基于单片机控制的语音录放系统研究开题报告.doc

1、 毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：专 业：电子信息科学与技术设计题目：基于单片机控制的语音录放系统研究指导教师： 2011年03月20日毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一、本课题的研究背景及意义随着我国经济建设的迅猛发展，公安、铁路、民航、金融等部门对语音记录的需求不断增长。把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

2、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1。 用磁带记录、存储、还原模拟语音信号的方法已有很长时间的历史，基于这一方法的电子产品也到处可见，且这些产品的体积都很大，在使用的范围上受到了一定的限制。单片机语音录放系统是以数字电路为基础，利用数字语音电路来实现语音信号的记录、存储、还原等任务。单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等优点得到迅速发展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表及通讯设备、日常消费类产品、玩具等，利用单片机实现语音录放有很大的研究和开发价值。语音集成电路与微处理器相结合，具有

3、体积小、扩展方便等特点，具有广泛的发展前景2。二、 本课题国内外研究现状语音，是人类赖以生存发展和从事各种社会活动最基本、最重要的交流工具之一。从初中物理课本中，我们就已经知道，空气是产生和传播语音（包括音乐和自然界的一切声音）的媒体介质。语音是以一种特殊的物质形态发生与存在着得信息载体，它稍纵即逝。千万年来，人们梦寐以求企图捕捉和保存语音的愿望以及对此所付出的种种不懈的努力，一直到了1877年，大发明家爱迪生发明出世界上第一部机械式留声机才初次得以实现。在此后的100多年间，科学家们先后发明创造出了钢丝、胶片、磁带、磁盘、磁芯、激光唱片等各种保存原生的载体。尽管上述这些产品都曾经和正在发挥着

4、很大的作用，但是这类原生载体都需要依赖一套精密复杂的机械传动装置来操纵控制，它们存在着体积大、耗电多、成本高和机械磨损、介质损耗等许多明显的缺陷，尤其是机械控制与集成电路根本就无法直接接口，这一致的“先天不足”，从根本上决定了这类原生载体终究不能成就大器的事实。然而，人类为此探索的脚步从来都没有停止过3。20世纪60、70年代，语音集成电路诞生了，开创了语音合成技术的新纪元。特别是近10年来，语音电路已经迅速发展成当前“会说话”电子产品、家电产品、通信产品和网络化产品中不可或缺的重要集成电路器件，并成为一个多品种、多规格、多系列、多元化的庞大语音集成电路体系4。随着人们在越来越多的领域意识到使

5、用语音交互界面的巨大价值，已经开始尝试采用语音技术，并在不少领域里取得了喜人的成果。语音技术已经从锦上添花的点缀，变为实实在在提供用户便利的重要特征与内涵，也成为衡量电子电器产品智能化得一个重要指标。语音技术发展的目的，就是要让人们充分享受到人机界面信息交流时的那种亲切感和人性化的便利。目前在国内外，语音技术的应用已相当成熟地进入日用产品和工业化产品的许多领域5。三、发展前景 对于那些令人眼花缭乱的五花八门的指示灯、显示屏和开关、按键操作相比，语音无疑提供了更加直接有效和人性化得人机交互手段。语音作为人机对话的最高手段，使人机对话向人“人”对话的终极目标发展，它在形式上最终填补人机对话的这一科

6、技空白。语音的对话方式可使人机界面从数字领域进入到模糊领域。诚然，距离真正意义上的完全语音模糊参数的人机对话模式的实现，这中间还有一些重大的技术领域需要突破，但是，我们可以断言，随着语音识别、语音合成、信息综合、模糊控制、网络通信等一系列技术的攻克与发展，人类这一孜孜以求的愿望的实现，一定为期不会太远了，其前途是一片光明灿烂和无限美妙的。尽管语音合成集成电路发展历史比较短，但其成长速度之迅猛，电路体系之庞大，应用范围之广泛，发展前景之远大，却是任何一个集成电路系列产品无法与其相提并论的。目前，语音集成电路已从过去单一的只读型语音电路，完成了向多功能、低成本、微型化、集约式、智能型语音集成电路的

7、重大战略性变革。语音技术及众多产品，将成为自然、方便、理想的人机交互方式提供强有力的技术支撑6。随着微电子技术突飞猛进的高速发展，语音合成技术及语音集成电路领域出现了重大变革，产生了许多新技术、新器件和新产品，开拓了更广泛的应用领域，并朝着更大容量、更优音质、更高智能、更具灵活性的方向发展。在众多的语音集成电路器件产品中，ISD单片语音集成电路系列，无论在技术领域还是市场氛围中，都始终以其优异的性能和极高的性价比，在同类产品中独领风骚，倍受业内人士及消费者得青睐和欢迎7。与普通的录音/重放芯片相比，ISD4004具有如下特点：首先是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。其

8、次，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。此外，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。最后，ISD4004开发应用具有所需外围电路简单的优点8。ISD系列语音产品，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，因此，在通信导航设备、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、电子词典、高档电子礼品等许多的领域里，一直以来都得到极广泛的应用9。参考文献：1 刘彦松一种智能语音系统的电路设计实现J科技信

9、息，2009（19）2 刘建华，李纪云单片机在现代社会中的应用J河南科技，1998（10）3 韩亮基于嵌入式的数字化语言录放系统的研究D重庆大学，20044 裘有斌，张国忠，陈丰伟等基于ISD4004的家庭语音报警系统设计J单片机与嵌入式系统应用，2008，(04)5 陈曦.语音录放专用芯片的设计D西安理工大学，20036 刘超美，李红萍，贾秀明等基于单片机的语音录放系统设计J甘肃联合大学学报（自然科学版），2008（03）7 王南阳单片优质语音录放集成电路M第1版北京：机械出版社，2006：12，1801858 张常年ISD4004语言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，2

10、001，（06）：2223，279 张晓东，计玉芳，徐宇宝等基于ISD4004智能语音提示系统设计J皖西学院学报，2008，（02）10 刘连吉ISD单片语言录/放器件及电路设计青岛海洋大学学报1997，2（03）：29129711 何利民MCS-51系列单片机应用系统设计M北京：北京航空航天大学，19938：6511012 丁志刚，李刚民单片机微型计算机原理与应用M第1版北京：电子工业出版社，1992：7610313 薛钧义MCS-51/96系列单片微型计算机及其应用M第2版西安交通大学出版社，1997：16314014 邵陆寿单片机控制的无线语言系统设计J安徽农业大学学报1995，（04）

11、15 张景元，王江红，巩秀刚一种单片机控制系统键盘/显示电路的设计与实现J电子工程师，2000，(07)16 王坤，张文科 基于单片机与语音芯片的语音系统设计J科技信息，2009，(06) 毕 业 论 文 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、本课题要研究或解决的问题基本设计思路：通过对按键功能选择电路操作，由处理器控制语音芯片进行录/放音。录音时，将音频信号转化成电信号，并经过放大处理，在语音芯片完成转换和存储。放音时，读取语音芯片中的信号，采用经典的功放电路进行功率放大，经扬声器将电信号再还原成音频信号。1.初始化部分：初始化操作包括单片机控制部分的初始化、

12、语音芯片的初始化（只需初始化一次）。该部分程序主要是完成系统单片机及ISD4004语音芯片的初始化，使得整个系统能够有序的进行下去。2.单片机控制部分：该部分主要是完成单片机与ISD4004的连接和对ISD4004的控制功能，并根据系统单片机发出的命令形式作出相应的操作。3.录音程序部分：该部分主要包括对ISD4004语音芯片的录音控制，复位操作程序，延时操作程序等。4.放音程序部分：该部分主要包括对ISD4004语音芯片的放音控制，复位操作程序，延时操作程序等。二、拟采用的研究手段1、语音录放的硬件电路设计硬件设计电路图如图1该电路采用AT89C51单片机，通过操作5个微型按钮开关和一个微动

13、开关实现功能转换，操作命令由串行通信接口（SPI）送入。电路既可工作在顺序模式，又可工作在循环模式。当工作在循环模式的录音状态时，ISD芯片将始终记录最后16min的语音信息，直至按下停止键。整个电路由单片机控制显示电路、ISD4004语音录放电路、话筒输入电路、音频功率放大电路几部分构成。ISD4004的片选信号SS由控制器P2.0提供。单片机AT89C51的串行口工作于同步移位寄存器方式，同步移位脉冲由TXD（P3.1）输出至ISD4004串行时钟输入端SCLK，数据由RXD（P3.0）输入输出。因AT89C51单片机不具备（SPI）接口，故这里通过三态门将RXD(P3.0)数据线复用。对

14、单片机而言，发射时作为输出，接至ISD4004的串行输入端（MOSI）；接收时作为输入，接至ISD4004的串行输出端（MISO）。电路中拨动开关用于选择启用或取消循环录音功能。音频功率放大电路的主要芯片是LM386，由它完成音频的集成功放。按键功能选择处理器AT89C51声音采集处理语音芯片ISD4004功放电路LM386LED图1 原理框图 2、语音录放的程序电路设计 整个程序包括主程序和中断子程序两部分。AT89C51单片机提供了用户键盘、显示和ISD4004所需接口。它接收击键动作，并将相应指令传送给ISD4004，同时监控ISD4004的中断输出。当开关闭合时，读取ISD4004的状

15、态寄存器。从而根据OVF和EOM的状态进行相应的处理。当OVF=1，即存储器溢出时，则不管当前为何种状态均将ISD4004的地址置零，并继续运行原指令；当EOM=1时，当前状态只可能为放音或快进，若为快进则置为放音态，并继续运行。如此设计便实现了循环录放的功能，同时在快进时，自动停止在下一个语音段开始处，并继续放音。其中，录音/放音程序流程图如图2和图3。 N开始设置录音起始地址并发送发送SETREC命令发送从当前地址开始录音命令开中断STOP命令中断返回/中断子程序并返回继续录音Y图2 录音子程序流程图 Y开始设置放音起始地址并发送发送SETPLAY命令发送从当前地址开始放音命令开中断STO

16、P命令中断返回/中断子程序并返回继续放音N图3 放音子程序流程图 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见：“基于单片机控制的语音录放系统研究”的文献综述从研究内容的背景和意义、国内外研究现状和研究前景等方面谈了自己的认识，认识比较到位，说明该同学对本研究的内容已经具有了比较深刻的理解；文献综述所参考的文献资料篇数较多、参考资料的内容也基本符合要求。开题报告中所要解决的问题的提出紧紧围绕毕业论文任务书的要求，内容详实、具体，比较合理；为解决问题所提出的解决方案和研究手段，思路清晰，方法正确，在规定的时间内可以完成研究任务。综上所述，开题报告格式基本正确，问题难度适中，方案切实可行，研究方案具有一定的独到之处。同意开题！ 指导教师： 年 月 日所在系审查意见： 教学主任： 年 月 日