1 isd4004芯片簡介

　　isd4004芯片采用cmos技術(shù)，內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動降噪及高密度多電平閃爍存貯陣列。引腳包括電源、時鐘、語音信號模擬輸入/輸出端及mcu接口(spi接口)幾部分。芯片采用多級存儲技術(shù)，即聲音無須a/d轉(zhuǎn)換和d/a轉(zhuǎn)換，采用模擬量直接存儲技術(shù)，因此能夠真實(shí)、自然地再現(xiàn)聲音。isd4004系列單片錄放時間根據(jù)不同的采樣頻率可有8～16 min不等，采樣頻率可為4.0 khz，5.3 khz，6.4 khz，8.0 khz，采樣頻率越低，錄放時間越長，但音質(zhì)有所下降。芯片的所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過串行通信接口(spi)送入。spi協(xié)議是一個同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，協(xié)議假定微控制器的spi移位寄存器在sclk的下降沿動作，因此對isd4004而言，在時鐘上升沿鎖存mosi引腳的數(shù)據(jù)，在時鐘下降沿將數(shù)據(jù)送至miso引腳。isd4004詳細(xì)參數(shù)可參考文獻(xiàn)[3]。

　　2 立體聲錄放原理

　　雖然isd4004采用的是模擬量直接存儲技術(shù)，能夠真實(shí)、自然地再現(xiàn)聲音，但是要想不失真地再現(xiàn)原始語音信號，其采樣頻率也必須滿足采樣定理：當(dāng)采樣頻率fs大于信號最高頻率fm的2倍時，在采樣過程中就不會丟失信息，并且可以用采樣后的信號重構(gòu)原始信號。即：fs>2fm(2fm為最小采樣頻率，亦為“奈奎斯特頻率”)

　　實(shí)際的語音信號常有一些低能量的頻率分量超過采樣頻率的一半，如濁音的頻譜超過4 khz的分量比其峰值要低40 db以上;而對于清音，即使超過8 khz，頻率分量也沒有下降，因此語音信號所占的頻率范圍可以到達(dá)10 khz以上。然而對語音清晰度有明顯影響部分的最高頻率為5.7 khz左右。ccitt(國際電報電話咨詢委員會)提出的g.711標(biāo)準(zhǔn)建議采用采樣頻率為8 khz。

　　isd4004-8m的采樣率為8.0 khz，滿足采樣定理的頻率標(biāo)準(zhǔn)，雖然錄放時間較短但是音質(zhì)較好，甚至可滿足播放簡單背景音樂的需求。立體聲錄放的實(shí)現(xiàn)采用兩片isd4004-8m芯片構(gòu)成，如圖1所示。

　　3 具有接近功能的立體聲系統(tǒng)的硬件原理

　　該系統(tǒng)的硬件原理如圖2所示，本系統(tǒng)的硬件主要由單片機(jī)mega8l，語音芯片isd4004-8m，被動式紅外傳感器等構(gòu)成。圖中pir(sensor)為兩元被動紅外熱釋電傳感器，其輸出信號連接到cpu的中斷1的輸入端，當(dāng)有人接近時該傳感器輸出一個高電平信號，使得cpu進(jìn)入中斷，然后cpu再對isd4004進(jìn)行放音操作，使isd4004輸出已錄制好的音頻信號，再經(jīng)過功率放大器放大后送入揚(yáng)聲器。兩個按鍵tape，paly是進(jìn)行錄音和放音的人工操作按鍵，相應(yīng)有兩個指示燈進(jìn)行狀態(tài)指示。mega8l還通過控制繼電器k1來控制音頻信號功率放大器的供電，在長時間沒有放音時將自動切斷其供電，這樣降低了系統(tǒng)的功耗，避免了功率放大器長時間通電。

　　由于該系統(tǒng)的硬件設(shè)計針對的是語音模擬信號，所以在設(shè)計的時候應(yīng)該注意模擬地和數(shù)字地的隔離，特別是在isd4004芯片的引腳上，須注意不同的接地引腳接相應(yīng)的地。錄音時的輸入信號如果是單聲道的信號，應(yīng)在錄音時使得左右聲道的輸入端均接入該信號，并在對兩個語音芯片發(fā)送錄音指令時中間應(yīng)有短時的時間間隔，可使得單聲道產(chǎn)生一定的聲級差，從而達(dá)到非立體聲轉(zhuǎn)換為立體聲的效果。

　　4 軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)上電后先進(jìn)行初始化，軟件實(shí)現(xiàn)的基本操作有：

　　(1)tape為錄音按鍵，play為放音測試按