基于SPI总线的语音录放系统实现.doc

基于SPI总线的语音录放系统实现131040061黄崇摘要ISD4004语音系列芯片是SPI接口具有多次重复录放存储时间长使用时不需扩充存储器所需外围电路简单等特点。本文使用ISD4004芯片在录音放音系统中的一个实际应用。笔者通过这个系统的实现掌握了SPI总线的协议规范和编程方法。关键字：SPI总线ISD4004单片机目录1前言32SPI总线简介32.1SPI总线简介32.2接口信号32.3SPI接口硬件结构33硬件电路设计43.1ISD4004简介43.2ISD4004与单片机接口电路43.3录音模块电路53.4放音模块电路54软件设计64.1录音程序设计64.2放音程序设计64.3部分工作子程序64.4录音放音暂停功能的实现75结束语71前言语音生成技术用于工业监控系统、自动应答系统、多媒体查询系统、智能化仪表、办公自动化系统或家用电气产品中使它们具有语音输出功能使之能在适当的时候用语音实时报告系统的工作状态、警告信息、提示信息或相关的解释说明等无疑在提高人机通信能力、减少对错误处理的遗漏、提高系统性能、降低人们的工作强度等方面都有极大的好处。数字录音放音系统是将现场的语音模拟信号转变为离散的数字信号然后存储在一定的存储介质上的一种录音方式它也是数字语音处理技术中常用的一种方式。采用数字录音技术有较高的效率和自动化程度录音时间也长并可将信息长期保存于存储介质中同时对语音信息进行编辑整理非常方便可快速查找。2SPI总线简介2.1SPI总线简介SPI(SerialPeripheralInterface--串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。它是一种符合工业标准、全双工、三线或四线通信方式的总线系统。它允许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信。在SPI接口中数据的传输需要一条时钟线一条数据线和一条控制线（有些芯片需要两条控制线）。SPI可以工作在主模式下或从模式下。在主模式下每位数据发送/接收需要一个时钟周期。2.2接口信号（1）MOSI–主器件数据输出从器件数据输入（2）MISO–主器件数据输入从器件数据输出（3）SCLK–时钟信号由主器件产生（4）SS–从器件使能信号由主器件控制图2.1为SPI常见的与控制器的连接图。图2.1SPI常见的与控制器的连接图2.3SPI接口硬件结构SPI接口在内部硬件实际上是两个简单的移位寄存器传输的数据为8位在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下按位传输高位在前低位在后。如下图所示在SCLK的上升沿上数据改变同时一位数据被存入移位寄存器。3硬件电路设计本文讨论的语音录放系统包括单片机控制器模块、语音录放模块、键盘控制模块以及显示模块。考虑到本文主要的任务应该是讨论与系统总线相关的内容也就是与ISD4004有关的硬件软件设计所以下边的内容讲的主要是与SPI总线相关的内容硬件模块包括与单片机接口模块、录音模块以及放音模块。因为ISD4004芯片在音频输入端和输出端都集成了合适的滤波器和放大器所以实际实现起来的硬件电路非常简单。3.1ISD4004简介ISD4004语音芯片是与普通的录音/重放芯片相比ISD4004具有如下特点：（1）记录声音没有段长度限制并且声音记录不需要A/D转换和压缩。（2）快速闪存作为存储介质无需电源可保存数据长达100年重复记录10000次以上。（3）ISD4004具有记录时间长（可达16分钟本文采用的为8分钟的ISD4004语音芯片）的优点。（4）ISD4004开发应用具有所需外围电路简单的优点这一点从本文介绍的其在语音报站器中的实际应用中可以体会到。图3.1为ISD4004内部结构图。图3.1ISD4004内部结构图3.2ISD4004与单片机接口电路本文讨论的语音录放系统主电路主要由单片机AT89S52和ISD4004构成。该系统的硬件电路连接如图2.1所示。AT89S52单片机并没有集成SPI控制器所以设计中必须用普通IO口来模拟单片机的32个IO口理论上说说是可以随便连接四个的。本设计中单片机的P1.0－P1.3引脚接分别接的ISD4004的SS、SCLK、MOSI、MISO引脚可以看出AT89S52和ISD4004之间的连接较少。图3.2ISD4004与单片机接口电路3.3录音模块电路正如前文所述ISD4004内部集成有音频输入端的放大器和滤波器所以这部分电路也是非常简单的。麦克风输出信号经过一个三极管放大电路输入到ISD4004中。在实践中笔者也尝试着将此部分电路去除直接接到ISD4004上但是发现录音声音太小看来此部分电路还是不能省的。图3.3录音模块电路3.4放音模块电路放音模块电路连接图