1、 基于单片机的录音笔的 设计与实 现 基于单片机的录音笔的设计与实现 II 摘要 随着电子技术的飞速发展，数码录音笔已得到越来越多的人的青睐，论文通过对多种录音笔的设计方案进行比较和分析，选定低成本的STC单片机设计一个数字录音笔。 本论文研究基于 单片机录音笔 的设计，在对 音频采集 理论研究的基础上， 本设计 以 低功耗 STC89C51单片机为控制核心 ， 通过单片机 、 语音芯片 ISD4004、 液晶 显 示 LCD12864、 键盘模块 、温度传感器模块及实时时钟模块 结合实现了硬件电路的设计， ISD4004语音芯片使得大大简化了外围电路的设计，也 很好保证了录音效果， LCD1
2、2864使得人机交互更简洁方便 ，同时，本设计还 增 加了时间 、 温度的 显示及 语音播报功能 。文中也给出了软件部分的程序，并且通过现场调试，达到预期的效果 。 数码录音笔在录音领域等 实际应用中具有诸多优势 ，值得进一步学习和研究。 关键词 ： 低功耗 STC89C51 ISD4004 录音 语音播报 基于单片机的录音笔的设计与实现 III Abstract With the rapid development of electronic technology, digital voice recorder has been more and more people of all age
3、s, the paper compared and analyzed by a variety of recording pen design, selected low-cost STC microcontroller design a digital voice recorder. The thesis is based on the design of the single-chip voice recorder, on the basis of theoretical research on audio capture, the design of low power SCM STC8
4、9C51 for control core LCD12864, keyboard module, the temperature sensor module, single-chip, voice chip ISD4004, liquid crystal display and the real-time clock module to achieve a combination of hardware circuit design, ISD4004 voice chip so that greatly simplifies the design of peripheral circuits
5、is also very good to ensure that recordings, LCD12864 makes the human-computer interaction more simple and convenient at the same time, the design also increased the time and temperature display and voice broadcast feature. Also gives the software part of the process, and through on-site commissioni
6、ng, to achieve the desired results. Digital voice recorder has many advantages in practical applications such as recording field, it is worth further study and research. Key words: low-power STC89C51 ISD4004 recording voice broadcast 基于单片机的录音笔的设计与实现 IV 目录 摘要 . II ABSTRACT .错误 !未定义书签。 目录 . IV 前言 . 1
7、1 设计要求及方案 . 2 1.1 设计任务及要求 . 2 1.2 设计方案选择与论证 . 2 2 系统的硬件设计与实现 . 4 2.1 核心控制模块 . 4 2.1.1 STC89C58RD+单片机介绍 . 4 2.1.2 单片机复位、晶振电路设计 . 7 2.2 音频处理模块 . 7 2.2.1 ISD4004 芯片简介 . 8 2.2.2 SPI . 10 2.2.3 LM386 芯片简介 . 14 2.2.4 音频处理电路设计 . 15 2.3 液晶显示模块 . 16 2.3.1 LCD12864 介绍 . 16 2.3.2 12864 模块与单片机接口电路 . 18 2.4 时钟模块
8、 . 19 2.4.1 DS1302 介绍 . 19 2.4.2 DS1302 模块电路 . 21 2.5 温度采集模块 . 21 2.5.1 DS18B20 介绍 . 21 基于单片机的录音笔的设计与实现 V 2.5.2 DS18B20 电路连接 . 22 2.5 电源模块 . 22 2.6 蜂鸣器模块 . 23 3 系统软件设计与实现 . 24 3.1 主程序流程图及代码 . 24 3.2 子程序的设计 . 25 3.2.1 录放声音程序设计 . 25 3.2.2 LCD12864 程序设计 . 26 3.2.3 DS1302 程序设计 . 27 3.2.4 DS18B20 程序设计 .
9、28 4 软硬件调试及结果 . 30 总结 . 32 致谢 . 33 参考文献 . 33 附件一 系统总原理图 . 34 附件二 系统 PCB . 35 基于单片机的录音笔的设计与实现 VI 基于单片机的录音笔的设计与实现 1 前言 录音笔对于我们现如今的人们已经是再熟悉不过的产品了，它已经应用在了很多 领域 。正是 由 于录音笔能 够 录音的特点，在你无法凭借记忆记住重要谈话，或者重要会议的重要内容的时候，它便体现除了它的优势，清晰完整无误的记录下你要记录的东西，而你能够拿出更多的时间来处理其他事情，当你有充足的时间时再来处理这些未处理的内容。除此之外录音笔小巧易于携带，存储内容量大，基于这
10、些优点，越来越多的得到人们的青睐！ 通过对先进技术的兼收并蓄，并高标准、能够高起点自 主开发一系列的高技 术产品，因此研究本课题具有非常重要的实用意义。 随着视听家电产品的不断丰富，已经有越来越多微小型产品走入人们的日常生活，他们最突出的优点是体积小，而且重量轻，给人们带来了方便。作为一种简单的获取和记录数字化文件的工具，录音笔风靡市场，成为学生记者、商务人士购置录音设备的首选 ， 也成为时间紧张在职人员的掌上新宠 。 这正是本次论文选题的主要依据 和动机 。 现在所说的录音笔指的数码录音笔，数字录音器的一种，为了便于操作和提升录音质量造型并非以单纯的笔型为主，携带方便，同时拥有多种功能，如激
11、光笔功能、 FM 调频、 MP3 播放等。与传统录音机相比，数码录音笔是通过数字存储的方式来记录音频的。 本论文研究基于 单片机录音笔 的设计，在对 音频采集 理论研究的基础上， 本设计采用低功耗 STC89C51单片机为控制核心 ， 通过单片机 、语音芯片 ISD4004、 液晶 显 示 LCD12864、键盘模块、温度传感器模块及实时时钟模块等结合实现了硬件电路的设计， ISD4004 语音芯片使得大大简化了外围电路的设计，也很好保证了录音效果， LCD12864使得人机交互更简洁方便，同时，本设计还 增 加了时间、温度的显示及语音播报功能。 论 文 末尾 给出了软件部分的程序， 并且通过
12、 了 现场调试，达到预期的效果 。 这次的设计也有很多的不足， 我相信数码录音笔 在以后的不断发展和完善后将不断的给人们的工作和生活带来更多的方便。 基于单片机的录音笔的设计与实现 2 1 设计要求及方案 随着现代科技的发展， 录音笔 已经广泛应用到 学习、 生活 、工作 中，进而对其功能和性能提出了更高的要求，为此设计一款 数码录音笔 。 1.1 设计任务及要求 此次的设计任务是设计一款 基于单片机的录音笔的设计。 设计要求如下： 具有 单片机核心控制模块； 具有 音频 处理 模块（ ISD4004 及功放 LM386 模块 ） ； 具有 LCD 显示模块（ LCD12864 模 块） ；
13、具有 键盘控制模块 。 具有 （定时） 录音、放音 功能。 具有 语音、温度显示及语音播报功能 。 1.2 设计方案 选择与 论证 方案一： 基于单片机、数字信号处理器 DSP、 FLASH 存储器的数码录音放音系统。在录音时，语音信号经过处理后送到 A/D 转换器，转换成数字信号，把这些数字信号送到数字信号处理器 DSP 进行压缩处理，压缩后的语音数据与时间日期一起送到 FLASH 中，回放时从 FLASH 存储器中读取压缩的数据以及时间，经过 D/A 转换后，再通过喇叭等具有播放功能的器件进行播放。具体框图如下所示 ： 由于此方案要通过 A/D芯片，专门的 DSP芯片，本设计不需要高速、高
14、精度运算，而且 DSP功耗相对高，成本比较高，因此不选择此方案。 方案二： 数字信号 A/D 转换器 语音信号 DSP处理器 压缩 FLASH 存储器 图 1.1 方案一结构图 基于单片机的录音笔的设计与实现 3 采用处理器集成型可重构系统 PICEX 实现数码录音笔的核心部分设计，对于每一个模块功能实现模块都构成一个可实现重构功能模块。在系统完成各种任务时，可重构模块的运行是完全独立于内核的，在编程中使个个模块并行运行。录音状态时各部件采用流水线的方法，即每个部件的输入数据都取自上 一个部件输出的一个值，各部件几乎同时进行工作，处于并行运行状态。虽然此方案 提高了系统的并行性，节省了资源这种
15、设计所需重构部件多，设计工作量大操作时间长，所以本设计也不采取这种方案。 方案三： 通过 51 单片机与语音功能集成芯片 ISD4004，以及 LCD12864 液晶芯片进行设计， 由单片机控制 ISD4004 来 实现语音的录制存储以及播放清除等功能。 并且通过 LCD12864 来实现良好的人机交互界面。具体框图如下所示： 由于采用资源不多的 51 单片机，这样节省了资源 同时单片机运算速度已经足够用于检测按键，以及控制录音笔进行各种操作，而且这种设计无需对数字信号进行编码压缩的复杂的操作，实现简单，功耗不高，相对而言成本也不高，所以本设计采用了 此 方案 。 键盘接口 按键信息 51 单
16、片机 语音指令 ISD4004芯片 显 示 LCD12864显示 控 制 Ds18b20、 Ds1302 芯 片 图 1.2 方案三结构图 基于单片机的录音笔的设计与实现 4 2 系统的硬件设计与实现 2.1 核心 控制模块 控制模块是整个 录音笔 的 核心 ，实现 对语音芯片 ISD4004、温度ds18b20、实时时钟 ds1302、液晶显示模块 发送或接受指令 ， 使其完成相应的动作 。 本设计采用了 型号为 STC89C58RD+单片机， 它 是一种简明易掌握，效率较高的指令系统，对存储空间和时间的利用率较高。 2.1.1 STC89C58RD+单片机介绍 STC89C58RD+是 宏
17、晶科技 生产的低电压、高性能 CMOS 8 位单片机 ， 片内含 32KB 的可以反复檫写的程序存储器和 1280B 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内配置有通用 8 位中央处理器（ CPU）和 Flash存储单元，可灵活的应用于各种控制领域。 STC89C58RD+单片机与 Intel公司的 80C52 在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。其主要工作特性是 ： 片内程序存储器内含 32KB 的 Flash 程序存储器，可以擦写寿命为100， 000 次 以上 ； 片内数据存储器内含有 1280 字节的 RAM； 有 32 根可编程 I/O 口线； 有 2 个可编程定时器； 中断系统是有 5 个中断源、 5 个中断矢量、 2 个级优先权的中断结构； 串行口是有一个全双工的可编程串行通信口； 有一个数据指针 DPTR； 低功耗工作模式有掉电模式和空闲模式； 有可编程的 3 级程序锁定位； 工作电源电压为 5.53.4V，且典型值为 5V； 最高工作频率为 40MHz；
