基于单片机控制的电话录放系统的设计
摘 要：随着现代电子、电器产品及设备智能化水平的不断提高，语音系统是渗透到仪器仪表、机电一体化、人工智能、邮电业务等许多领域。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。基于STC89C52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。语音录放系统的信号处理过程主要包括语音的采集、信号的放大和语音的滤波。语音经过驻极体传感器，即麦克风，把声波信号转换成电信号。
关键词：单片机；ISD4004；语音录放
实现数字录音系统有PC机实现和嵌入式系统这两个方面。本文中设计采用的是嵌入式数字录音系统，主要是要满足以下几个指标：可以存储的时间较长，大容量非易失性数据存储器作为存储介质，可以保存音频文件和一起记录；灵活的控制方式，可以实现各种语音操作来应对客户的需求；足够高的采样频率，保证了好的语音质量；数据的合理压缩为存储器节省了很大的存储空间；与电脑的连接可以将声音文件存入存储介质中，用以备用。
1、录放系统设计的意义
语音信息的数字化处理技术得到了全社会的普遍认可和广泛的应用。因此而生产的语音信息处理器的性能也随着科学技术的快速发展而愈来愈好。数字语音录放系统的蓬勃发展是近几年来多媒体技术的一种具体应用，此系统不仅克服了磁带录放音中所存在的各种缺点，而且还可以进行快速查找与编辑整理。数字语音录放系统是指利用数字技术对语音信号进行采集、处理，并且在一定的存储设备中进行存储，而且可在需要时进行输出相对于模拟设备而言，数字设备易于集成、小型化、成本低、稳定性强、操作简单方便，使得数字语音录放系统广泛的渗透到仪器仪表、人工智能、电话的录放音、车辆的到站提示音、移动电话机以及其它便携式电子产品、监控环境中使用的语音采集系统、智能玩具等多种领域。
然而，目前就一般的数字语音录放系统来说，对语音只是进行简单的采集、存储和播放，虽然可以在较大的程度上保证语音的保真度，但是过多的语音数据会造成对大量存储设备的需求。对于大型系统而言，可以通过采用大容量的硬盘，甚至是大规模的磁盘阵列来解决，但是对于小型的设备来说，由于容量有限，则不能采用相同的方法。近几年来对语音信号处理技术研究的突飞猛进，为数字语音录放系统提供了新的发展空间。对语音的采集、处理从原来简单的波形编码转变为进行参数编码与压缩，这样就大大的减少了语音数据的存储。
采用单片机STC89C52和语音芯片ISD4004所设计和制作的语音录放系统，能够实现语音的分段录音，分段放音，重复放音以及连续放音的功能，并且可以很方便的通过软件编程进行功能的调整，同时不必使用专门的ISD语音开发设备，这样就使该系统具有了技术更新周期短、成本低、开放灵活等优点。
2、录放系统设计的目的
随着我国经济建设的快速发展，数字语音录放电路领域产生了许多新技术、新器件和新产品，开拓了更加广泛的应用领域。在各式各样的语音电路器件产品中，ISD单片语音集成电路系列，无论在技术领域还是市场范围内，始终以优异的性能和极高的性价比在同类产品中独领风骚，倍受业内人士以及消费者的青睐和欢迎。与普通的录放音芯片相比较，ISD4004芯片具有如下特点：记录声音没有段长限制，声音记录不需要进过A/D转换和压缩；单片的录放时间从8分钟到16分钟不等，采样的频率越低，录放音的时间就会越长，从而导致音质也会随之下降；芯片内信息存储于闪烁存储器中，可以在断电的情况下保存100 年（典型值），反复录音10 万次（典型值）[15]。当该芯片工作在SPI模式下时，所有的操作均由STC89C52来控制。该芯片只有地址输入端，因此分段录音的时候，内部各个语音段的地址无法直接读出，从而不能实现现场重复录放音的实时操作。
总而言之，语音录放系统在工业控制、仪器仪表、信息通信、教育玩具、电子产品等方面具有广阔的发展前景，同时它也将渗透到传统的控制领域内和一些有待开发的新领域内。新课程环境下初中化学教学策略的探讨
3、录放系统的研究内容
本语音录放电路主要由单片机STC89C52，ISD4004 构成，本系统可以主要分为三部分单片机控制部分、录音部分和放音部分。
①单片机控制部分：主要由单片机 STC89C52 构成，包含必要的按键电路、复位 电路和看门狗电路等外围电路；
②录音部分：采用ISD4004器件，接收到单片机发出的录音指令，将从麦克风传出的语音段直接保存在内部存储器中；
③放音部分主要由 ISD4004 构成，包含配套的变压 电路，功放电路等；
④系统采用按钮选择录放功能，根据按钮功能确定单片机工作端口；
⑤完成录音段、放音段选择及录放功能控制程序的编写；
⑥完成语音录放系统的功能性样机调试；
4、录放系统的研究方法
论文通过对国内现有资料现场调研和网上查阅收集相关设计资料，完成资料采集的工作，根据自身所掌握的知识以及老师的指导，制定出了一个基于单片机控制的电话语音处理系统设计基本模型的方案，对该方案进行了研究。
論文采用的研究方法有：
①文献分析法。了解国内外电话语音处理系统的发展现状。
②调查法。在网上调查ISD系列语音产品在广大领域的应用。
③行动研究法。建立模型，对51单片机、ISD4004 单片语音芯片进行模拟研究。
结语
随着经济快速发展，人民生活水平的不断提高，现在的人已经离不开音乐，而且对听觉要求越来越高了。由于计算机技术和数字电子的发展，现在的语音系统有了重大的飞跃，由以前体积较大单放机、复读机发展到了音质较好、体积小、容量大的MP3、MP4、手机，可以说语音技术已经相当成熟了。可以存储的时间较长，大容量非易失性数据存储器作为存储介质，可以保存音频文件和一起记录；灵活的控制方式，可以实现各种语音操作来应对客户的需求；足够高的采样频率，保证了好的语音质量；数据的合理压缩为存储器节省了很大的存储空间；与电脑的连接可以将声音文件存入存储介质中，用以备用。
参考文献
[1]孟桂颖.电话语音处理系统的设计与实现[J].中国科技信息，2005（01）：11-24.
[2]李长旭，杨平先.基于MSP430单片机的电话语音应答系统的设计及实现[J].太原科技，2009（10）：85-86+89.
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[4] 张海龙.基于语音识别技术的语音控制智能手系统[J].单片机与嵌入式系统应用，2015，15（1）：31-34.