基于单片机89C2051和ISD2560设计的语音录放电路

ISD系列语音电路是美国ISD(InformationStorage Device)公司的专利新产品，该器件打破了传统的先A／D再D／A模式，而采用独特的直接存储模拟信号技术，从而大大提高了存储密度，并且可将模拟信号永久保存。

本文用单片机89C2051和ISD2560设计了一款微电脑语音板，从而实现了语音的分段录取和组合回放。也可通过修改软件来实现整段录取和循环播放。本产品可作为语音服务系统的子系统，而不必使用专门的ISD语音开发设备。

1 ISD2560的语音录放电路构成

ISD2500系列语音芯片可通过SPI协议方便地与CPU接口。本文用ISD2560芯片构成的单片机通用开发板采用国内最常用的MCS-51语言单片机89C51，来与ISD2500系列语音芯片相结合，可供用户开发各种新型智能型数码语音产品。

该开发板上已装配好的器件包括：

◇AT89C2051单片机，该器件内含8031内核、4 KB可反复擦写的程序存储器，以及32条I／O口，并采用5 V电压工作；

◇ISD2560语音芯片，采用音质优异的模拟存储技术，可反复录放60秒；

◇LM386功率放大器，具有0.5 W驱动能力；

AT24C01(选配件)I2C总线串行存储器；

此外，板上还有驻极体话筒(MIC)、话筒放大器、音量电位器、发光管等部件。当板子工作时，该板的外接电源电压为12 V(稳压)，外接喇叭为4～16 Ω／0.5 W，工作电流在录音时为25～30mA，在放音时为50～80 mA，静态电流为13 mA，同时随板提供有演示程序功能等配套软件。

2 ISD2560与单片机的接口电路

ISD2560的A0～A9为地址线，它共有1024种组合状态。最前面的600个状态通常作内部存储器的寻址用，最后256个状态用作操作模式。本系统采用对地址直接进行操作的方式进行设计。

在本系统与微处理器的接口中，P／R录放音控制端在高电平时，为放音状态，低电平时为录音状态；P3.5、P3.7端用于录放音时的启停控制，通常与P／R端配合使用；P3.4端为每段信息结束信号输出端，该信号为负向信号，时间为12.5ms，其上升沿标志信息结束。

系统中的MIC是话筒前置放大器输入端；MIC REF为话筒补偿端，AGC为自动增益控制端；ANA IN与ANA OUT是模拟信号的输入和输出端，它们之间连接的耦合电容通常取值为0.22～1μF。

本系统中基于ISD2560的语音录放电路如图1所示。一般情况下，可将单片机的P1口、P3.4和P3.5与ISD2560的地址线相连，用以设置语音段的起始地址。P3.0～P3.3用以控制录放音状态。P3.7为扩展录音键，可供录音时使用。

3 系统工作原理及程序设计

ISD2560虽然提供有地址输入线，但它的内部信息段的地址一般无法读出。因此，通常使用不需要知道地址的操作模式。但要读出ISD2560内部信息地址，就需要专用的ISD开发设备，而这些设备的价格比较昂贵。为此，本系统采用单片机来控制。该方法不需读出信息地址，而是直接设置信息段起始地址。该设想的实现方式有多种。第一种方式由于ISD2560的地址分辨率为100ms，所以，可用单片机内部定时器定时100 ms，然后再利用一计数器对单片机定时次数进行计数，这样，计数器的计数值就是语音段所占用的地址单元。该方式能充分利用ISD2560内部的EEPROM，故在字段较多时可利用该方法；而如果语音字段较少，则可用第二种方式：即根据每一字段的内容多少直接分配地址单元。一般按每1 s说3个字计算，60 s可以说180个字，然后再根据ISD2560的地址分辨率为100 ms，计算出语音段所需的地址单元数。本系统即采用该方式。

3.1 AT89C2051对ISD2560的录放音控制

录音时，先按下录音键，由单片机通过口线设置语音段的起始地址，再使PD端、P／R端和其它相关端口为低电平以启动录音；录音结束，单片机又让这些端口回到高电平，以完成一段语音的录制。然后以同样的方法，也可录取第二段、第三段、等等。值得注意的是，录音时间一般不能超过预先设定的每段语音的时间。

放音时，可根据需播放的语音内容，找到相应的语音段起始地址，并通过接口线送出。然后将P／R端设为高电平，PD端设为低电平，并让其产生一负脉冲以启动放音，这时单片机只需等待ISD2560的信息结束信号(即EOM的产生)。由于该信号为一负脉冲，且在负脉冲的上升沿，该段语音才播放结束，所以，单片机必须要检测到该上升沿，才能播放第二段，否则，播放的语音将不连续，而且会产生啪啪声，这一点在编制软件时一定要注意。图2所示是其录放音程序框图。

其具体的操作方法如下：

(1)录音

将跳线插在“REC”一侧，即为录音状态，按下“REC”键，指示灯亮，即可对着板上话筒讲话录音，松键时，录音停止并形成一段。再次按下，则录下一段。操作时，按“STOP”键为复位，再