片机与专用的语音处理芯片 ISD2560 设计实现语音存储 与回放，实现语音的整段录放。系统框图如图 1-2 所示。 5 ISD2560 单片机控制 语音输入 语音输出 键盘控制 图 1-2 方案二系统原理图 该系统采用语音芯片处理语音信号，抗干扰能力强，存储方便，调试简单， 还可以作为语音服务的子系统，所以选择此方案。下面，就针对此方案做具体的 介绍。 1.2 器件选择 1.2.1 单片机的选择 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理 能力的中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断 系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多 路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系 统。单片机也有很多种类，比如 PIC 单片机、MCS-51 单片机和 AVR ATmega128 单片机等等。 51 单片机是对目前所有兼容 I nt el 8031 指令系统的单片机的统称。该系 列单片机的始祖是 Int el 的 8031 单片机，后来随着 Flash Rom 技术的发展，8031 单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的 8 位单片机之一，其代表 型号是 ATMEL 公司的 AT89 系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很 多公司都有 51 系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占 有大量市场。 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL
的 AT89C51 和 AT89C2051 都是高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且 价廉的方案。
AT89C51 和 AT89C2051 主要性能对比表如表 1-1 所示。 6 表1-1 AT89C51和AT89C2051主要性能对比表 项目 AT89C51 AT89C2051 存储器 4KB 可编程 Flash 存储器 2KB 可编程 Flash 存储器 存储器保密 三级程序存储器保密 两级程序存储器保密 内部 RAM 128 字节 128 字节 静态工作频率 0Hz~24MHz 0Hz~24MHz 定时/计数器 2 个 16 位定时/计数器 2 个 16 位定时/计数器 串行通讯口 1 个串行通讯口 1 个串行通讯口 中断源 6 个中断源 6 个中断源 I/O 引线 32 条 I/O 引线 15 条 I/O 引线 以上可以看出它们是大体相同的，由于 AT89C2051 的 I/O 线很少，导致它无 法外加 RAM 和程序 ROM，片内 Flash 存储器也少，但它的体积比 AT89C51 小很 多。在这里考虑到以后的扩展，本次设计选择了扩展接口较多的 AT89C51，以便 在需要的时候能够升级而扩展其他的功能。 1.2.2 语音芯片选择 语音芯片又称语音 IC，又被叫做声音芯片。芯片的录音功能包括 ADC 和 DAC 两个过程，都是由芯片本身完成的，包括语音数据的采集、分析、压缩、存储、 等步骤。它能够将语音信号通过采样转化为数字，存储在 IC 的 ROM 中，再通过 电路将 ROM 中的数字还原成语音信号；而语音芯片放音功能实质上是一个 DAC 过程。 语音芯
片根据集成电路类型来分，凡是与声音有关系的集成电路被统称为语 音芯片，但是在语音芯片的大类型中，又被分为语音 IC（这里应该叫成 Speech IC）、 音乐 IC（这里应该叫成 Music IC）两种。目前，在市场上使用较为普遍的语音芯 片如表 1-2 所示。 7 表 1-2 常用语音芯片对比表 项目 TE6310 TE6332 ISD1420 ISD2560 语音长度 10s 32s 20s 60 采样频率（kHz） 6.4 4~6.4 6.4 8 放音触发 放音触发 无 边缘/电平 电平 工作电压（V） 4.5~5.5 2.7~3.3 4.5~5.5 4.5~5.5 工作电流（mA） 30 45 30 30 静态电流（μA） 2 无 10 10 MIC 前置 是 否 否 否 由上表可以看出，ISD2560 语音芯片的语音长度较长，工作电流和电压也符合 要求。因此，本次设计将采用 ISD2560 作为系统的语音处理芯片参与工作。 1.3 AT89C51 芯片说明 AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含 4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器。 器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与MCS-51指令系统及 8051产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大。 AT89C51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。 1.3.1 AT89C51 的主要参数 AT89C51 芯片有以下特点： (1) 与 MCS—51 产品指令和引脚完全兼容 (2) 4k 字节可重擦写 Flash 闪速存储器 (3) 1000 次擦写
周期 (4) 全静态操作：0Hz—24MHz (5) 三级加密程序存储器 (6) 128×8 字节内部 RAM (7) 32 个可编程 I/O 口线 (8) 3 个 16 位定时/计数器 (9) 8 个中断源 (10) 可编程串行 UART 通道 (11) 低功耗空闲和掉电模式 功能特性概述： 8 AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM， 32 个 I/O 口线，3 个 16 位定时/计数器，一个 6 向量两级中断结构，一个全双工串 行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作， 并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM， 定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容， 但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 1.3.2 AT89C51 的引脚功能说明 AT89C51 芯片引脚排列图见附录 1，下面介绍一下与本设计相关的引脚功能。 P0口（P0.0~P0.7）是一个8位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时， 它是地址总线（低8位）和数据总线复用。外部不扩展而单片应用时，则作一般双 向I/O口用。P0口每一个引脚可以推动8个LSTTL负载。 P1口（P1.0~P1.7）是具有内部提升电路的双向I/0端口（准双向并行I/O口）， 其输出可以推动4个LSTTL负载。仅供用户作为输入输出用的端口。 P2口（P2.0~P2.7）是具有内部提升电路的双向I/O端口（准双
向并行I/O口）， 当访问外部程序存储器时，它是高8位地址。外部不扩展而单片应用时，则作一般 双向I/O。每一个引脚可以推动4个LSTTL负载。 P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口除了作为一般的I/O口线 外，更重要的用途是它的复用功能，如表1-3所示。 表1-3 P3口复用功能表 端口引脚 复用功能 P3.0 RXD（串行通信输入） P3.1 TXD（串行通信输出） P3.2 INT0（外部中断 0 输入，低电平有效） P3.3 INT1（外部中断 1 输入，低电平有效） P3.4 T0（计数器 0,外部事件计数输入端） P3.5 T1（计数器 1,外部事件计数输入端） P3.6 WR（外部随机存储器的写选通，低电平有效） P3.7 RD（外部随机存储器的读选通，低电平有效） RST：复位输入。 VCC：AT89C51电源正极输入，接+5V电压。 GND：电源接地端。 XTAL1：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一反相放大器输入端， 9 这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时，一些引脚应接地。 XTAL2：接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和 内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。 EA/VPP：该引脚为低电平时，则读取外部的程序代码（存于外部EPROM中） 来执行程序。因此在8031中，EA引脚必须接低电位，因为其内部无程序存储器空 间。如果是使用AT89C51或其它内部有程序空间的单片机时，此