实例 (23)4.1 测试内容 (23)参考文献 (25)插图清单图2.1 STC12C5A60S2单片机引脚图 (6)图2.2 选择单片机型号 (8)图2.3 加入文件 (8)图2.4 重复加入源程序得到的提示 (9)图2.5 ISD4004引脚图 (10)图2.6 时序 (11)表2.1 指令表 (14)图2.7 各端口功能 (14)表2.2 控制器功能 (15)图2.8 SPI 端口 (15)表2.3 SPI 时序参数 (16)图3.1 电源与指示灯原理图 (18)图3.2 按键和指示灯原理图 (18)图3.3 单片机原理图 (18)图3.4 音频输入原理图 (19)图3.5 音频输出原理图 (19)图3.6录放时序 (20)图3.8 程序流程图 (22)图4.1 实物图 (23)2引言语音，作为一种典型的非平稳随机信号，是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段，在人类文明和社会进步中起着重要的作用。
随着电子通信业的出现和计算机技术的发展，人们开始可以从数字信号处理的角度了解语音。
语音信号的研究可以从时域和频域两个方面进行。
其中时域的分析处理有两种方法：一是进行语音信号分析，这属于小型处理的范畴，主要是通过信号的加减、时移、倍乘、卷积、求相关函数等来实现；另一种是生成和变换成各种调制信号，这属于非线性的范畴，主要是对信号平均累加器的动态范围进行压缩扩张，用门限方法对噪声的抑制。
对频域分析处理，即对信号的频率特性在频谱中加以分析研究，这拓展了信号分析的范围，是对不确定信号分析的主要方法。
随着计算机技术处理和信息技术的发展，语音交互已经成为人机交互的必要手段，而语音信号的采集处理是人机交互的前提和基础。
声卡是计算机对语音信息进行加工的重要部件，它具有对信号滤波、放大、采样保持、A/D和D/A转换等功能。
语音信号处理作为一个重要的研究领域，已经有很长的研究历史。
但是它的快速发展可以说是从1940年前后Dudley的声码器和Potter等人的可见语音开始的；20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理方法和技术，如数字滤波器、快速傅里叶变换等成为语音信号数字处理的理论和技术基础；到了80年代，由于矢量量化、隐马尔克夫模型和人工神经网络等相继被应用于语音信号处理，并经过不断改进与完善，使得语音信号处理技术产生了突破性的进展。
进入90年代以来，语音信号处理在实用化方面取得了许多实质性的进展。
一方面，对声音语音学统计模型的研究逐渐深入，鲁棒的语音识别、基于语音段的建模方法及隐马尔可夫模型与人工神经网络的结合成为研究的热点。
另一方面，为了语音识别使用化的需要，讲着自适应、听觉模型、快速搜索识别算法以及进一步的语言模型的研究等课题备受关注。
1第1章绪论1.1系统设计的意义语音不仅是人与人之间进行信息交流最直接、最方便和最有效的工具，而且也是人与机器之间进行通信的重要工具。
1874年电话的发展可以认为是现代处理的开端。
电话的理论基础是尽可能不失真地传送语音波形。
这种“波形原则”几乎统治了其后整整一百年。
1939年产生了一种概念全新的语音处理技术，这就是著名的通道声码器技术。
声码器的理论基础是认为语音是由人的声带振动产生的生源（载波）受到运动的声道的控制（调制）而产生的，因而将载波和调制两部分分开来进行传送便可极大地压缩频带。
这一概念已经包含着其后出现的语音参数模型的基本思想。
40年代后期，研制成功了能够把语音信号的时变谱用语音表示出来的仪器——语音仪，为语音信号分析提供了一个有力的工具。
对于语音信号，数字处理比模拟处理具有更多的优点。
这是因为：第一，数字技术能够完成许多很复杂的信号处理工作；第二，通过语音进行交换的信息本质上具有离散的性质，因为语音可以看成是因素的组合，这就特别适合于数字处理；第三，数字系统具有高可靠性、价廉、紧凑、快速等特点，很容易完成实时处理任务；第四，数字语音适合于在强干扰通信中传输，易于和数据一起在通信网中传输，也易于进行加密传输。
因此数字语音信号处理是主要研究方向。
无论是人与人之间还是人与计算机之间的语音通信，语音处理，特别是语音数字处理的理论和技术，具有特别重要的作用。
单片机的应用无处不在，利用单片机控制语音的录放也多不胜举。
用单片机控制语音芯片，再把单片机和语音芯片嵌入到通信设备，智能仪器，治安报警及儿童玩具中，就可做成语音播放的机器，应用范围广泛。
用单片机控制语音芯片设计语音录放系统,该系统功能多，录放音音质好，外围电路简单。
1.2系统设计的目的设计一个语音录放系统，可以应用于通讯设备、智能仪表、治安报亭、语音报站、报数报价、语音讲解、语音记录、语音复读、教学仪器、智能玩具、电子礼品等领域。
要求放音质量好，用二极管显示工作状态。
系统具有较强的抗干扰能力，便于安装和扩展。
21.3系统采用的实现方法设计硬件原理图,焊接语音模块,包括电压转换芯片,音频小功率放大器和ISD4004的连接.编写软件程序,利用单片机控制技术,实现录、放、停等操作。
第2章单片机控制技术和开发环境介绍2.1 STC12C5A60S2单片机性能和引脚介绍2.1.1 STC12C5A60S2系列单片机简介STC12C5A60S2/AD/PWM 系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8—12倍。
内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S,即25万次/秒），针对电机控制，强干扰场合。
2.1.2 STC12C5A60S2主要性能参数1.增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统80512.工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V-3.3V（5V单片机）STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V- 2.2V（3V单片机）3.工作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通8051的 0～420MHz4.用户应用程序空间8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字节......5.片上集成1280字节RAM6.通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)9. 看门狗10.内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）11.外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器 5V单片机为1.32V，误差为+/-5%,3.3V单片机为1.30V，误差为+/-3%12.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内) 1用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz～15.5MHz 3.3V单片机为： 8MHz～412MHz 精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准13.共4个16位定时器两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器再加上2路PCA 模块可再实现2个16位定时器14. 2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟15.外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块， Power Down模式可由外部中断唤醒， INT0/P3.2, INT1/P3.3, T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0, CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到P4.3)16. PWM(2路）/PCA（可编程计数器阵列,2路） ---也可用来当2路D/A使用---也可用来再实现2个定时器 ---也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持)17.A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)18.通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口19. STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)20.工作温度范围：-40 - +85℃(工业级) / 0 - 75℃(商业级)21.封装：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48 I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接74HC164/165/595（均可级联）来扩展I/O口, 还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU,三线通信，还多了串口。