ISD4004语音芯片翻录器设计 计算机应用技术毕业论文

ISD4004语音芯片翻录器 计算机应用技术毕业论文 XX信息职业技术学院 学生毕业设计(毕业论文) 系 别: 计算机科学与技术系 专 业: 计算机应用技术 班 级: 计 应 学 生 姓 名: 学 生 学 号: 设计(论文)目:ISD4004语音芯片翻录器设计 指 导 教 师: 设 计 地 点:XX信息职业技术学院 起 迄 日 期: Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 毕业设计(论文)任务书 专业 计算机应用技术 班级 计应041 姓名 XX 一、课题名称: ISD4004语音芯片翻录器设计 二、主要技术指标:1、项目包含硬件部分与软件部分2、硬件包括:ISD4004读写模块、录放模 块、输入模块、功放模块、电源模块。3、毕业论文符合规范 三、工作内容和要求: 1、系统分析、功能模块设计 要求: 1) 描述系统应具备的功能; 2)画出系统功能分析图 3)描述每一模块的功能 2、单片机硬件电路设计 要求:1)根据系统功能分析的结果画出硬件电路模型图(草图) 2) 根据硬件电路模型图画出原理图并布出PCB板，用制板机制出电路板 3)在所制的电路上，焊接所需的元器件 (同时在万能板上焊上所需的元器件，用于调试 电路时用,这样可以减少设计成本)。 3、各功能程序设计 要求: 1)跟据用户所需的功能，编写程序(在Keil uVision2编译环境下)，主要以C语 言为主，嵌入部分汇编语言。 2)思路清晰、各功能模块标明注释 4、系统功能调试 要求: 1)画出实现每一功能的用例图 2)设计实现这些功能用到的视图、宏或程序代码 5、编著设计论文 要求: 1)论文中应含各项工作内容 2)论文的最后一部分应含设计 3)满足要求的字数、严禁抄袭 四、主要参考文献: 1、《Protel 99SE电路设计技术入门与应用》电子工业出版社 2、《模拟电子技术》西安电子科技大学 出版社3、《单片机高级语言C51Windows环境编程与应用》电子工业出版社 学 生(签名) 年 月 日 指 导 教师(签名) 年 月 日 教研室主任(签名) 年 月 日 系 主 任(签名) 年 月 日 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 2 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 毕业设计(论文)开题报告 设计(论文题目) ISD4004语音芯片翻录器设计 一、选题的背景和意义: ISD系列语音芯片是美国ISD公司推出的产品。该系列语音芯片采用多电平直接接模拟存储(Chip Corder)专利技术，声音不需要A/D转换和压缩，每个采样值直接存储在片内的闪烁存储器中，没有A/D转换误差，因此能够真实、自然地再现语音、音乐及效果声。避免了一般固体录音电路量化和压缩造成的量化噪声和金属声。ISD4004语音芯片采用CMOS技术，内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器、自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等，因此只需很少的外围器件就可构成一个完整的声音录放系统。芯片设计是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通过串行通信接口(SPI或Microwire)送入。采样频率可为4.0Hz、5.3Hz、6.4Hz、8.0kHz，频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降。片内信息存于内烁存储器中，可在断电情况下保存100年(典型值)反复录音10万次。器件工作电压3V，工作电流25,30mA，维持电流1μA?单片录放语音时间8,16min，音质好，适用于移动电话机及其它便携式电子产品中。 二、课题研究的主要内容: 1)ISD语音芯片的读写系统 2)音频输出功放模块，稳压模块。 3)系统设计一种由单片机控制，能够循环录放的语音电路，可作为录音机，复读机、音频仪使用，既节省存储空间，又降低成本，具有较高的实用价值。 4)ISD4004工作于SPI串行接口，SPI和接口指令 三、主要研究(设计)方法论述: 系统基于通信技术，选用C 语言程序开发平台; 成功地将ISD4004语音芯片与单片机、录放电路、功放电路和稳压电路结合，实现语音循环录放。目前，市场上的固体录音机及各种录音笔，大多采用的是顺序录音，不具备循环录音功能，一旦存储器录满，必须重新操作才行。本文设计一种能够循环录放的语音电路，即可解决上述问题。 用户可以随意的录放想要保存的内容，具有自动静噪功能，片内有免调整时钟，可选用外部时钟。 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 3 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 四、设计(论文)进度安排: 时 间 工 作 内 容 2006-3-1~ 准备立项，做好项目的准备及计划。 2006-3-14 2006-3-15~ 搜集相关技术资料，准备设计产品结构框架。 2006-4-1 2006-4-2~ 团队开会，听取指导教师意见，结构框架定型。 2006-4-7 2006-4-8~ 构建系统结构，确定单片机与芯片的通信协议 2006-4-15 2006-4-16~ 绘制电路原理图 2006-4-22 2006-4-23~ 制作音频输出的相关功能模块。 2006-4-30 2006-5-8~ 制作稳压电源的相关功能模块。 2006-5-16 2006-5-17~ 制作PCB板 2006-5-25 2006-5-26~ 制作语音录放电路的相关功能模块。 2006-6-2 2006-6-3~ 整合系统。功能扩充。 2006-6-12 2006-6-13~ 整体系统定型，并对错误做出处理。 2006-6-20 2006-6-21~ 对系统运行试用，并对相应问题作改进。 2006-6-30 五、指导教师意见: 指导教师签名: 年 月 日 六、系部意见: 系主任签名: 年 月 日 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 4 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 目 录 摘要 关键词 前言 一、 ISD4004 系列语音录放集成电路应用说明 ........6 1、简述 .....................................6 2、引脚描述 ................................. 8 3、SPI(串行外部接口) .........................10 4、时序 ....................................13 5、典型应用电路...............................15 6、电气参数 ................................ 18 二、低电压音频功放电路 ...................... 22 三、电路设计原理图 ............................ 28 四、电路设计PCB板 ............................ 30 五、源程序代码设计 ........................... 31 六、总结 .................................. 42 七、谢辞 ................................... 42 八、参考文献 ............................... 42 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 5 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 ISD4004语音芯片翻录器的研制 XX 摘要 针对ISD语音芯片的特点，设计一种由单片机控制，能够循环录放的语音电路， 可作为录音机，复读机、音频记录仪使用，既节省存储空间，又降低成本，具有较高 的实用价值。 关键词:ISD4004 语音 循环录放。 Summary Aim at the characteristics of the ISD speech chip, design a kind of from single slice machine control, can circulate to record to put of speech electric circuit be a tape recorder, replying to read machine,the audio frequency record instrument usage, since economical saving space, and then decline low cost, have higher practical value. Keyword:The ISD4004 speeches record to put circularly. 前言 ISD系列语音芯片是美国ISD公司推出的产品。该系列语音芯片采用多电平直接 接模拟存储(Chip Corder)专利技术，声音不需要A/D转换和压缩，每个采样值 直接存储在片内的闪烁存储器中，没有A/D转换误差，因此能够真实、自然地再现语 音、音乐及效果声。避免了一般固体录音电路量化和压缩造成的量化噪声和金属声。 ISD4004语音芯片采用CMOS技术，内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器、 自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等，因此只需很少的外围器 件就可构成一个完整的声音录放系统。芯片设计是基于所有操作由微控制器控制，操 作命令通过串行通信接口(SPI或Microwire)送入。采样频率可为4.0Hz、5.3Hz、 6.4Hz、8.0kHz，频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降。片内信息存于内 烁存储器中，可在断电情况下保存100年(典型值)反复录音10万次。器件工作电 压3V，工作电流25,30mA，维持电流1μA?单片录放语音时间8,16min，音质好， 适用于移动电话机及其它便携式电子产品中。目前，市场上的固体录音机及各种录音 笔，大多采用的是顺序录音，不具备循环录音功能，一旦存储器录满，必须重新操作 才行。本文设计一种能够循环录放的语音电路，即可解、上述问题。 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 6 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 一、ISD4004 系列语音录放集成电路应用说明 1、简述 , 单片8至16分钟语音录放、8、10、12及16分钟 , 3V单电源工作 , 工作电流2530mA，维持电流1uA , 高质量、自然的语音还原技术 , 自动静噪功能 , 无需开发系统 , 内置微控制器串行通信接口 , 多段信息处理 , 不耗电保存信息100年(典型值) , 100000次录音周期(典型值) , 片内免调整时钟，可选用外部时钟 ISD4004系列型号与性能对照表 录放时间 输入采样 典型带宽 最大段数 最小段长 外部时钟 -型号 ISD4004-08M 8.0KHz 3.4KHz 2400 200ms 1024KHz 8分钟 ISD4004-10M 6.4KHz 2.7KHz 2400 250ms 819.2KHz 10分钟 ISD4004-12M 5.3KHz 2.3KHz 2400 300ms 682.7KHz 12分钟 ISD4004-16M 4.0KHz 1.7KHz 2400 400ms 512KHz 16分钟 TE63480 系列内部框图(与ISD4003雷同) Figure: ISD4003 Series Black Diagram ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 7 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 ISD4004系列TSOP及PDIP、SOIC引脚如下:(和ISD4003系列相同) Figure 1: ISD4004 Series TSOP and PDIP/SOIC Pin outs ISD4004系列工作电压3V，单片录放语音时间8至16分钟，音质好，适用于移动电话机及其它便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术，内含振荡器、防混清滤波器、平滑滤波器、自动静噪、音频放大器及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通过串行通信接口(SPI或Micro wire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存贮技术，每个采样值直接存贮在片内的闪烁存贮器中，因此能够非常真实、自然地再现语音，音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路固置化和压缩造成的量化噪声和多属声。采样频率可为4.0,5.3,6.4,8.0KHz,频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降，片内信息存于闪烁存贮器中，可在断电情况下保存100年(典型值)反复录音10万次。 2、引脚描述 电源(VCCA，VCCD)为使噪声最小，芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并分别引到外封装的不同引脚上，模拟和数字电源端最好分别走线，尽可能靠近供电源处相连，而去耦电容应尽量靠近器件。 地线(VSSA，VSSD)芯片内的模拟和数字电路也使用不同的地线。几个VSSA尽量在引脚焊盘上相连，并用低阻通路连到电源上，VSSD也用低阻通路连到电源上。这些接地通路要足以使VSSA与VSSD之间的阻值小于3Ω。芯片的背面是通过衬底电阻连接到VSS的，在做COB时托盘须接VSS或悬空。 同相模拟输入(ANAIN+)这是录音信号的同相输入端。输入放大器可用单端或差分驱动。单端输入时，信号由耦合电容输入，最大幅度为峰峰值32mV，耦合电容和本端的3KΩ电阻输入阻挠决定了芯片频率的低端截止频率。在差分驱动时，信号最大幅度为峰峰值16mV。这两种戏动方式见下图 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 8 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 反相模拟输入(ANAIN-)差分驱动时，这是录音信号的反相输入端。信号通过耦合电容输入，最大幅度为峰峰值16mV，本端的标称输入阻挠为56kΩ，单端驱动时，本端通过电容接地。两种方式下，ANAIN+和ANAIN-端的耦合电容值应相同。 音频输出(AUDOUT)提供音频输出，可驱动5KΩ的负载。 片选(SS)此端为低，即选中ISD4003B系列 串行输入(MOSI)此为串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端，供TER输入 串行输出(MISO)TER串行输出端，TER末选中时，本端呈高阻态。 串行时钟(SELK)TER的时钟输入端，由主控制器产生，用于同步MOSI和MISO的数据传输。数据在SCLK上升沿锁存到TER，在下降沿移出TER。 忠断(INI)本端为漏极开路输出，TER在任何操作(包括快进)中检测到EOM或OVF时，本端变低并保持。中断状态在下一个SPI周期开始清除，中断状态也可用RITN指令读取。 OVF标志指示TER录放操作已到达存贮器的末尾。 EOM标志只在放音过程中检测到内部的EOM标志时，此状态位置1。 行地址时钟(RAC)漏极开始输出。每个RAC周期表示TER存贮器的操作进行了一行(TE63480系列中的存贮器其2400行)。8KHz采样频率的器件，RAC周期为200ms，其中175ms保持高电平。低电平为25ms。快进模式下，RAC218.75us 高电平，31.25us为低电平，该端可用于存贮管理技术 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 9 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 外部时钟(XCLK)本端有内部下拉元件，芯片内部的采样时钟在出厂前已调校， 误差在+1%内，商业级芯片在整个温度和电压范围内，频率变化在+2.25% .工业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化为-6%+4%，此时建议使内 用稳压电源.若要求更高精度，可从本端输入外部时钟(如前表中所列).由于 内部的防混淆及平滑滤波器已设定，故上述推荐的时钟频率不应改变。输入 时钏的占空比无关紧要，因内部首先进行了分频，在不外接时钟时，此端必 须接地。 自动静噪(AMACP)当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时，1MF电 容,构成内部信号电平峰值检测电路的一部分。检测出的峰值电平为内部设 定的阈值作比较，决定自动静噪功能的翻转点，大信号时自动静噪电路不衰 减，静音时衰减6dB，1uF电容也影响自动静噪电路时信号幅度的响应速度， 本端接VCCA则禁止自动静噪。 3、SPI(串行外部接口) TE63480工作于SPI串行接口.SPI协议是一个同步串行数据传输协议，协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作，因此对TE63480而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据，在下降沿将数据送至MISO引脚。协议具体内容如下: 1、 所有串行数据传输开始于SS下降沿。 2、 SS在传输期间必须保持为低电平，在两条指令之间保持为高电平。 3、 数据在时钟上升沿移入，在下降沿移出。 4、 SS变低，输入指令和地址后，TER行能开始录放操作。 5、 指令格式是8位控制码加16位控制码。 6、 TER的任何操作(含快进)如果遇到WOM或OVF，则产生一个中断，该中断 状态在一下个SPI周期开始时被清除。 7、 使用“读”指令会使中断状态位移出TER的MISO引脚时，控制及地址数据 也同步从MOSI端移入。因此，要注意移入的数据是否与器件当前进行的操 作兼容，当然，也允许在SPI周期里，同进执行读状态和开始新的操作(即 新移入的数据与器件当前操作可以不兼容) 8、 所有操作在运行位(RUN)置1时开始，置0时结束。 9、 所有指令都在SS端上升沿开始执行。 (1) 信息快近 用户不必知道的确切地址，就能快进跳过一条信息。信息快进只用于放音模式。 放音速度是正常的1600倍，遇到EOM后停止，然后内部地址计数器加1， 接向下条信息开始处。 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 10 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 上电顺序 器件延时TPUD(8KHz)采样时，约为25毫秒)后才能开始操作。因此，用户 发完上电指令后，必须等待TAUD，才能发出一条操作指令。例如:从00处 放音，应遵循如下时序:1、发power up命令;2、等待TPUD(上电延时); 3、发地址值为00的SETPLAY命令;4、发PLAY命令。 器件会从00地址开始放音，当出现EOM时，立即中断，停止放音。 如果从00处录音，则按以下时序;1、发power up命令;2、等待TPUD(上 电延时);3、发power up命令;4、等待2倍TPUD;5、发地址值为00 的SETREC命令;6、发REC命令。器件便从00地址开始录音，一直到出 现OVF(存贮器末尾)时，录音停止。 指令表 指令 8位控制码，16位地址码 操作摘要 POWERUP 00100xxx(xxxxxxxxxxxxxxxx) 上电:等待TPUD后器件可以工作 SET PLAY 11100xxx(A15~A0) 从指令地址开始放音，须后跟PLAY指令，使放音继续 PLAY 11110xxx(xxxxxxxxxxxxxxx) 从当前地址开始放音(直至EOM或OVF) SET REC 10110xxx(A15~A0) 从指定地址开始录音，须后跟REC指令，使录音继续 REC 110110(xxxxxxxxxxxxxxx) 从当前地址开始录音(直至OVF或停止) SET MC 11101xxx(A15~A0) 从指定地址开始快进，须后跟MC指令，使快进继续 MC 11111xxx(xxxxxxxxxxxxxxx) 执行快进，直到EOM，若再无信息，则进入OVF状态 STOP 0x110xxx(xxxxxxxxxxxxxxx) 停止当前操作 STOP 0X01Xxxx(xxxxxxxxxxxxxxx) 停止当前的操作并掉电 PWRDN RINT 0X110xxx(xxxxxxxxxxxxxxxx) 读状态;OVF和EOM 注:1、快进只能在放音操作开始选择 (3)SPI端口的控制位 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 11 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 (4)SPI控制寄存器 SPI控制寄存器控制器件的每处功能，如录放、录音、信息检索(快 进)、上电/掉电、 开始、停止操作、忽略地址指针等。详见下表 位 值 功能 位 值 功能 RUN PU 允许/禁止电源控制 = 1 = 1 操作 上电 = 0 = 0 开始 掉电 停止 P/-R IAB 录/放方式 操作是否使用指令地址 = 1 = 1 放音 忽略输入地址寄存器的内容 = 0 = 0 录音 使用输入地址寄存器的内容 MC P15~P0 快进模式 行指针寄存器 = 1 允许快进 A0~A15 输入地址寄存器 = 0 禁止快进 注:IAB置0时，录、放操作从A15A0地址开始。为了能连贯地录、放到后续的存储空间，在操作到达该行之前，应发出第二个SPI指令将IAB置1;原则器件在同一地址上反复循环。这个特点对语音提示功能很有用，RAC脚和IAB位可用于信息管理。 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 12 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 4、时序 SPI时序参数如ISD4003系列，时序图也相同 Symbol Characteristics Min Max Units Conditions T SS Setup Time 500 nsec SSS T SS Hold Time 500 nsec SSH T Data in Setup Time 200 nsec DIS T Data in hold Time 200 nsec DIH T Output Delay 500 nsec PD(2)T Output Delay to his 500 nsec DF T SS HIGH 1 usec SSMIN T Silk high Time 400 nsec SCKHI T SCLK Low Time 400 nsec SCKLOW F CLK Frequency 1000 KHz O 8位及24位命令格式如下: Figure 6:8-Bit Command Format Figure 7:24-Bit Command Format ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 13 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 录音、放音、停止时序如下: Figure 8:Playback/Record and Stop Cycle ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 14 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 5、典型应用电路(与ISD4003系列相同)这里共给出四种应用电路图 ()1 Figure 10:Application Example Using SP 1. This application example is for illustration purposes only. TER makes no representation or warranty that such application will be suitable for production. 2. Please make sure the bypass capacitor, c2 is as close as possible to the package. (1) Figure 11: Application Example using microware ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 15 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 1. This application example is for illustration purposes only. TER makes no representation or warranty that such application will be suitable for production. 2. Please make sure the bypass capacitor. C2 is as close as possible to the package. (1) Figure 12: Application Example Using SPI port on Micro controller ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 16 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 1. This application example is for illustration purposes only. TER makes no representation or warranty that such application will by suitable for production. 2. Please make sure the bypass capacitor, C2 is as close as possible to the package. Figure 13: Application Example Using SPI with a chip scale packaged Device ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 17 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 1. This application example is for illustration purposes only. TER makes no representation or warranty that such application will be suitable for production. 2. Please make sure all bypass capacitors are as close as possible to the package. pins together, .it a ground plane is 3. Ground plane must be used to connect all VSSA not available then a short and low impedance path is necessary. 4. Route ANA IN+ and ANA IN- away from V and V return paths. CCDSSD 5. Blazing for elect ret microphone must come from V and V . CCDSSA ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 18 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 6、电气参数 1、极限参数与工作参数 Condition value Condition Value Junction temperature V-V -0.3v to+7.0v 150? CCSS Storage temperature Commercial -65? to +150? 0? to 70? range operating (1)temperature range Voltage applied to any (V-0.3V) to Extended operating -20? to +70? SS(1)pin (V+0.3V) temperature cc Voltage applied to any (V-1.0V) to Industrial operating -40? to 85? SS(1)pin(input current (V+1.0V) temperature cc limited to +20mA) Voltage applied to (V-1.0V) to Supply voltage +2.7v to +3.3v SS (2)MOSL,SCLK, and ss (V+1.0V) (V) ccCC pins(input current limited to +20mA Lead temperature Ground 0v 300? (3)(soldering –10 voltage(V) SS seconds) 1. Case temperature. 2. V-V-V CCCCACCD. 3. V=V=V SSSSASSD. 1. stresses above those listed may cause permanent damage to the device. Exposure to the absolute maximum ratings may affect device reliability. Functional operation is not implied at these 2. 直流参数 (2)(1)(2)Symbol Parameters Min Typ Max units conditions V Input Low VCC*0.2 V IL voltage V Input High VCC*0.8 V IH voltage V Cutput low 0.4 V I=10uA OLCL voltage V RAC, INT 0.4 V I=-10uA OL1CH Output low voltage V Output high VCC-0.4 V I=-1mA CHCL voltage L Vcc CC current(operating15 30 mA R=?EXT) 25 40 mA (3) -playback R=?EXT-record (3) L Vcc Current 1 10 uA (3)(4) SS (standby) ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 19 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 Input Lockage +1 uA LLL Current L MISO Tristate 1 10 uA HZ current R Output load 5 3.8 KΩ EXT impedance R ANA IN+ input 2.2 3.0 71 KΩ ANA IN+ Resistance R ANA IN-INPUT 40 56 KΩ ANA IN- Resistance A ANA IN+or 25 dB (5) ARP ANA IN- and out gain 1. Typical values: Ta=25? and 3.0v. 2. All min/max limits are guaranteed by TER via electrical testing or characterization. Not all specifications are 100 percent fasted. 3. .V and V connected together. CCACCD 4. V and V. XCLK=MOSI=V= and all other pins floating CCACCDSSAVSSD 5. Measured with Auto Mute feature disabled. 3. 交流参数 (2Symbcharacteristic MinTyp(1MAX(2Units conditions )ol ) ) F Sampling 8.0 KHz (5) S ISD4003-04M 6.4 KHz (5) Frequency 5.3 KHz (5) ISD4003-05M 4.0 KHz (5) ISD4003-06M ISD4003-08M F Filter pass band 4.4 KHz 3-dB Roll-off CF(3)(7) ISD40032.7 KHz point -04M 2.3 KHz 3-dB Roll-off (3)(7) ISD1.7 KHz point 4003-05M 3-dB Roll-off (3)(7) point 3-dB Roll-off ISD4003-06M (3)(7)point ISD4003-08M T Record Duration 4 Min (6) REC ISD4003-04M 5 Min (6) 6 Min (6) ISD4003-05M 8 Min (6) ISD4003-06M ISD4003-08M ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 20 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 (2Symbcharacteristic MinTyp(1MAX(2Units conditions ) ) ) ol T Playback Duration 4 min (6) PLAY ISD4003-04M 5 min (6) 6 min (6) ISD4003-05M 8 min (6) ISD4003-06M ISD4003B-08M T Power-Up Delay 25 msec PUD ISD31.25 msec 40037.5 msec 3B-50 msec 04 M ISD4003B-05M ISD4003B-06M ISD4003B-08M T Stop or Pause in 50 msec STCP or ISD4003B-04M 62.5 msec Trecord or play 75 msec PAUS ISD4003B-05M 100 msec E ISD4003B-06M ISD4003B-08M T RAC Clock period 200 msec (10) RAC ISD4003B-04M 250 msec (10) 300 msec (10) ISD4003B-05M 400 msec (10) ISD4003B-06M ISD4003B-08M TRAC Clock low 25 msec RACL ISD4003B-04M 31.25 msec O Time 37.5 msec ISD4003B-05M 50 msec ISD4003B-06M ISD4003B-08M TRAC Clock Period 125 usec RAC ISD4003B-04M 156.3 usec M ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 21 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 In Massage 187.5 usec ISD4003B-05M 250 usec Cueing MADE ISD4003B-06M ISD4003B-08M TARC Clock low 15.63 usec RAC ISD4003B-04M 19.53 usec ML Time in Massage 23.44 usec ISD4003B-05M 31.25 usec Cueing mode ISD4003B-06M ISD4003B-08M T Total Harmonic 1 % @1KHz HD Distortion (4)(8)(9)V ANA IN Input voltage mV Peck-to-peak IN 1. Typical values: Ta=25? and 3.0v 2. All min/max limits are guaranteed by TER via electrical testing at characterization. Not all specifications are 100 percent tested. 3. Low-frequency cut off depends upon the value of external capacitors (see pin Descriptions) 4. Single-ended input made, in the differential input mode, V maximum for ANA IN in +and ANA IN- is 16 mvp-p. 5. sampling frequency can vary as much as +0.25 percent over the commercial temperature, and voltage tangs, and –6/+4 percent over the extended temperature, industrial temperature and voltage ranges, for greater stability. An external clock can be untilled (see pin descriptions) ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 22 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 二、低电压音频功放电路 概述 LS386音频功率放大器主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但是在1脚和8脚之间增加一只外接的电阻和电容，便可将电压增益调整为任意值，直至200。输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半。在6V电源电压下，它的静态功耗尽为24mw，使得LS386特别适合于电池供电的场合。 LS386的封装形式为8引脚双列塑封直 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 23 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 24 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 25 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 26 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 27 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 三、电路设计原理图 下面对该电路做具体分析 (1) 电源电路 具有正、负电压输出的稳压电源 由图可知，电源变压器天带有中心抽头并接地，输出端得到大小相等、极性相反 的电压。 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 28 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 为了得到可调输出电压值，所以加入了三端可调集成稳压器，为了使电路正 常工作，一般输出电流不小于5mA。输入电压范围在2~40v之间，输出电压可在 1.25~37V这间调整,所以方便了电路中需要多个电源供电的情况. (2) 功放电路 LM386是目前使用较为广泛的一种音频功率放大器,与其它功放相比,它的引脚和外部元件都较少.功率放大器要求输出足够大的功率,这样输出电压和电流的幅度都很大,功率放大电路的散热十分重要,它关系到电路能否输出足够大的功率和安全工作等问题,因此可在电路中加上散热片. ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 29 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 (3) 音频输入电路 此为设计图中的亮点 采用了抗燥声电路，来抑制燥声，可以让录入的有用声音得到充分放大。有效声音和燥声同时输入,通过差分时削减燥声,并采用了低通滤波器,它的输出电阻很小,帮 其放大作用又使通带放大倍数增加.但通带与阻带之间仍无明显界限,幅带负载能国强, 频特性\滤波性能较差,一般只用于滤波要求不高的场合. 为了得到更好的滤波效果,可在一阶有源低通滤波电路前再加一级RC滤波,组成二阶有源低通滤波电路,二阶低通滤波器的幅频特性比一阶的好. 四、电路设计PCB板 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 30 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 五、源程序代码设计 /*spi isd4003.h*/ #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define counter 2 /*ISD4003每位数据之间的延时时间*/ #define delay_time 25 /*等待上电时间约为25毫秒*/ #define sjduanshu 62 /*语音的实际段数*/ #define zdduanshu 61 ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 31 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 sbit _cs = P0^2; /*母片的端口定义*/ sbit _sclk= P1^0; sbit _mosi= P0^0; sbit _miso= P0^1; sbit _rac = P3^5; sbit _int = P3^2; sbit _cs1 = P0^3; /*子片端口定义*/ sbit _sclk1=P1^1; sbit _mosi1=P0^5; sbit _miso1=P0^4; sbit rec_key=P2^0; /*S1录音开始按纽*/ sbit stop_rec_key=P2^1; /*S2录音停止按纽*/ sbit play_ac_key=P2^2; /*S3试听ROM地址按纽*/ sbit play_key=P2^3; /*S4连续试听RAM按纽*/ sbit fl_key=P2^4; /*S5翻录芯片按纽*/ uchar bdata ac_key_code; /*按键当前状态*/ sbit ac_s1=ac_key_code^0; sbit ac_s2=ac_key_code^1; sbit ac_s3=ac_key_code^2; sbit ac_s4=ac_key_code^3; sbit ac_s5=ac_key_code^4; uchar bdata last_key_code; /*按键上次状态*/ sbit last_s1=last_key_code^0; sbit last_s2=last_key_code^1; sbit last_s3=last_key_code^2; sbit last_s4=last_key_code^3; sbit last_s5=last_key_code^4; bit flag_s3=0; //S3按下的次数0为指定段数录音，1为停止 uint over_time; /*延时时间以毫秒为单位*/ bit s_dat; /*SPI发送数据时零时位变量*/ uint code qishi_dz[63]={1,15,30,45,60,75,90,105,120,135,150,165,180,195, 210,225,240,255,270,290,310,330,350,370,390,410, 430,450,470,490,510,530,550,570,590,610,630,650, 670,695,720,745,770,795,820,845,870,895,920,945, 965,975,995,1015,1035,1050,1065,1080,1095,1110, 1125,1145}; /*语音的起始地址*/ uint idata zhongzi_dz[63]; /*语音的终止地址*/ uchar ac_ly_duanshu; /*当前录音第几句话*/ //uchar ac_fy_duanshu; /*当前放音第几句话*/ uint hangshu; /*每句话的行数*/ ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 32 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 /*保存在ROM中的每段话的起始地址*/ uint code clqishi_dz[63]={1,15,30,45,60,75,90,105,120,135,150,165,180,195, 210,225,240,255,270,290,310,330,350,370,390,410, 430,450,470,490,510,530,550,570,590,610,630,650, 670,695,720,745,770,795,820,845,870,895,920,945, 965,975,995,1015,1035,1050,1065,1080,1095,1110, 1125,1145}; /*保存在ROM中的每段话的终止地址*/ uint code clzhongzi_dz[63]={9,24,38,54,69,84,98,115,128,144,160,174,189,205, 220,235,249,265,280,302,321,343,363,382,402,423, 443,461,484,504,523,543,564,583,604,625,645,666, 684,710,735,760,787,810,834,862,884,912,936,961, 977,985,1007,1028,1047,1061,1078,1092,1108,1123, 1139,1156}; void power_up(void); /*母片上电函数*/ void play_addr(uint addr); /*母片从指定地址开始放音函数*/ void fangyin(uchar duanshu); /*放音第N段，段数有入口参数设定,以ROM 中为地址*/ /*向ISD4003母片发送5位命令函数*/ void trans_ins(uchar code1) { uchar i,j; _cs=0; for(i=0;i<5;i++) { _sclk=0; s_dat=code1&1; _mosi=s_dat; for(j=0;j>=1; } _cs=1; } /*向ISD4003母片发送11位地址*/ void trans_addr(uint addr) { uchar i,j; _cs=0; for(i=0;i<11;i++) { _sclk=0; s_dat=addr&1; _mosi=s_dat; for(j=0;j>=1; } } /*向ISD4003子片发送5位命令函数*/ void trans_ins1(uchar code1) { uchar i,j; _cs1=0; for(i=0;i<5;i++) { _sclk1=0; s_dat=code1&1; _mosi1=s_dat; for(j=0;j>=1; } _cs1=1; } /*向ISD4003子片发送11位地址*/ void trans_addr1(uint addr) { uchar i,j; _cs1=0; for(i=0;i<11;i++) { _sclk1=0; s_dat=addr&1; _mosi1=s_dat; for(j=0;j>=1; } } /*定时器T0中断服务程序6MHZ晶振定时初值为1MS*/ void t0_serve(void) interrupt 1 { TH0=0xfe; TL0=0x0c; if(over_time!=0){over_time--;} } /*记数器T1的中断服务程序记录母片RAC即ISD录音及放音行数*/ void t1_serve(void) interrupt 3 { hangshu++; ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 34 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 } /*外部中断1 void int0_serve(void) interrupt 0 { play_addr(1); } */ /*母片上电命令*/ void power_up(void) { trans_ins(0x04); } /*母片停止并掉电命令*/ void stop_powerdown(void) { trans_ins(0x02); } /*母片从指定地址开始录音命令*/ void set_rec(uint addr) { trans_addr(addr); trans_ins(0x14); } /*母片从当前地址开始录音命令*/ void rec(void) { trans_ins(0x16); } /*母片停止当前操作*/ void stop(void) { trans_ins(0x06); } /*母片从当前地址开始放音命令*/ void play(void) { trans_ins(0x1e); } ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 35 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 /*母片从指定地址开始放音命令*/ void set_play(uint addr) { trans_addr(addr); trans_ins(0x1c); } /*母片从指定地址开始录音函数*/ void rec_addr(uint addr) { //power_up(); //over_time=delay_time; /*延时25MS*/ //TR0=1; //while(over_time); //TR0=0; //power_up(); //over_time=2*delay_time; //TR0=1; //while(over_time); //TR0=0; set_rec(addr); rec(); } /*母片从指定地址开始放音函数*/ void play_addr(uint addr) { //power_up(); //over_time=delay_time; //TR0=1; //while(over_time); //TR0=0; set_play(addr); play(); } /*子片上电命令*/ void power_up1(void) { trans_ins1(0x04); } /*子片停止并掉电命令*/ void stop_powerdown1(void) { trans_ins1(0x02); } ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 36 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 /*子片从指定地址开始录音命令*/ void set_rec1(uint addr) { trans_addr1(addr); trans_ins1(0x14); } /*子片从当前地址开始录音命令*/ void rec1(void) { trans_ins1(0x16); } /*子片停止当前操作*/ void stop1(void) { trans_ins1(0x06); } /*子片从指定地址开始录音函数*/ void rec_addr1(uint addr) { //power_up1(); //over_time=delay_time; /*延时25MS*/ //TR0=1; //while(over_time); //TR0=0; //power_up1(); //over_time=2*delay_time; //TR0=1; //while(over_time); //TR0=0; set_rec1(addr); rec1(); } void fanlu(void) /*翻录函数*/ { uchar i=0; //翻录时为什么语音芯片不要上电 TR1=0; power_up1(); over_time=delay_time; /*延时25MS*/ TR0=1; while(over_time); TR0=0; power_up1(); ，,,,,,,语音芯片翻录器设计 计算机科学与技术系 Page 37 of 42 Xx信息职业技术学院 毕业设计(论文)报告 over_time=2*delay_time; TR0=1; while(over_time); TR0=0; for(i=0;i