语音芯片在智能仪表中的应用
加入技术交流群
随着智能化程度的不断提高，智能仪表的应用也越来越广泛。为了使仪表装置的功能更强、更完善，我们在仪表中加入了语音系统，增加了仪表的智能化。
语音系统的原理图如图1 所示，分录音和放音两部分。系统利用单片机进行数据采集，经处理转换成判断语音芯片放哪段音的判断信号。同时，单片机提供控制信号给语音芯片，使其正常工作。在语音芯片输出端接一个功放电路，使喇叭声音足够大。
图1 语音系统原理图
1.1 ISD25 系列语音芯片
ISD25 系列语音芯片[2]是华邦（Winbond）公司的专门产品，该芯片采用模拟数据直接在半导体存储器中存储的技术，不需经过A/D 或D/A 转换。因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。
ISD25 系列语音芯片具有如下特点：使用简单，单片存储，录放音方便；高音质，声音自然；有60/75/90/120s 多个时间档次可选；手动操作/微控制器控制兼容；放音时可用边沿触发或电平触发；可以循环放音；具有自动节电控制，节电时静态电流为1μA；信息存储无需后备电源；地址丰富，能进行多端信息处理；片内信息可保存100 年；存储单元可反复录音十万次；内置时钟源；放音可用单片机编程来控制；单电源工作；有PDIP、SOIC 和TSOP封装。
1.2 录音电路及其原理
录音电路见图2 所示， ISD25120 录音既可以手动操作，也可以单片机控制操作，在这里我们采用手动方式。地址发生电路用来控制A8~A2 的地址端输入。片选信号发生电路用来控制每一段的录音持续时间。/CE 变低后，允许进行录音操作。芯片在/CE 的下降沿锁存地址线的状态。录音时，由地址端提供起始地址，录音持续到/CE 变高。
图2 录音电路
ISD25120 可以进行多段信息处理，它分为600 段，每段的存储时间为0.2s。因此ISD25120 的每个地址对应的存储时间为0.2s，手动操作很难达到这样的精度。由于单片机的I/O 口有限，为了在放音时减少作为地址信号的I/O 口，我们把最低两位的地址置零（A1A0=00），把最高位的地址也置零（A9=0），这样手动控制的最小精度为0.2×4=0.8s。
在录音前，先分配每段音的初始地址，每段音的预留存储时间比实际存储的时间大约多2s，以防止溢出情况的发生。信息何时结束在录音时进行设定。只要/CE 端上升沿到来，录音就停止，此时ISD25120 芯片会在内部的一个独立的EEPROM 单元内设置一个信息结束标志EOM。当由/CE 端脉冲触发放音时，放音持续到EOM 位为止。ISD 芯片存储阵列的每一行都可以独立寻址，每一行中均匀地布置4 个EOM 定位点，由于每行的寻址时间为0.2s，故EOM 的分辨率为50ms。这样，从信息结束到EOM 信号输出的最大延时是50ms。EOM 上升沿实际上标志信息的结束，因此语音在EOM 处于低电平时仍继续从芯片输出，而在上升沿时则停止。
2 放音功能的实现
2.1 ST7 通用单片机
ST 公司单片机[3]采用了XFLASH 技术、EEPROM 电可擦除技术、低功耗技术、高可靠性技术、抗干扰技术等，因而使单片机在性能、结构、品质上都有明显的优势。它具有电压工作范围宽、丰富的片上外设、存储器结构与一般计算机相同、多种可编程低功耗方式和开发方便等优点。
我们选用 ST7LITE29 单片机，它有8KB 的程序存储器，384B 的RAM，256B 的带读出保护功能的数据EEPROM。
2.2 放音电路及其原理
放音电路如图3 所示。
图3 放音电路
评论