[精品]姜杏辉论文

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1、ISD4004在具有接近功能的立体声语音系统中的应用苏州大学物理科学与技术学院姜杏辉*邹丽新摘要：本文在简要介绍ISD4004工作原理的基础上，重点介绍TSD4004的立体声录放技术以及该技术在由单片机所构成的具有接近功能的立体声语咅系统中的应用，并给出了作者实际的实验系统的硬件构成和软件设计流程，介绍了该系统实现特点和要求。关键词：1SD4004立体声单片机语音系统Keywords:ISD4004MicrochipSystemofvoice1前言双声道立体声技术在实际的声音系统中应用是最为普遍的一项立体声技术，该技术是利用人们的听觉错觉，通过改变两个扬声器的声级差，能使聆听者前方

2、产生一定角度的声咅方向信息，从使人们在聆听时有“身临其境”的听觉感受⑴。然而目前在现场简单的语音录放系统中多数或采用更为简单的单声道语音系统，或采用复杂的硬件电路和庞大的软件系统构成一个双声道语音系统，使得双声道语音系统的设计成本和难度将大大提高，因此用一个简单的电路來实现双声道立体声这项技术就成为迫切的需要。本文正是基于这个需求，应用是美国ISD公司制造的一种语咅芯片ISD4004来实现简单的双声道立体声录放语咅系统，并采用ATMEL公司的AVR系列单片机MEGA8L作为主控单片机，该单片机的供电和ISD4004的供电相匹配，均为3V供电，并且该单片机集成了系统所需要的大部分外围

3、器件，包括8K字节的系统内可编程flash程序存储器，1K字节的SRAM,512字节的EEPROM,WATCHDOG以及晶振等⑵，从而大大简化了系统的构成。姜杏辉，男，1980年9月生，在读硕士研究生215006苏州市十梓街1号物理科学与技术学院Email:hui8588@sohu.com2ISD4004芯片简介TSD4004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、自动降噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。引脚包括电源、时钟、语咅信号模拟输入/输出端、与MCU接口（SPI接口）儿部分。芯片采用多级存储技术，既声音无须A/D转换和D/A转换，釆用模拟量直接存

4、储技术，因此能够真实、自然地再现声音。1SD4004系列单片录放时间根据不同的采样频率可有&至16分钟不等，采样频率对为4.0,5.3,6.4,8.Okllz,采样频率越低，录放时间越长，但音质则有所下降。芯片的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。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SCI.K的下降沿动作，因此对ISD4004而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚的数据，在时钟下降沿将数据送至MISO引脚。1SD4004详细参数可参考1SD4004的资料。⑶3立体声录放原理立体声的实现采用两个TSD4004-8M构

5、成，如图1所示，TSD4004-8M的采样率为&OkHZ,所录放吋间较短但是咅质最好，可满足播放背景咅乐的需求，工作原理为：将输入的双声道的信号分为左右声道分别接入两个ISD4004-8M芯片，录音时由单片机发出让两个芯片同时录音的指令，进行同步录音，使得输入的信号在存储的时候能保证其原有的声级差，从而达到了双声道录音的目的。放音时由单片机同时发出放音指令，两片芯片同时放音，因存储时两个声道的声级差已经保存，所以放音时可再现输入的立体声，也可以在放音时対两个芯片发送放咅指令的吋问问隔进行操作，可到达调整立体声的效果。4具有接近功能的立体声系统的硬件原理该系统的硬件原理如图2所示图1

6、ISD4004立体声录放原理本系统的硬件电路主要有单片机MEGA8L,TSD4004-8M,被动式红外传感器构成，硬件原理如图1所示，所有的控制均有MEGA8L控制，图中PIR（SENSOR）为两元被动红外热释电传感器，其输岀信号连接到CPU的屮断1的输入端，当有人接近时该传感器输出一个高电平，使得CPU进入中断，然后CPU再对ISD4004进行放音操作,使ISD4004输出已录制好的音频信号，再经过音箱将功率较小的信号放大后输出。两个按键TAPE,PALY是进行录音和放音的人工操作按键，相应有两个指示灯进行状态指示oMEGA8L还通过控制继电器K1来控制音箱的供电,在长时间没有放

7、音时切断音箱供电，从而延长了音箱的使用寿命,节约了能源。图2具有接近功能的立体声语音系统硬件原理图5软件设计软件流程图如图3所示，电路上电后先对系统进行初始化，软件实现的基本操作有：1）TAPE为录音按键，PI.AY为放音测试按键，当TAPE按下后，CPU操作TSD4004进行录音,同吋相应的LED灯亮表示正在录咅，此吋当TAPE再次按下吋，录咅停止，相应的LED灯灭表示录音停止。PLAY键为录音后的测试按键，按键后相当于红外传感器有信号,CPU操作1SD4004进行