GMS97C2051與ISD2560組成的小型語(yǔ)音系統

摘要：介紹單片機GMS97C2051與語(yǔ)音芯片ISD2560組成的電腦語(yǔ)音系統，給出實(shí)用電路和錄、放音程序框圖以及源程序。系統硬件電路簡(jiǎn)單，調試方便，性?xún)r(jià)比高，實(shí)用性強，可作為電腦語(yǔ)音服務(wù)系統的語(yǔ)音板，具有一定的實(shí)用價(jià)值和參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：GMS97C2051單片機 ISD2560語(yǔ)音芯片 分段錄音 組合回放

目前電腦語(yǔ)音服務(wù)行業(yè)越來(lái)越廣，如電腦語(yǔ)音鐘、語(yǔ)音型數字萬(wàn)用表、手機話(huà)費查詢(xún)系統、排隊機以及公共汽車(chē)報站器等等。筆者用單片機GMS97C2051和ISD2560設計了一款微電腦語(yǔ)音板，實(shí)現了語(yǔ)音的分段錄取、組合回放，通過(guò)軟件的修改還可以實(shí)現整段錄取，循環(huán)播放。該系統完成語(yǔ)音錄放功能，可作為語(yǔ)音服務(wù)系統的子系統，而且不必使用專(zhuān)門(mén)的ISD語(yǔ)音開(kāi)發(fā)設備。

1 系統簡(jiǎn)介與接口電路

　　GMS97C2051是LG半導體公司生產(chǎn)的一種功能強大的微控制器，為很多嵌入式控制應用系統提供了一個(gè)高度靈活有效的解決方案。GMS97C2051帶有2K字節可編程的EEPROM、128字節RAM、15根I/O線(xiàn)、2個(gè)16位定時(shí)/計數器、1個(gè)全雙向的串口、1個(gè)精密比較器等等。其與工業(yè)標準MCS-51的指令集和引腳兼容。引腳排列如 圖1(a) 所示。

　　P1口是一個(gè)雙向I/O口，其中P1.2~P1.7口內部提供了上拉電阻，P1.0、P1.1需外部上拉。P1.0、 P1.1同時(shí)也是片內精密比較器的正輸入端（AIN0）和負輸入端（AIN1）。P3口是7個(gè)帶有內部上拉電阻的雙向口（P3.6除外，其為片內比較器的輸出腳，而不能作為普通的I/O口使用）。GMS97C2051具體性能請見(jiàn)參考文獻[1]。

　　ISD2560是ISD系列單片語(yǔ)音錄放集成電路的一種，是一種永久記憶型錄放語(yǔ)音電路，錄音時(shí)間為60 s，能重復錄放達10萬(wàn)次。它采用直接電平存儲技術(shù)，省去了A/D、D/A轉換器。ISD2560集成度較高，內部包括前置放大器、內部時(shí)鐘、定時(shí)器、采樣時(shí)鐘、濾波器、自動(dòng)增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和480 K字節的EEPROM等等。內部EEPROM存儲單元，均勻分為600行，具有600個(gè)地址單元，每個(gè)地址單元指向其中一行，每一個(gè)地址單元的地址分辨率為100 ms。ISD2560控制電平與TTL電平兼容，接口簡(jiǎn)單，使用方便。引腳排列如圖1(b)所示。

　　◇ A0~A9為地址線(xiàn)，共有1 024種組合狀態(tài)。最前面的600個(gè)狀態(tài)作內部存儲器的尋址用，最后256個(gè)狀態(tài)作為操作模式，具體使用見(jiàn)參考文獻[2]。本系統采用對地址直接進(jìn)行操作的方式。

　　◇ 微處理器接口端： P/R錄放音控制端，此端為高電平時(shí)為放音狀態(tài)，為低電平時(shí)為錄音狀態(tài)；端用于錄放音時(shí)的啟?？刂?，通常與P/R端配合使用；端為每段信息結束信號輸出端，為負向信號，時(shí)間為12.5 ms，上升沿標志信息結束。

　　◇ MIC IN是話(huà)筒前置放大器輸入端；MIC REF為話(huà)筒補償端，與麥克風(fēng)連接電路如圖2所示；AGC自動(dòng)增益控制端；ANA IN與ANA OUT是模擬信號的輸入端和輸出端，它們之間連接耦合電容，通常取值為0.22~1μF。

　　ISD2560與單片機GMS97C2051的接口電路以及外圍電路如 圖 2 所示。單片機的P1口、P3.4和 P3.5與ISD2560的地址線(xiàn)相連，用以設置語(yǔ)音段的起始地址。P3.0~P3.3用以控制錄放音狀態(tài)。P3.7擴展一錄音鍵，供錄音時(shí)使用。ISD2560具體性能和使用方法見(jiàn)參考文獻[2]。

2 系統工作原理及程序設計

2.1 ISD2560內部地址單元尋址

　　ISD2560雖然提供了地址輸入線(xiàn)，但它的內部信息段的地址卻無(wú)法讀出。通常使用不需要知道地址的操作模式，但這不能滿(mǎn)足實(shí)際的不同需要。一般使用對地址進(jìn)行直接操作，而要讀出ISD2560內部信息地址需專(zhuān)用的ISD開(kāi)發(fā)設備，其價(jià)格較昂貴。本系統采用單片機來(lái)控制，不需讀出信息地址，而直接設置信息段起始地址。其實(shí)現方式有多種，一種方式為：由于ISD2560的地址分辨率為100 ms，所以可用單片機內部定時(shí)器定時(shí)100 ms，然后再利用一計數器對單片機定時(shí)次數進(jìn)行計數，則計數器的計數值為語(yǔ)音段所占用的地址單元。該方式能充分利用ISD2560內部的EEPROM，在字段較多時(shí)可利用該方法。該方法的具體使用請見(jiàn)參考文獻[4]。語(yǔ)音字段如果較少，則可用下面的方式：根據每一字段的內容多少，直接分配地址單元。一般按每1 s說(shuō)3個(gè)字計算，60 s可說(shuō)180個(gè)字，再根據ISD2560的地址分辨率為100 ms，即可計算出語(yǔ)音段所需的地址單元數。本系統即采用該方式。

2.2 錄放音時(shí)GMS97C2051單片機對ISD2560的控制

　　錄音時(shí)，按下錄音鍵，單片機通過(guò)口線(xiàn)設置語(yǔ)音段的起始地址，再使PD端、P/R端和端為低電平啟動(dòng)錄音；結束時(shí)，松開(kāi)按鍵，單片機又讓端回到高電平，即完成一段語(yǔ)音的錄制。同樣的方法可錄取第二段、第三段等等。值得注意的是，錄音時(shí)間不能超過(guò)預先設定的每段語(yǔ)音的時(shí)間。

　　放音時(shí)，根據需播放的語(yǔ)音內容，找到相應的語(yǔ)音段起始地址，并通過(guò)口線(xiàn)送出。再將P/R端設為高電平，PD端設為低電平，并讓端產(chǎn)生一負脈沖啟動(dòng)放音，這時(shí)單片機只需等待ISD2560的信息結束信號，即的產(chǎn)生。信號為一負脈沖，在負脈沖的上升沿，該段語(yǔ)音才播放結束，所以單片機必須要檢測到的上升沿才能播放第二段，否則播放的語(yǔ)音就不連續，而且會(huì )產(chǎn)生啪啪聲，這一點(diǎn)在編制軟件時(shí)一定要注意。錄放音程序框圖如 圖 3、圖 4 所示。

2.3 系統接口源程序

　　下面編制了錄取5段語(yǔ)音信息的錄音程序和對這5段語(yǔ)音進(jìn)行組合播放的源程序。播放時(shí)，可根據實(shí)際情況組合回放。實(shí)際需要時(shí)，可對該程序進(jìn)行擴充。