语音录放器电子课程设计

南华大学电气工程学院《电子技术课程设计》设计题目：___________ 语音录放器___________专业：________ 本11通信02班 _________ 学生姓名：______________ 王佳杰____________ 学号：__________ 20114400218 ________ 指导教师：____________ 王彦________________ 教研室主任：__________ 王彦________________语音录放器电子课程设计《电子技术课程设计》任务书2. 对课程设计成果的要求〔包括图表(或实物)等硬件要求〕：■ ■■ ■ ■*・■ ■ ■ ■ HT・■ ■ H■ ■ W■■■ ■ ■ H!■ ■・*■ ■ ■ VI■ ■ H!■■■ ▼・■ ■ !R■ ■・T・■ ■ *■ ■ ■ ■ ■ ■ W■ ■ !n■ ■ m■ ■ *■ ■ ■H■ ■ BH!■ ■・■ ■■■ VI■ ■ H ■ ■・*■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■■■ ■・■ ■ H ■ ■ m■ ■ !T«■ ■ IV■■■*■■■ ■ ■ ■*!!■■■ H■ ■ ■!■!■■■ VI ■ ■ H■ ■・*・设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书，语言流畅简洁，文字不得少于3500字。

要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图(SCH和印制电路板(PCB), 器件的选择要有计算依据。

3. 主要参考文献:(1) 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛技能训练[M].北京: 北京航空航天大学出版社，2007(2) 黄智伟. 全国大学生电子设计竞赛制作实训[M].北京: 北京航空航天大学出版社，2007(3) 黄智伟. 全国大学生电子设计竞赛系统设计[M].北京: 北京航空航天大学出版社，2006(4) 黄智伟. 全国大学生电子设计竞赛电路设计[M].北京: 北京航空航天大学出版社，2006(5) 黄智伟. 全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010(6) 黄智伟等•基于NI multisim 的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京：电子工业出版社,2007(7) 黄智伟.印制电路板(PCB设计技术与实践[M].北京：电子工业出版社，2009(8) 高吉祥等.电子技术基础实验与课程设计[M].北京：电子工业出版社，2002(9) 吴运昌.模拟集成电路原理与应用[M].广州：华南理工大学出版社，2001年(10) 谭博学等.集成电路原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2003(11) 魏立军.CMOS 4000系列60种常用集成电路的应用[M].北京：人民邮电出版社，1993(12) 杨宝清.实用电路手册[M].北京：机械工业出版社.2002(13) 陈有卿.报警集成电路和报警器制作实例[M].人民邮电出版社1996(14) 肖景和.红外线热释电与超声波遥控电路[M].人民邮电出版社.2003 4. 课程设计工作进度计划:目录引言.................................1 语音录放器的设计 (6)1.1 总体设计 (7)1.2 驻极体话筒1.2.1 概述 (7)1.2.2 构造与原理 (7)1.2.3 驻极体话筒的主要参数 (8)1.3 动圈式扬声器1.4 ISD1820 语音录放器芯片介绍................1.4.1 芯片介绍 (8)1.4.2 主要特性 (8)1.4.3 封装形式 (9)1.4.4 引脚描述 (9)145 ISD1820参数 (10)146 ROSC口电阻与录音时间关系 (10)2 电路的制作与调试 (11)2.1 电路的布线与焊接 (11)2.1.1 总线特点 (11)2.1.2 在Altiumdesigner软件画原理图 (11)2.1.3 Altium designer 软件画PCB (11)2.1.4 焊接 (11)2.2 调试122.2.1 调试所用仪器 (12)2.2.2 调试电路的方法和技巧 (12)2.2.3 调试过程中遇到的故障、原因与排除方法 (12)2.3 功能测试 (12)3 扩展 (13)3.1 加入功率放大器 (13)3.2 使用单片机控制 (13)3.3 批量拷贝 (13)4 结论 (13)参考文献 (14)附录 A 所需元件清单 (15)附录 B 语音录放器原理图 (15)附录C语音录放器PCB图 (16)附录 D 实物图 (16)引言从20 世纪30 年代初到50 年代末，有声电影主要应用光学录音方法。

虽然有声电影初期曾使用过唱片配音的方法，光学录音是以感光材料为媒介记录声音的方法，泛用这种方法录制的影片为数不多，时间很短。

光学录音进入电影领域后，在世界范围内掀起了从无声电影到有声电影的高潮，推动了电影事业的大发展。

40 年代末50 年代初磁性录音也进入了电影领域，但大量拷贝仍以光学录音为主；80 年代磁性录音和光学录音两种方法并用。

随着经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，现在的人已经离不开音乐，而且对听觉要求越来越高。

计算机技术和数字电子的发展，现在的语音系统有了重大的飞跃，从以前的体积较大的单放机、复读机发展到了音质较好、体积小、容量大的MP3、MP4、手机，可以说语音技术已经相当成熟了。

自80 年代以来，美、日等国的数字语音技术的研究工作进入了应用阶段，相继研制的大规模集成电路语音芯片已经供应市场，并不断推出新的产品。

数字语音技术的应用领域十分广泛，首先是数字通信系统。

当通过数字通信系统传送语音信号时，语音数字化技术是必不可少的。

发送端实际上即为语音编码，接收端为语音合成。

在我们日常生活中，数字化语音存储与回放技术得到了广泛的应用，比如说公交车的报站器，MP3 播放器，手机等，使得产品功能强大，淘汰了磁带录音的传统方式，方便了人们的生活，推动了社会进步。

本设计的主要是制作一个语音录放设备。

一个简单的语音录放器必须由声音传感器、声音播放设备和语音芯片三个主要部分组成。

本文按照设计要求，采用麦克风作为声音传感器，扬声器作为声音播放，语音芯片则采用了美国ISD 公司生产的相对简单且较为实用的ISD1820 芯片。

1 语音录放器的设计1.1 总体设计该语音录放器的语音录放功能实现主要是通过语音芯片ISD1820 完成的。

在录音模式下，语音信号，即声波信号，通过麦克风，将其转换成电信号，然后经过电路的放大和滤波，将相对比较“干净”的电信号传给芯片ISD1820,最后，芯片ISD1820采样并记录下这样一段信号。

在播放模式下，芯片ISD1820再将之前获得并储存的电信号经电路传给喇叭，喇叭将此电信号还原成声波信号播放出来，送入我们的耳朵。

如图1所示，语音录放器的总体结构框图。

图1.语音录放器的总体结构框图1.2驻极体话筒1.2.1概述驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。

属于最常用的电容话筒。

由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。

1.2.2构造与原理驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。

声电转换的关键元件是驻极体振动膜。

它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。

然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。

膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。

膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。

这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。

当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。

驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十pF。

因而它的输出阻抗值很高(Xc = 1/2~tfc)，约几十兆欧以上。

这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。

所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。

场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。

普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。

这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效c应管。

接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。

场效应管的栅极接金属极板。

这样，驻极体话筒的输出线便有三根。

即源极S，一般用蓝色塑线，漏极D，一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。

1.2.3驻极体话筒的主要参数工作电压：Uds 1.5~12V ，常用的有1.5V ，3V, 4.5V 三种 工作电流：Ids 0.1~1mA 之间 输出阻抗：一般小于2K （欧姆）灵敏度：单位：伏/帕，国产的分为4档，红点（灵敏度最高）黄点，蓝点，白点 （灵敏度最低）频率响应：一般较为平坦 指向性：全向等效噪声级：小于35分贝 1.3动圈式扬声器目前市面上90%勺扬声器都是动圈式扬声器，所以本设计中也采用这种扬声器作为 声音的输出设备。

1.4 ISD1820语音录放芯片介绍 1.4.1芯片简介美国ISD 公司于2001年最新推出一种单片8〜20秒单段语音录放电路ISD1820,它 的基本结构与ISD1110、1420完全相同，采用CMO 技术，内含振荡器，话筒前置放大， 自动增益控制，防混淆滤波器，扬声器驱动及 FLASH 车列。

1.4.2主要特性（1）使用方便的单片8至20秒录音录放；一. I 2 L ： JL P豪厲Pr 佥 砖扎咕城喷仔限疋萱理罢■' ^' ■ d '3山图2.驻极话筒的原理图和结构图（2） 高质量，自然的语音还原技术； （3） 边沿/电平触发放音； （4） 自动节电，维持电流0.5uA ； （5） 不耗电信息保存100年（典型值）； （6） 外界电阻调整录音时间； （7） 内置喇叭驱动放大电路； （8） 10000次录音周期（典型）； （9） 3-5V 单电源工作；（10） 借助专用设备可以批量拷贝。

1.4.3封装形式该芯片有四种不同封装形式，其中常用的有两种，这次选用的是硬包封双列直插14 脚的DIP14。

图3.通用的，软包封单列直插 12脚的COB12字符标记为1810COB图4.的，硬包封双列直插 14脚的DIP14,字符标记为ISD1820P1.4.4引脚描述（1） 电源（VCC ）:芯片内部的模拟和数字电路使用的不同电源总线在此引脚汇合， 这样使得噪声最小。

去耦电容应尽量靠近芯片。

（2） 地线（VSSA, VSSD ）芯片内部的模拟和数字电路的不同地线汇合在这个引脚。

（3） 录音（REC ）高电平有效。

只要REC 变高（不管芯片处在节电状态还是正在放 音），芯片即开始录音。