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語(yǔ)音芯片在智能儀表中的應用

作者： 時(shí)間：2013-02-25 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
引言

隨著(zhù)智能化程度的不斷提高，智能儀表的應用也越來(lái)越廣泛。為了使儀表裝置的功能更強、更完善，我們在儀表中加入了語(yǔ)音系統，增加了儀表的智能化。

語(yǔ)音系統的原理圖如圖1 所示，分錄音和放音兩部分。系統利用單片機進(jìn)行數據采集，經(jīng)處理轉換成判斷語(yǔ)音芯片放哪段音的判斷信號。同時(shí)，單片機提供控制信號給語(yǔ)音芯片，使其正常工作。在語(yǔ)音芯片輸出端接一個(gè)功放電路，使喇叭聲音足夠大。

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圖1 語(yǔ)音系統原理圖

1 錄音功能的實(shí)現

1.1 ISD25 系列語(yǔ)音芯片

ISD25 系列語(yǔ)音芯片[2]是華邦（Winbond）公司的專(zhuān)門(mén)產(chǎn)品，該芯片采用模擬數據直接在半導體存儲器中存儲的技術(shù)，不需經(jīng)過(guò)A/D 或D/A 轉換。因此能夠非常真實(shí)、自然地再現語(yǔ)音、音樂(lè )、音調和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。

ISD25 系列語(yǔ)音芯片具有如下特點(diǎn)：使用簡(jiǎn)單，單片存儲，錄放音方便；高音質(zhì)，聲音自然；有60/75/90/120s 多個(gè)時(shí)間檔次可選；手動(dòng)操作/微控制器控制兼容；放音時(shí)可用邊沿觸發(fā)或電平觸發(fā)；可以循環(huán)放音；具有自動(dòng)節電控制，節電時(shí)靜態(tài)電流為1μA；信息存儲無(wú)需后備電源；地址豐富，能進(jìn)行多端信息處理；片內信息可保存100 年；存儲單元可反復錄音十萬(wàn)次；內置時(shí)鐘源；放音可用單片機編程來(lái)控制；單電源工作；有PDIP、SOIC 和TSOP封裝。

1.2 錄音電路及其原理

錄音電路見(jiàn)圖2 所示， ISD25120 錄音既可以手動(dòng)操作，也可以單片機控制操作，在這里我們采用手動(dòng)方式。地址發(fā)生電路用來(lái)控制A8~A2 的地址端輸入。片選信號發(fā)生電路用來(lái)控制每一段的錄音持續時(shí)間。/CE 變低后，允許進(jìn)行錄音操作。芯片在/CE 的下降沿鎖存地址線(xiàn)的狀態(tài)。錄音時(shí)，由地址端提供起始地址，錄音持續到/CE 變高。

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圖2 錄音電路

1.3 語(yǔ)音信號的存儲

ISD25120 可以進(jìn)行多段信息處理，它分為600 段，每段的存儲時(shí)間為0.2s。因此ISD25120 的每個(gè)地址對應的存儲時(shí)間為0.2s，手動(dòng)操作很難達到這樣的精度。由于單片機的I/O 口有限，為了在放音時(shí)減少作為地址信號的I/O 口，我們把最低兩位的地址置零（A1A0=00），把最高位的地址也置零（A9=0），這樣手動(dòng)控制的最小精度為0.2×4=0.8s。

在錄音前，先分配每段音的初始地址，每段音的預留存儲時(shí)間比實(shí)際存儲的時(shí)間大約多2s，以防止溢出情況的發(fā)生。信息何時(shí)結束在錄音時(shí)進(jìn)行設定。只要/CE 端上升沿到來(lái)，錄音就停止，此時(shí)ISD25120 芯片會(huì )在內部的一個(gè)獨立的EEPROM 單元內設置一個(gè)信息結束標志EOM。當由/CE 端脈沖觸發(fā)放音時(shí)，放音持續到EOM 位為止。ISD 芯片存儲陣列的每一行都可以獨立尋址，每一行中均勻地布置4 個(gè)EOM 定位點(diǎn)，由于每行的尋址時(shí)間為0.2s，故EOM 的分辨率為50ms。這樣，從信息結束到EOM 信號輸出的最大延時(shí)是50ms。EOM 上升沿實(shí)際上標志信息的結束，因此語(yǔ)音在EOM 處于低電平時(shí)仍繼續從芯片輸出，而在上升沿時(shí)則停止。

2 放音功能的實(shí)現

2.1 ST7 通用單片機

ST 公司單片機[3]采用了XFLASH 技術(shù)、EEPROM 電可擦除技術(shù)、低功耗技術(shù)、高可靠性技術(shù)、抗干擾技術(shù)等，因而使單片機在性能、結構、品質(zhì)上都有明顯的優(yōu)勢。它具有電壓工作范圍寬、豐富的片上外設、存儲器結構與一般計算機相同、多種可編程低功耗方式和開(kāi)發(fā)方便等優(yōu)點(diǎn)。

我們選用 ST7LITE29 單片機，它有8KB 的程序存儲器，384B 的RAM，256B 的帶讀出保護功能的數據EEPROM。

2.2 放音電路及其原理

放音電路如圖3 所示。

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圖3 放音電路

單片機ST7LITE29 通過(guò)PB0、PB1、PB2 端口采集數據，并對采集的數據進(jìn)行處理，產(chǎn)生判斷語(yǔ)音芯片讀取哪段錄音的變量，單片機根據這些變量送相應的初始地址給ISD25120，然后用PB3 輸出一個(gè)低脈沖給/CE，讓語(yǔ)音芯片讀取指定的錄音，并把聲音經(jīng)輸出端（SP+，SP-）送到功放電路放大，再通過(guò)喇叭發(fā)出經(jīng)放大的聲音信號。
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