本文介绍一种基于经典51单片机作为主控制器，搭配美国ISD公司生产的ISD4004系列语音芯片，构建的录放音系统。该系统设计灵活，既可应用于简易录音笔，也可作为公交报站器等设备的核心模块。下面将从系统设计、硬件构成、软件流程及录音制作方法四个方面进行阐述。
一、 系统总体设计
本系统的核心目标是实现高质量的语音录制、存储与回放。51单片机（如AT89S52）作为主控单元，负责管理整个系统的逻辑控制、按键响应、状态指示以及与ISD4004芯片的通信。ISD4004芯片作为语音处理的核心，负责完成语音信号的模拟采集、存储（片内FLASH存储介质）和模拟回放。系统通过麦克风输入录音，通过功率放大器驱动扬声器进行放音。系统还需配备必要的按键（如录、放、停、上一段、下一段等）、状态指示灯（如录音灯、放音灯）和电源模块。
二、 硬件电路构成
- 主控电路：51单片机最小系统，包括晶振电路、复位电路等。
- 语音录放电路：ISD4004芯片及其外围电路是关键。ISD4004采用3.3V供电，需注意与5V单片机系统的电平转换（通常串接限流电阻）。其外围电路包括麦克风前置放大电路、自动增益控制(AGC)电路、扬声器功放电路（如采用LM386芯片）以及重要的抗混叠滤波电路。单片机通过SPI串行接口（连接ISD4004的MOSI, MISO, SCLK, SS引脚）发送指令控制其工作。
- 输入输出模块：按键阵列连接到单片机的I/O口，采用扫描或中断方式检测。LED指示灯直接由I/O口驱动。对于公交报站器应用，可增加LCD显示屏用于显示站名信息，并增加外部存储芯片（如AT24Cxx系列EEPROM）用于存储站名与对应语音地址的映射表。
三、 软件程序设计
软件程序采用C语言编写，主要流程如下：
- 初始化：初始化单片机I/O口、定时器，初始化ISD4004芯片（发送上电指令PU、等待TPUD时间）。
- 主循环：循环扫描按键状态。
- 按键处理：
- 录音键：发送录音指令（REC），点亮录音指示灯，芯片开始从麦克风录入语音，直到收到停止指令或存储空间满。
- 放音键：发送指定地址的放音指令（PLAY），点亮放音指示灯，芯片从指定地址开始回放语音，直到EOM（信息结束）标志出现或收到停止指令。
- 停止键：发送停止指令（STOP），关闭所有指示灯。
- 对于多段语音管理（如公交报站），单片机需要维护一个地址索引表。按下“下一段”键，则从表中取出下一段语音的起始地址，发送带地址的PLAY指令。
- 中断服务：可以利用单片机外部中断监听ISD4004的EOM引脚，当一段语音播放结束时，EOM引脚会产生一个低电平脉冲，触发中断，通知单片机当前段落播放完毕，以便进行下一段播放或状态切换。
四、 录音制作与系统应用
- 录音笔模式：录音制作直接在硬件上进行。用户按下录音键，对着麦克风说话，语音即被存入ISD4004芯片的固定存储区间。回放时，可按顺序或选择地址回放。设计时可划分多个存储扇区，实现多段录音管理。
- 公交报站器模式：录音制作需要预先完成。可以使用专业的录音设备录制清晰、准确的站名提示音（如“下一站：中山路，请下车的乘客提前做好准备”），然后通过本系统的录音功能，将每一段站名语音依次录入芯片的连续存储空间，并记录每段语音的起始地址。将站名顺序与地址的对应关系（地址索引表）固化到单片机的程序存储器或外部EEPROM中。运行时，系统通过GPS模块或按键触发，根据当前站序查找地址表，控制ISD4004播放对应的语音片段，并可配合LCD显示站名信息。
基于51单片机和ISD4004芯片的录放系统，硬件结构简洁，控制逻辑清晰，是实现低成本、中等音质语音应用的有效方案。通过不同的软件设计，能够灵活应用于简易录音笔、公交报站器、语音提示器等多种场景。设计中需特别注意ISD4004的SPI时序、模拟音频电路的抗干扰设计以及电源的稳定性，以确保良好的语音录放效果。
