录音器 光电语音储存回放系统

1、光电语音存储与回放闽江学院项目论文(设计)题 目 光电语音存储与回放 学生姓名 叶清亮 学 号 120101002133 系 别 物理学与电子信息工程系年 级 10 专 业 电子科学与技术 指导教师 周赢武 完成日期 2013-4-28 光电语音存储与回放系统设计摘要该系统以STC89C52单片机为微处理器，实现对系统的控制以及数据的处理。系统采用ISD4004语音芯片，实现语音的录与放，录音时长可达10分钟，并通过按键、1602液晶显示等接口电路实现人机交互。同时，外围电路辅以带通滤波器和增益、功率放大等电路对信号进行滤波放大，以保证信息的高质量存储与回放。此外本系统还设有以OPT101光电

2、芯片为中心的光电转换模块，可以实现电-光-电的调制与转换。关键词：ISD4004 AT89C2051单片机 语音录放 光电转换目 录摘 要I目 录I引 言1第1章绪论21.1系统设计的意义21.2系统设计的目的41.3系统的设计流程5第2章 单片机控制技术及ISD400432.1 STC89C52单片机性能和引脚介绍32.1.1概述32.1.2 STC89C52主要性能参数42.1.3引脚功能说明42.2 KEIL开发环境和建立工程62.2.1 KEIL简介62.2.2 KEIL工程建立72.3 ISD4004介绍82.3.1性能简述和引脚图82.3.2引脚描述92.4 SPI(串行外设接口)

3、102.4.1协议介绍102.4.2 信息快进112.4.3上电顺序122.4.4 SPI端口的控制位132.4.5 SPI控制寄存器142.4.6时序15第3章 系统硬件总体设计163.1 拾音器163.2放大器的设置173.2.1 前置增益放大173.2.2 功率放大器183.3 滤波器设计193.3.1 有源滤波器设计20第4章 系统软件总体设计214.1 程序流程图214.2 总程序21引 言语音，作为一种典型的非平稳随机信号，是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段，在人类文明和社会进步中起着重要的作用。随着电子通信业的出现和计算机技术的发展，人们开始可以从数字信号处理的角度了解语

4、音。语音信号处理作为一个重要的研究领域，已经有很长的研究历史。但是它的快速发展可以说是从1940年前后Dudley的声码器和Potter等人的可见语音开始的；20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理方法和技术，如数字滤波器、快速傅里叶变换等成为语音信号数字处理的理论和技术基础；到了80年代，由于矢量量化、隐马尔克夫模型和人工神经网络等相继被应用于语音信号处理，并经过不断改进与完善，使得语音信号处理技术产生了突破性的进展。进入90年代以来，语音信号处理在实用化方面取得了许多实质性的进展。一方面，对声音语音学统计模型的研究逐渐深入，鲁棒的语音识别、基于语音段的建模方法及隐马尔可夫模型与人工神经

5、网络的结合成为研究的热点。另一方面，为了语音识别使用化的需要，讲着自适应、听觉模型、快速搜索识别算法以及进一步的语言模型的研究等课题备受关注。第1章绪论1.1系统设计的意义语音不仅是人与人之间进行信息交流最直接、最方便和最有效的工具，而且也是人与机器之间进行通信的重要工具。1874年电话的发展可以认为是现代处理的开端。电话的理论基础是尽可能不失真地传送语音波形。这种“波形原则”几乎统治了其后整整一百年。1939年产生了一种概念全新的语音处理技术，这就是著名的通道声码器技术。声码器的理论基础是认为语音是由人的声带振动产生的生源（载波）受到运动的声道的控制（调制）而产生的，因而将载波和调制两部分分

6、开来进行传送便可极大地压缩频带。这一概念已经包含着其后出现的语音参数模型的基本思想。40年代后期，研制成功了能够把语音信号的时变谱用语音表示出来的仪器语音仪，为语音信号分析提供了一个有力的工具。对于语音信号，数字处理比模拟处理具有更多的优点。这是因为：第一，数字技术能够完成许多很复杂的信号处理工作；第二，通过语音进行交换的信息本质上具有离散的性质，因为语音可以看成是因素的组合，这就特别适合于数字处理；第三，数字系统具有高可靠性、价廉、紧凑、快速等特点，很容易完成实时处理任务；第四，数字语音适合于在强干扰通信中传输，易于和数据一起在通信网中传输，也易于进行加密传输。因此数字语音信号处理是主要研究

7、方向。无论是人与人之间还是人与计算机之间的语音通信，语音处理，特别是语音数字处理的理论和技术，具有特别重要的作用。单片机的应用无处不在，利用单片机控制语音的录放也多不胜举。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，应用范围广泛。用单片机控制语音芯片设计语音录放系统,该系统功能多，录放音音质好，外围电路简单。1.2系统设计的目的设计一个语音录放系统，可以应用于通讯设备、智能仪表、治安报亭、语音报站、报数报价、语音讲解、语音记录、语音复读、教学仪器、智能玩具、电子礼品等领域。要求放音质量好，用液晶显示工作状态。系统具有较强的抗

8、干扰能力，便于安装和扩展。1.3系统的设计流程设计硬件原理图,制作焊接各模块,包括话筒放大电路,电光电转换电路，带通滤波器、ISD4004模块、音频小功率放大器和单片机最小系统及液晶显示模块。.编写软件程序,利用单片机控制技术,实现录、放、停等操作。 第2章 单片机控制技术及ISD40042.1 STC89C52单片机性能和引脚介绍STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程

9、Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为

10、止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。 实物图单片机引脚图 单片机参数1. 增强型8051 单片机，6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统8051.22. 工作电压：5.5V3.3V（5V 单片机）/3.8V2.0V（3V 单片机）3. 工作频率范围：040MHz，相当于普通8051 的080MHz，实际工作 频率可达48MHz4. 用户应用程序空间为8K 字节5. 片上集成512 字节RAM6. 通用I/O 口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/

11、O 口用时，需加上拉电阻。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片8. 具有EEPROM 功能9. 具有看门狗功能10. 共3 个16 位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T211. 外部中断4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒12. 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART13. 工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）14. PDIP 封装2.2 keil开发环境

12、和建立工程2.2.1 keil简介Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。2.2.2 Keil工程建立启动uVison3，点击“File New”在工程管理器的右侧打开一个新的文件输入窗口，在这个窗口里输入一个源程序，注意大小写及每

13、行后的分号，不要错输及漏输。输入完毕之后，选择“File Save”，给这个文件取名保存，取名字的时候必须要加上扩展名，一般C语言程序均以“.C”为扩展名，这里将其命名为main.c，保存完毕后可以将该文件关闭。Keil不能直接对单个的C语言源程序进行处理，还必须选择单片机型号；确定编译、汇编、连接的参数；指定调试的方式；而且一些项目中往往有多个文件，为管理和使用方便，Keil使用工程（Project）这一概念，将这些参数设置和所需的所有文件都加在一个工程中，只能对工程而不能对单一的源程序进行编译和连接等操作。 点击“Project->New Project”菜单，出现对话框，

14、要求给将要建立的工程起一个名字，这里起名为main，不需要输入扩展名。点击“保存”按钮，出现第二个对话框，如图2.2所示，这个对话框要求选择目标CPU（即你所用芯片的型号），Keil支持的CPU很多，这里选择Atmel公司的89S52芯片。点击ATMEL前面的“+”号，展开该层，点击其中的89S52，然后再点击“确定”按钮，回到主窗口，此时，在工程窗口的文件页中，出现了“Target 1”，前面有“+”号，点击“+”号展开，可以看到下一层的“Source Group1”，这时的工程还是一个空的工程，里面什么文件也没有，需要手动把刚才编写好的源程序加入，点击“Source&#

15、160;Group1”使其反白显示，然后，点击鼠标右键，出现一个下拉菜单，如图2.3所示，选中其中的“Add file to Group Source Group1”，出现一个对话框，要求寻找源文件。图2 选择单片机型号 图3 加入文件双击main.c文件，将文件加入项目，注意，在文件加入项目后，该对话框并不消失，等待继续加入其它文件，但初学时常会误认为操作没有成功而再次双击同一文件，这时会出现如图2.4所示的对话框，提示你所选文件已在列表中，此时应点击“确定”，返回前一对话框，然后点击“Close”即可返回主接口，返回后，点击“Source 

16、Group 1”前的加号，main.c文件已在其中。双击文件名，即打开该源程序。图4 重复加入源程序得到的提示 2.3 ISD4004介绍2.3.1性能简述和引脚图ISD4004 系列工作电压 3V,单片录放时间 8 至 16 分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产 品中。芯片采用 CMOS 技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密 度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口SPI送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器 中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐

17、、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩 造成的量化噪声和"金属声"。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。图5 ISD4004引脚图 图6 ISD4004实物图2.3.2引脚描述1 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,并且分别引到外封装的 不同管脚上,模拟和数字电源端最好分别走线,尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽量靠近器件。2 地线:(VSSA,VSSD) 芯片

18、内部的模拟和数字电路也使用不同的地线。3 同相模拟输入(ANA IN+) 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 3K电阻输入阻抗决定了芯片频带的 低端截止频率。差分驱动时,信号最大幅度为峰峰值 16mV，为 ISD33000 系列相同。4 反相模拟输入(ANA IN-) 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音频输出(AUD OUT) 提供音频输出,可驱动 5K的负载。5 片选(SS) 此端为低,即向该 ISD4004 芯片发送指令，两条指令之间为

19、高电平。6 串行输入(MOSI) 此端为串行输入端，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ISD输入。7 串行输出(MISO) ISD 的串行输出端。ISD 未选中时,本端呈高阻态。8 串行时钟(SCLK) ISD 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 ISD,在下降沿移出 ISD。9 中断(/INT) 本端为漏极开路输出。ISD 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 周期开始时清除。中断状态也可用 RINT 指令读取。OVF 标志-指示 ISD

20、的录、放操作已到达存储器的未尾。EOM 标志-只在放音中检测到内部的 EOM 标志时,此状态位才置1。10 行地址时钟(RAC) 漏极开路输出。每个 RAC 周期表示 ISD 存储器的操作进行了一行(ISD4004 系列中的 存贮器共 2400 行)。该信号 175ms 保持高电平,低电平为25ms。快进模式下,RAC 的 218.75s 是高电 平,31.25s 为低电平。图 7 时序 11 外部时钟(XCLK) 本端内部有下拉元件。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%内。工业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化

21、在-6/+4%内,此时建议使用稳压电源。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。输入时钟的占空比无关紧要,因内部首 先进行了分频。在不外接地时钟时,此端必须接地。12 自动静噪(AMCAP) 当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时,自动静噪功能使信号衰弱,这样有 助于养活无信号(静音)时的噪声。通常本端对地接 1mF 的电容,构成内部信号电平峰值检测电路的一部 分。检出的峰值电平与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。1mF 的电容也影响自动静噪电路

22、对信号幅度的响应速度。本端接 VCCA 则禁止自动静噪。2.4 SPI(串行外设接口)2.4.1协议介绍ISD4004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 ISD4004 而言,在时钟止升沿锁存 MOSI 引脚的数据,在下降沿将数据送至 MISO 引脚。协议的具体内容为：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,在两条指令之间则保持为高电平。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,ISD 才能开始录放操作。5 指令格式是(8

23、 位控制码)加(16 位地址码)。6 ISD 的任何操作(含快进)如果遇到 EOM 或 OVF,则产生一个中断,该中断状态在下一个 SPI 周期开始时被清除。7 使用"读"指令使中断状态位移出 ISD 的 MISO 引脚时,控制及地址数据也应同步从 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,也允许在一个 SPI 周期里,同时执行读状 态和开始新的操作(即新移入的数据与器件当前的操作可以不兼容)。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。2.4.2 信息快进 用户不必知道信息的确切地

24、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,指向下条信息的开始处。2.4.3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TPUD,才能发出一条操作指令。参见表2.3。例如,从 00 从处发音,应遵循如下时序:1 发 POWERUP 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。器件会从此 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

25、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8 位控制码<16 位地址>操作摘要POWERUP00100XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>上电:等待 TPUD后器件可以工作SET PLAY11100XXX< A15-A0>从指定地址开始放音。后跟 PLAY 指令可使放音继续进行下去PLAY11110XXX<XXXX

26、XXXXXXXXXXXX >从当前地址开始放音(直至 EOM 或 OVF)SET REC10100XXX<A15 -A0>从指定地址开始录音。后跟 REC 指令可使录音继续进行下去REC10110XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX >从当前地址开始录音(直至 OVF 或停止)SET MC11101XXX<A15 -A0>从指定地址开始快进。后跟 MC 指令可使快进继续进行下去MC11111XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX >执行快进,直到 EOM.若再无信息,则进入 OVF 状态STOP0X110XXX<XXXXXXXX

27、XXXXXXXX >停止当前操作STOP WRDN0X01XXXX<XXXXXXXXXXXXXXXX >停止当前操作并掉电RINT0X110XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX >读状态:OVF 和 EOM表2 指令表注：快进只能在放音操作开始时选择。2.4.4 SPI端口的控制位SPI端口有两个硬件控制位MISO 和MOSI，SPI控制寄存器控制放、录、信息检索、上电、掉电、启动和停止、忽视地址指示等功能。详见图2.4图 8 各端口功能2.4.5 SPI控制寄存器SPI控制寄存器控制器件的每个功能,如录放、录音、信息检索(快进)、上电/掉电、开始和停止操 作

28、、忽略地址指针等。位值功能位值功能RUN 1 0允许/禁止操作开始 停止PU10电源控制上电 掉电P/-R10录/放模式放音 录音IAB10操作是否使用指令地址忽略输入地址寄存的内容 使用输入地址寄存的内容MC10快进模式允许快进 禁止P15-P0A15-A0行指针寄存器输出输入地址寄存器 表 3 控制器功能 注：IAB 置 0 时,录、放操作从 A9-A0 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 行末之前,应发出第二个 SPI 指令将 IAB 置 1,否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。SPI端口简单框图如

29、下：图 8 SPI 端口2.4.6时序SPI总线协议是一个环形总线结构，由ss（cs）、sck、sdi、sdo构成，其时序主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据10101010，上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。那么第一个上升沿来的时候数据将会是sdo=1；寄存器=0101010x。下降沿到来的时候，sdi上的电平将所存到寄存器中去，那么这时寄存器=0101010sdi，这样在8个时钟脉冲以后，两个寄存器的内容互相交换一次。这样就完成里一个spi时序。SymbolParametersMinTypMaxUnitsTSSS/SS Setup

30、 Time500nsecTSSH/SS Hold Time500nsecTDISData in Setup Time200nsecTDIHData in Hold Time200nsecTPDOutput Delay500nsecTDFOutput Delay to Hiz500nsecTSSmin/SS HIGH1µsecTSCKhiSCLK High Time400nsecTSCKlowSCLK Low Time400nsecF0CLK(Frequency)1000kHz表 4 SPI 时序参数 ISD4004连接图第3章系统硬件总体设计3.1 硬件电路设计STC8051单片机后

31、置功放ISD4004按键输入前置放大滤波器1602显示电光转换光电转换系统设计总流程图3.1.1 拾音器拾音器本质上是一种声传感器，它能够把外界声场中的声信号转换成电信号。它在语音通讯、噪声的控制、环境的检测、音质的评价、文化娱乐、超声检测、水下探测和生物医学工程及医学等方面有广着泛的应用10。它的种类分为多种，按照它的特点和频率等可以将它划分为超声传感器、声压传感器和声表面波传感器等。单纯的磁性拾音器工作的电学原理为当声音在铜丝绕制的线圈内震动切割被该线圈所缠绕的磁芯产生的磁感线时，线圈内感应出电信号并流出。 拾音器包括拾音头（换能装置、唱针）和音臂等附件。其换能装置主要有压电式、电磁式、电

32、容式以及半导体等。电磁式拾音头，用电磁感应原理，将机械振动变换成电信号的幅度响应拾音头。主要由线圈和磁钢等组成。唱针耦合在线圈上的称动圈式，耦合在磁钢上的称动磁式。此外，也有将唱针耦合在衔铁上的称为动铁式，也称可变磁阻式。因为动圈式拾音器的音质比较好，并且使用方便，所以在本设计中采用动圈式拾音器。3.2 放大器的设计放大器可以将输入信号的电压或者功率给以放大的装置，放大器由电子管或晶体管、电源变压器或者其他电器元件组成。在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等装置中得到广泛应用。3.2.1 前置增益放大器拾音器输出的信号实际范围约为10mV，由于此电信号太小不便于操作。通过对语音信号的范围与采样范

33、围的比较得出放大器的放大倍数应设置在200倍左右，即将拾音器输出的信号通过一增益为46dB的放大器，将其放大到伏特量级。为了将从拾音器获得的微弱语音信号放大，我们采用由运放NE5532构成的高输入阻抗的放大器。NE5532是一种双运放高性能低噪声运算放大器，具有以下特点：（1） 小信号带宽为10MHz（2） 输出驱动能力强为600，10V的有效值（3） 输入噪声电压为5nV/Hz（4） 直流电压增益可达50000 （5） 交流电压增益为2200-10kHz （6） 功率带宽为140kHz（7） 转换速率可达9V/s（8） 大的电源电压范围为±3V-±20V （9） 

34、0;单位增益补偿相对大多数标准运算放大器，NE5532显示出了更好的噪声性能，这使得该器件特别适合应用在高品质和专业音响设备，仪器和控制电路和电话通道放大器。所以选用NE5532作为前置放大电路的运放。前置放大电路如图3.1所示。图3.1前置放大器放大器的放大倍数按下式计算：（3-1）带入数据有：（3-2）因为设计的R4的值可以调节，所以增益倍数可以满足要求的调节范围。3.2.2输出功率放大器 经带通滤波器输出的声音信号，其幅度为05V，足以用耳机来收听，可不接任何放大器。但考虑到实际中经常会用到扬声器外放，故在本系统中增加外放功能，采用通用型音频功率放大器LM386来完成13。LM

35、386是目前颇为流行的小功率音频放大集成电路，它广泛运用于各种语音电路中。它的突出优点是频响宽、功耗低、电源电压适应范围宽、外接元件少等。LM386集成功率放大器的性能及特征（1） 额定工作电压：416V；（2） 额定电流：当电源电压为6V时，静态工作电流为4mA，适合用电池供电；（3） 增益：脚与脚之间不接外部阻容元件时，电压增益为20；接元件时，可提供增益到20200之间的任何值； （4） 频响：可达数百kHz；（5） 最大允许功耗为（25）600mA，使用时不用散热片；（6） 负载电阻4时，输出功率（失真为10%）为300mA；LM386有两个信号输入端。当信号从脚输入时，构成反相放大器

36、；从脚输入时，构成正相放大器。本设计中，信号从脚输入，为正相放大器。每个输入端的输入阻抗都为50K，而且输入端对地的直流电位接近为零，即使对地短路，输出直流电平也不会产生大的偏离。图3.2 LM386引脚图在音频放大电路中，输出信号的放大倍数由LM386的引脚和的外接的情况来决定。一般情况下这两个引脚通过串联一个电阻R1和一个电容C2连接起来，正是这个RC网络决定了电路的增益。当脚和脚开路时，电路电压增益为40。通过调节R1的值可以改变增益的大小。通过滑动RV1的触头，即可调节后置功率放大的大小，进而控制调节音量。电路如图3.3所示：图3.3输出功率放大3.3滤波器设计滤波器的作用是让一定频率

37、范围内的信号通过，同时将此频率范围之外的信号加以抑制或者使其急剧衰减。当干扰信号与有用信号在同一频率范围之内，使用滤波器可以非常有效的抑制干扰。实际信号除有用信号外，常常带有干扰，这些干扰有的是和有用信号同时产生的，有的则是在信号传输与处理过程中由于不同系统间的相互作用而引起的。在信号处理中从带有干扰的信号中能够分离出有用信号的装置被称为滤波器。滤波器在日常生活中运用非常广泛，例如在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的滤波器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种滤波器。用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比，其波形质量

38、、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高23。3.3.1有源滤波电路有源滤波电路使用有源器件与RC网络组成的滤波电路。有缘滤波电路的种类很多，如按通道的性能划分，又分为低通（LPF）、高通（HPF）、带通（BPF）、带阻（BEF）滤波器。在本次的设计过程中采用宽带带通滤波器。在满足LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率的条件下，把相同元件压控电压源滤波器的LPF和HPF串接起来可以实现Butteworth通带响应，如图所示。用该方法构成的带通滤波器的通带较宽，通带截止频率易于调整，因此多用作测量信号噪声比（S/N）的音频带通滤波器，如在电话通令系统中，采用如图所示的滤波器，能抑制低

39、于300Hz和高于3000Hz的信号，整个通带增益为8dB，运算放大器为741。参考电路图： 宽带BPF3.4电光电转换设计该模块利用发光二极管（红色）作为电光转换的主要器件，将接收到的电信号转换为光信号。由光电传感器Opt101接收后转换为电信号输出。 电光转换参考图 0pt101实物图Opt101实物图 Opt101电路连接图系统整体效果图第4章系统软件总体设计 程序流程图本程序可以完成录音、放音、暂停、1602液晶显示等功能，具体程序如下：/当按下K1键时，从指定地址开始录音/ 当按下K2键时，从指定地址开始放音/ 当按下K3键时，停止当前的操作/ 程序中的录放停部分已做成子函数，可以直

40、接调用， 只需要输入录音的地址就行#include <reg52.h>#include <intrins.h>#include <stdio.h>#include "delay.h"#include "1602.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/定义放音命令,定义常量/#define ISDPOWERUP 0X20 /ISD4004上电#define ISDSTOP 0X10 /ISD4004下电#define OPERSTOP 0X30 /I

41、SD4004停止当前操作#define PLAYSET 0XE0 /ISD4004从指定地址开始放音#define PLAYCUR 0XF0 /ISD4004从当前地址开始放音#define RECSET 0XA0 /ISD4004从指定地址开始录音#define RECCUR 0XB0 /ISD4004从当前地址开始录音sbit SS=P10; /LOW IS ACTIVELYsbit MOSI=P11;sbit MISO=P12;sbit SCLK=P13;sbit INT=P17;sbit K1=P30;sbit K2=P31;sbit K3=P32;sbit LED1=P33; /录音

42、指示灯sbit LED2=P34; /放音指示灯bit flag=0; /读秒标志bit zero=0;uchar time4;uint addr;/全局变量/ 放音地址 /放音部分子程序，放音地址由ADDR决定/void play() uint y; SS=0; MOSI=0;/发送开始 SCLK=0; for(y=0;y<8;y+) SCLK=0; if(0x20>>y)&0x01)MOSI=1; else MOSI=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); /发送结束 SS=

43、1;/上电结束 DelayMs(50); SS=0; MOSI=0;/发送地址 SCLK=0; for(y=0;y<16;y+) SCLK=0; if(addr>>y)&0x01)MOSI=1; else MOSI=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); /发送地址结束 MOSI=0;/放音 SCLK=0; for(y=0;y<8;y+) SCLK=0; if(0xe0>>y)&0x01)MOSI=1; else MOSI=0; _nop_(); _no

44、p_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SS=1; SS=0; MOSI=0;/放音 SCLK=0; for(y=0;y<8;y+) SCLK=0; if(0xf0>>y)&0x01)MOSI=1; else MOSI=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SS=1; /lu音部分子程序，地址由ADDR决定/void rec() uint y; SS=0; MOSI=0;/发送开始 SCLK=0; for(y=0;y&

45、lt;8;y+) SCLK=0; if(0x20>>y)&0x01)MOSI=1; else MOSI=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); /发送结束 SS=1;/上电结束 DelayMs(50); SS=0; MOSI=0;/发送开始 SCLK=0; for(y=0;y<8;y+) SCLK=0; if(0x20>>y)&0x01)MOSI=1; else MOSI=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(

46、); _nop_(); _nop_(); /发送结束 SS=1;/上电结束 DelayMs(50); DelayMs(50); SS=0; MOSI=0;/发送地址 SCLK=0; for(y=0;y<16;y+) SCLK=0; if(addr>>y)&0x01)MOSI=1; else MOSI=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); /发送地址结束 MOSI=0; SCLK=0; for(y=0;y<8;y+) SCLK=0; if(0xa0>>y)&0x01)MOSI=1; else MOSI=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCLK=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); SS=1; SS=0; MOSI=0; SCLK