語音芯片在智能儀表中的應(yīng)用
加入技術(shù)交流群
隨著智能化程度的不斷提高，智能儀表的應(yīng)用也越來越廣泛。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音系統(tǒng)，增加了儀表的智能化。
語音系統(tǒng)的原理圖如圖1 所示，分錄音和放音兩部分。系統(tǒng)利用單片機進行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)處理轉(zhuǎn)換成判斷語音芯片放哪段音的判斷信號。同時，單片機提供控制信號給語音芯片，使其正常工作。在語音芯片輸出端接一個功放電路，使喇叭聲音足夠大。
圖1 語音系統(tǒng)原理圖
1.1 ISD25 系列語音芯片
ISD25 系列語音芯片[2]是華邦（Winbond）公司的專門產(chǎn)品，該芯片采用模擬數(shù)據(jù)直接在半導(dǎo)體存儲器中存儲的技術(shù)，不需經(jīng)過A/D 或D/A 轉(zhuǎn)換。因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)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 系列語音芯片具有如下特點：使用簡單，單片存儲，錄放音方便；高音質(zhì)，聲音自然；有60/75/90/120s 多個時間檔次可選；手動操作/微控制器控制兼容；放音時可用邊沿觸發(fā)或電平觸發(fā)；可以循環(huán)放音；具有自動節(jié)電控制，節(jié)電時靜態(tài)電流為1μA；信息存儲無需后備電源；地址豐富，能進行多端信息處理；片內(nèi)信息可保存100 年；存儲單元可反復(fù)錄音十萬次；內(nèi)置時鐘源；放音可用單片機編程來控制；單電源工作；有PDIP、SOIC 和TSOP封裝。
1.2 錄音電路及其原理
錄音電路見圖2 所示， ISD25120 錄音既可以手動操作，也可以單片機控制操作，在這里我們采用手動方式。地址發(fā)生電路用來控制A8~A2 的地址端輸入。片選信號發(fā)生電路用來控制每一段的錄音持續(xù)時間。/CE 變低后，允許進行錄音操作。芯片在/CE 的下降沿鎖存地址線的狀態(tài)。錄音時，由地址端提供起始地址，錄音持續(xù)到/CE 變高。
圖2 錄音電路
ISD25120 可以進行多段信息處理，它分為600 段，每段的存儲時間為0.2s。因此ISD25120 的每個地址對應(yīng)的存儲時間為0.2s，手動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(yù)留存儲時間比實際存儲的時間大約多2s，以防止溢出情況的發(fā)生。信息何時結(jié)束在錄音時進行設(shè)定。只要/CE 端上升沿到來，錄音就停止，此時ISD25120 芯片會在內(nèi)部的一個獨立的EEPROM 單元內(nèi)設(shè)置一個信息結(jié)束標(biāo)志EOM。當(dāng)由/CE 端脈沖觸發(fā)放音時，放音持續(xù)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EOM 定位點，由于每行的尋址時間為0.2s，故EOM 的分辨率為50ms。這樣，從信息結(jié)束到EOM 信號輸出的最大延時是50ms。EOM 上升沿實際上標(biāo)志信息的結(jié)束，因此語音在EOM 處于低電平時仍繼續(xù)從芯片輸出，而在上升沿時則停止。
2 放音功能的實現(xiàn)
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(jié)構(gòu)、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(shè)、存儲器結(jié)構(gòu)與一般計算機相同、多種可編程低功耗方式和開發(fā)方便等優(yōu)點。
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(shù)據(jù)EEPROM。
2.2 放音電路及其原理
放音電路如圖3 所示。
圖3 放音電路
評論