基于語(yǔ)音合成芯片MSP50C30和MELP的電子語(yǔ)音導游機方案設計

　　●帶有28個(gè)軟件可編程雙向I/O口;

　　●具有內嵌和外接兩種靈活的時(shí)鐘方式;

　　●內嵌D/A，共有2種輸出方式;

　　●含7級堆棧，具有外部控制的中斷功能;

　　●可支持10kHz或8kHz語(yǔ)音采樣速率;

　　●可用軟件配置進(jìn)入低功耗睡眠狀態(tài);

　　●支持LPC、MELP、CELP、FM、PCM等多種壓縮算法。

　　MSP50C30與同步芯片相比，其最大優(yōu)點(diǎn)在于具有豐富的I/O接口和高達64M位的外部尋址能力，是長(cháng)時(shí)間放音系統的理想選擇。

　　3 硬件電路設計

　　筆者設計的語(yǔ)音導游機的硬件原理圖如圖2所示。該系統以MSP50C30為核心，外接存儲電路、鍵盤(pán)接口電路、顯示電路、功放電路和DC-DC變換電路，其中MSP50C30完成語(yǔ)音的合成與控制功能。存儲器選用INTEL公司生產(chǎn)的64M位FLASH ROM 28F640J5，其地址線(xiàn)和數據分別與MSP50C30的地址線(xiàn)(A0～A22)和數據線(xiàn)(ID0～ID7)直接相連，語(yǔ)音數據已事先經(jīng)TI公司提供的專(zhuān)用軟件進(jìn)行壓縮，并通過(guò)編程器燒錄至FLASH ROM中。為便于數據更換，電路中還設計了存儲器和編程器的接口，因此可通過(guò)編程并關(guān)的切換將28F640J5與語(yǔ)音合成電路分離，從而可方便的實(shí)現語(yǔ)音數據的更換。該導游機的鍵盤(pán)采用4×4矩陣式鍵盤(pán)，共設16個(gè)按鍵，其中數字鍵10個(gè)(0～9)，用來(lái)實(shí)現數字選取;6個(gè)功能鍵用來(lái)實(shí)現播放、暫停、快進(jìn)、快退等功能。鍵盤(pán)矩陣與MSP50C30端口PA0～PA7相接，系統通過(guò)鍵值掃描程序讀取按鍵狀態(tài)。液晶顯示采用3位LCD數碼顯示器;ED-S812并用MSP50C30的PB0～PB7作為控制數碼顯示的I/O口，其驅動(dòng)芯片采用MC14543來(lái)實(shí)現BCD譯碼，交流驅動(dòng)方波(80Hz～100Hz)通過(guò)74HC14振蕩電路產(chǎn)生。

　　為便于導游機的攜帶，系統采用兩節5#電池供電，由于系統需5V電源，故需設計DC-DC變換電路。設計時(shí)，選用了MAXIM公司MAX756，該器件的輸入電壓可低至0.7V，通過(guò)管腳2的選擇可輸出3V和5V兩種電壓。

　　當系統復位后，MSP50C30啟動(dòng)鍵值掃描程序，以使其從PA口讀取所按鍵值，并通過(guò)PB口將鍵值送出，經(jīng)過(guò)MC14543譯碼，可在液晶顯示器上顯示相應的數字。然后MSP50C30通過(guò)內部程序查表，送給語(yǔ)音合成器，合成后的語(yǔ)音從DAC+和DAC-腳送出，通過(guò)外部功放電路驅動(dòng)揚聲器發(fā)聲。系統所需時(shí)鐘由內部晶振提供。

　　4 軟件電路設計

　　4.1 語(yǔ)音合成程序設計

　　MSP50C30采用MELP算法來(lái)合成語(yǔ)音，它是LPC的改進(jìn)算法，其優(yōu)點(diǎn)在于：MELP算法不需要專(zhuān)業(yè)的修音設備，語(yǔ)音數據由專(zhuān)用的壓縮軟件來(lái)完成，而且合成后的語(yǔ)音音質(zhì)良好。對于語(yǔ)音實(shí)時(shí)存儲系統來(lái)說(shuō)，它是一種理想的壓縮算法。MELP算法的幀格式與LPC幀格式近似，只是在濁音幀中引入了基音抖動(dòng)參數和清濁強度參數來(lái)對濁音幀的基音周期進(jìn)行修正。若每幀以20ms計算，則MELP算法最大壓縮率為62×50=3100bit/s(每幀被量化為62bit)。由于采用了變速率編碼方式，從而使平均壓縮率變得更低。另外，用戶(hù)還可根據自己對話(huà)音質(zhì)量的要求，按照自己的算法自行設計幀格式以產(chǎn)生更好的音質(zhì)。語(yǔ)音合成子程序的流程圖如圖3所示。

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