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、摘 要

随着电子技术的快速发展，数字记录笔越来越受欢迎。本文对记录笔的不同设计方案进行了比较和分析，并选择STC90C52微控制器设计了一种数字记录笔。本文提出了一种基于STC90C52微控制器和ISD4004语音芯片的多功能录音笔解决方案。首先，介绍了设计方案的选择，然后是系统的硬件设计，包括音频输入和输出电路、按钮保持电路、LCD显示电路等的设计。设计中采用STC90C52微控制器作为主控制器，采用美国ISD公司生产的ISD4004语音芯片实现录音回放系统功能。按钮保持电路控制整个系统，显示电路使用LCD1602进行更直观的记录和回放，音频放大器接受LM386通用音频功率放大器来实现。系统模块包括主程序模块、语音信号采集模块、键盘扫描模块等。设计了程序序列，编写了程序代码。该系统已通过LCD1602实现了语音数据的记录、回放、暂停、循环、重复、选择前一段、选择下一段和显示相关操作等功能。

关键词： STM32；智能录音笔；语音芯片

ABSTRACT

With the rapid development of electronic technology, digital recorders are becoming increasingly popular. This article compares and analyzes different design schemes for recording pens, and selects STC90C52 microcontroller to design a digital recording pen. This article proposes a multifunctional recording pen solution based on STC90C52 microcontroller and ISD4004 voice chip. Firstly, the selection of the design scheme was introduced, followed by the hardware design of the system, including the design of audio input and output circuits, button hold circuits, LCD display circuits, etc. The STC90C52 microcontroller is used as the main controller in the design, and the ISD4004 voice chip produced by ISD Corporation in the United States is used to implement the recording and playback system function. The button holding circuit controls the entire system, and the display circuit uses LCD1602 for more intuitive recording and playback. The audio amplifier accepts LM386 universal audio power amplifier for implementation. The system modules include the main program module, voice signal acquisition module, keyboard scanning module, etc. Designed the program sequence and wrote the program code. The system has implemented functions such as recording, playback, pausing, looping, repeating, selecting the previous segment, selecting the next segment, and displaying related operations of voice data through LCD1602.

Key words： STM32； Intelligent recording pen; Voice chip

目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1绪论 1
1.1课题背景及其研究意义 1
1.2国内外发展现状 2
1.3本文研究内容 3
2 系统方案论证和工作原理 4
2.1 设计方案的论证 4
2.1.1主控制器模块 4
2.1.2语音模块 4
2.1.3显示方式 5
2.2 结构框图 6
3硬件电路设计 7
3.1单片机选择设计 7
3.1.1 单片机芯片 7
3.1.2 电源电路 12
3.1.3 晶振电路 13
3.1.4 复位电路 14
3.2音频处理电路设计 15
3.3按键电路设计 15
3.4 LCD显示电路设计 16
4程序软件系统设计 18
4.1系统整体设计 18
4.2主程序 18
4.3录音程序设计 19
4.4放音子程序设计 21
4.5按键子程序设计 22
5结论 24
参考文献 25
致谢 26

1绪论
1.1课题背景及其研究意义
随着视听家电的不断丰富，越来越多的小型化产品已经进入人们的日常生活。它的主要优点是体积小，很薄很轻，给人带来舒适，给人无穷的乐趣。作为一种简单方便的获取和录制数字音频文件的工具，数字录音笔自2000年代以来一直在市场上流行，并已成为学生、记者和商人购买录音设备的首选。它不仅取代了校园里的重复机器，而且成为了时间敏感型学习者的新宠。具有FM功能的数字录音笔还可以方便地收听FM广播外语教学节目。
录音笔是一种专门为录音而设计的数字设备。随着信息时代的到来，它利用磁带录音机的原理和强大的芯片来创造类似于数字记录笔的记录效果。它是一种主要用于记录的数字设备。记录过程包括扫描、转换、编码和通过数模转换器将模拟信号转换为数字信号。然后，模拟信号被压缩和存储，将传统的单次录音转换为我们今天拥有的多功能手持录音笔。现代记录笔基于微控制器的处理。那么，什么是微控制器？微控制器是指一种集成了中央处理单元（在日常生活中也称为CPU）和内存的小型芯片，内存是内存和操作内存的常用术语。它是一种基于I/O接口、定时器/计数器等组件的智能设备，具有独立的指令系统。简而言之，微控制器是一种具有实现微型计算机基本功能的芯片。微控制器之所以是高科技产业规划和发展的一种，之所以被应用于工业，是因为它对微控制器的使用相对较低，主要体现在微控制器实现尺寸的灵活性上。此外，不需要添加外部设备，更复杂的系统需要进一步升级。同样，只需要微控制器的适当扩展来操作系统，这使得操作非常方便。
数字录音笔已经是我们今天熟悉的产品，它已经在许多地方使用，其中大部分应该是记者。它正是基于录音笔的特点，如果你不能通过记忆记住重要的对话或重要会议的重要内容，它们就会显示出它们的优势，即它们清晰、完整、准确地记录了你想记录的内容，让你有更多的时间花在其他事情上。此外，记录笔结构紧凑，便于携带，存储容量大。由于这些优点，它越来越受到人们的青睐。通过整合先进技术，自主开发一系列高标准、高方法的高科技产品，本研究课题具有重大的现实意义。
1.2国内外发展现状
在录音方面，尽管职业数字录音机在录音长度和质量方面有着明显的优势，但随着MP3、MP4、PDA甚至智能手机的普及，录音逐渐成为移动数字设备的辅助活动。尽管许多小型本土工厂已逐渐将没有技术的本土钢笔撤出市场，但三星尚未确认的本土巨头并没有放弃，而是向这个似乎有新技术和设计的稳定市场注入了新的危及生命的产品。首先，记录对于每支记录笔的基本功能至关重要，因此高质量已成为记录笔未来的指令之一。随着闪存的显著改进，存储容量不再是统计相机的瓶颈。这就是为什么智能细节开始恢复音质，并将其视为开发电脑录音机的重要方式。基于这一机构，三星展示了其3D DNSe音频技术，用于统计家庭笔的摄入量。这种声音增强技术与频率组的简单扩展完全不同。换句话说，即使长期摄入的频率较低，也可以对摄入产生一些影响。DNSe是三星六年多来开发的一项备受推崇的声音技术，主要用于家庭和高品质MP3产品。你可以通过处理统计声音来做出真正的宣布，这些声音允许听众从各个方向找到清晰的声音，具有更宽的数字和更清晰的声音。YV-150组合具有DNSe音频效果。
它不仅受益于录音，还可以播放专业的MP3音乐。值得注意的是，作为统计音乐市场的领导者，新一代采用DNSe2.0音乐技术的三星已经出现了13种新动物。有几个迹象表明，三星主要试图在视听市场创造竞争，统计记录的质量完全提高只是时间问题。其次，光有好音乐是不够的。未来的录音机应该更加努力。数字招聘人员之所以成为求职者，是因为他们可以更好地满足业务需求。相机记录的文件需要在其他计算机上使用，以便以MP3格式存储。电脑、手机和MP3播放器都很容易玩。YV-150组合可以将录音直接保存为MP3文件，用户只需简单操作即可。对于经常出差的商务朋友，我们强烈推荐三星YV-150。这种特殊的音效和额外的芯片在播放音乐时给你一种美妙的感觉，这样你就可以在空闲时间放松身心。
随着音频摄像机的不断丰富，越来越多的显微疗法被引入到人们的日常生活中。它的主要优点是体积小、重量轻，让人感到舒适。作为搜索和记录统计文件的简单工具，语音规则在市场上非常受欢迎，已成为学生、记者和交易员购买录音设备的首选。它不仅在大学里一次又一次地发生变化，也成为了临时工的新宠。。
1.3本文研究内容
随着技术的快速发展，统计记录越来越受欢迎。本节对笔文件的不同方案进行了比较和分析，并选择STC89C52微控制器设计了一个统计笔文件。本文介绍并设计了一种基于STC89C52单片机和ISD4004语音芯片的多功能文件系统。首先，选择配置程序，然后进行系统配置，包括音频和输出脚本、按钮控制环等。在设计中，STC89C52微控制器被用作主控制器，华邦公司最近推出了ISD4004语音码，以取代ISD1400语音码和ISD2500标志来操作记录和回收系统。该按钮控制整个系统，8部分统计屏幕提供所用时间的下载视图。系统单元包括主程序单元、语音单元、按键记录单元等。他设计并编写了程序。该系统执行记录、重复、停止、删除所有数据和选择语音的下一部分等功能。最后，给出了总结和设计大纲。

2 系统方案论证和工作原理
2.1 设计方案的论证
2.1.1主控制器模块
（1）AT89C51单片机
AT89C51单片机作为一种经典的8位微控制器，拥有广泛的用户基础和成熟的技术支持。它拥有稳定可靠的性能、相对简单的编程接口和适中的成本，特别适合于简单控制系统的设计。然而，由于其内部资源相对有限，对于复杂的数据处理和控制逻辑可能不够灵活[9]。
（2）STM32微控制器
STM32微控制器以其强大的性能、丰富的外设接口和高效的运算能力而著称。它适用于复杂且高性能的控制系统设计，能够轻松应对大量数据处理和实时控制需求。然而，STM32的价格相对较高，且编程复杂度也较大，对于小型项目或初学者可能不够友好[10]。
（3）STC89C52单片机
STC89C52单片机结合了高性能和适中成本的优点。它拥有稳定的性能、丰富的资源和灵活的编程接口，能够满足本设计的基本需求。同时，由于其指令系统与传统的8051单片机兼容，我们在开发过程中能够充分利用已有的资源和经验，降低开发难度和成本[11]。
综合考虑性能、成本和易用性等因素，最终选择了STC89C52单片机作为主控模块。它不仅能够满足本设计的基本需求，而且具有稳定的性能和较低的成本。此外，其灵活的编程接口和丰富的资源也将为后续的软件开发和维护工作提供便利。
2.1.2语音模块
浪漫芯片，也称为IC语音或音频芯片。这些芯片的档案包含两个过程，ADC和DAC，都是由芯片本身完成的，包括获取、检测、按下和存储音频等步骤。它可以将数字转换为扫描数字，将其存储在ROM IC中，然后将数字检索为ROM数字。语音芯片的功能主要是DAC处理。

语音选票按组合环的类型分类，每个与声音相关的组合环称为语音选票。然而，它们属于更大类别的语音芯片，分为两种类型：数字IC（记录为SpeechIC）和音乐IC（记录作为音乐IC）。目前市场上的语言芯片如表2.2所示。。
表2.2常用语音芯片对比表

从上表可以看出，ISD4004语音芯片的语音长度更长，工作电流和电压也符合要求。因此，本设计将采用ISD4004作为语言处理芯片，供系统参与工作。
2.1.3显示方式
（1）1602液晶显示屏
1602液晶显示屏具有显示内容丰富、清晰易读和价格适中的特点。它能够显示多行文本和数字信息，适用于各种显示需求。同时，其接口简单、易于编程，方便我们进行显示控制[12]。
（2）OLED显示屏
OLED显示屏以其高对比度、鲜艳的色彩和快速的响应速度而备受青睐。能够呈现出更为生动、逼真的显示效果，为用户提供更佳的视觉体验。然而，OLED显示屏的价格相对较高，超出一些项目的预算范围。
（3）TFT彩色液晶屏
TFT彩色液晶屏以其高分辨率、广视角和丰富的色彩表现而受到广泛应用。它能够提供更为细腻、清晰的图像显示效果，适用于对显示效果要求较高的场合。但同样地，其价格相对较高，不适合所有项目[13]。
综合考虑显示效果、成本和应用需求等因素，我们选择1602液晶显示屏作为本设计的显示模块。
2.2 结构框图
整个系统由以下功能模块组成:单片机模块，无线通信模块，电源管理模块，人机交互模块，音频播放模块，数据存储模块，音频处理模块，音频采集模块。
（1）启动阶段：初始化各模块，包括存储接口、显示屏和按键等。检查系统状态，如电池电量、存储空间等。
（2）录音阶段：控制音频采集模块采集音频信号并进行数字化处理。根据用户操作或语音检测，启动/停止录音。
（3）存储阶段：将处理后的音频数据存储到SD卡，并管理文件系统。
（4）播放阶段：解码录音文件，通过DAC模块输出音频信号，并控制播放进程。
（5）待机或关闭阶段：用户停止使用时，进入低功耗模式，等待下一个操作指令。
通过模块设计和单片机的精确控制，智能录音笔能够高效、稳定地完成录音、处理和交互任务，并在录音质量、功能性和用户体验之间达到良好的平衡。下图2.2为系统总体设计框图。

图2.2 系统结构框图

3硬件电路设计
3.1单片机选择设计
3.1.1 单片机芯片
（1）STC89C52单片机的简介

图3.1 STC89C52单片机电路原理图
STC89C52是一种能量刺激和高活性的CMOS 8位微控制器，系统中具有较小的8K可编程闪存。使用Atmel高技术，该技术不会被储存技术压平，它与89C51的说明书和针头完全兼容。在我的芯片闪存上，你可以在系统中编程你的软件，它也适合普通软件用户。
STC89C52具有以下标准特性：8k无位闪存、256位无位RAM、256位RAM、32位I/O门线、狗时、2个数据、3-16位时间/talman、3-16位数时间/talmen、1个矢量2级停止结构、1个向量2级停止结构、全双线、片上晶体振荡器和1小时、256位内存、256位随机存取存储器、32位输入/输出门线、32位I/O门线、RAM、32位数输入/输出门线、2数据、3-16bit时间、3-16，并支持两种选择能源的软件选项。在非活动模式下，CPU停止运行并允许RAM、时间/数字、常规网关和停止运行。禁用控制可保存RAM内容，并停止所有微控制操作，直到恢复下一个停止或设置。
① 主要性能
与MCS-51单片机产品兼容
8K字节在系统可编程Flash存储器
1000次擦写周期
全静态操作：0Hz～33Hz
三级加密程序存储器
32个可编程I/O口线
三个16位定时器/计数器
八个中断源
全双工UART串行通道
低功耗空闲和掉电模式
掉电后中断可唤醒
看门狗定时器
双数据指针
掉电标识符
② STC89C52双列直插式引脚图