基于單片機的語音采集系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　摘要：根據(jù)ISD4004語音芯片的特點，利用單片機STC89C52控制ISD4004語音芯片實現(xiàn)了一個語音采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)數(shù)字化語音的存儲和回放。實驗結(jié)果表明：該系統(tǒng)界面友好，操作簡單，可將其應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。
　　關(guān)鍵詞：單片機；STC89C52；ISD4004；SPI
　　中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)17-4235-04
　　傳統(tǒng)的數(shù)字語音合成設(shè)計十分的復(fù)雜，先要對需要的各段語音建立數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(Adaptive Differential Pulse Code Modulation，ADPCM)，變換成數(shù)字量，再將它們寫入EPROM存儲器中作為音源并換算好地址，然后設(shè)計電路板，裝配包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器、處理器、多級濾波器、邏輯接口電路、音頻放大器等在內(nèi)的各種電子器件。元器件數(shù)目多，制作周期長，而且產(chǎn)品體積大，成本高，音質(zhì)方面不容易做得很好，背景噪音較大，音源更換也極不方便。為了嘗試解決上述的種種問題，主要出現(xiàn)了兩種解決方案。第一種是采用集成度更高的微處理器，即在微處理器內(nèi)集成語音處理的大部分功能，但是該方案導(dǎo)致軟件設(shè)計更加復(fù)雜，同時成本也大幅上升；第二種是采用專門的語音集成電路（Integrated circuit，IC），這種方法設(shè)計簡單，成本相對較低。
　　本文采用了ISD4004語音芯片，與普通的錄音／重放芯片相比，ISD4004具有如下特點：
　　1）記錄聲音沒有長度的限制，并且聲音記錄不需要A／D轉(zhuǎn)換和壓縮；
　　2）快速閃存作為存儲介質(zhì)，無需電源可保存長達100年，重復(fù)記錄10萬次以上；
　　3）記錄時間長(本文采用的為8分鐘的ISD4004語音芯片)；
　　4）外圍電路簡單。
　　1系統(tǒng)的硬件平臺
　　1.1 SPI總線簡介
　　本系統(tǒng)采用串行外設(shè)接口（Serial Peripheral interface，SPI）總線實現(xiàn)單片機與ISD4004的通信。SPI主要應(yīng)用在EEPROM、FLASH、實時時鐘、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間[2]。SPI總線系統(tǒng)可直接與各個廠家生產(chǎn)的多種標準外圍器件直接接口，該接口一般使用4條線：串行時鐘線（SCK）、
　　主機輸入/從機輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機輸出/從機輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機選擇線SS[3]。
　　1.2 STC89C52簡介
　　STC89C52是一種低功耗、高性能8位CMOS微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash、512字節(jié)RAM、32位I/O口線、看門狗定時器、內(nèi)置4KB EEPROM、MAX810復(fù)位電路、三個16位定時器/計數(shù)器、一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)和全雙工串行口[4]。
　　1.3 ISD4004簡介
　　ISD4004芯片工作電壓為3V，單片錄放時間為8至16分鐘，且音質(zhì)好，適用于移動電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用多電平直接模擬量存