語音芯片在智能儀表中的應(yīng)用
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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(qiáng)、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(jī)進(jìn)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(hào)。同時(shí)，單片機(jī)提供控制信號(hào)給語音芯片，使其正常工作。在語音芯片輸出端接一個(gè)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(chǔ)器中存儲(chǔ)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(shí)、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(diǎn)：使用簡單，單片存儲(chǔ)，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(jié)電控制，節(jié)電時(shí)靜態(tài)電流為1μA；信息存儲(chǔ)無需后備電源；地址豐富，能進(jìn)行多端信息處理；片內(nèi)信息可保存100 年；存儲(chǔ)單元可反復(fù)錄音十萬次；內(nèi)置時(shí)鐘源；放音可用單片機(jī)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(dòng)操作，也可以單片機(jī)控制操作，在這里我們采用手動(dòng)方式。地址發(fā)生電路用來控制A8~A2 的地址端輸入。片選信號(hào)發(fā)生電路用來控制每一段的錄音持續(xù)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的狀態(tài)。錄音時(shí)，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(jìn)行多段信息處理，它分為600 段，每段的存儲(chǔ)時(shí)間為0.2s。因此ISD25120 的每個(gè)地址對應(yīng)的存儲(chǔ)時(shí)間為0.2s，手動(dòng)操作很難達(dá)到這樣的精度。由于單片機(jī)的I/O 口有限，為了在放音時(shí)減少作為地址信號(hào)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(yù)留存儲(chǔ)時(shí)間比實(shí)際存儲(chǔ)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(jié)束在錄音時(shí)進(jìn)行設(shè)定。只要/CE 端上升沿到來，錄音就停止，此時(shí)ISD25120 芯片會(huì)在內(nèi)部的一個(gè)獨(dú)立的EEPROM 單元內(nèi)設(shè)置一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)志EOM。當(dāng)由/CE 端脈沖觸發(fā)放音時(shí)，放音持續(xù)到EOM 位為止。ISD 芯片存儲(chǔ)陣列的每一行都可以獨(dú)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(jié)束到EOM 信號(hào)輸出的最大延時(shí)是50ms。EOM 上升沿實(shí)際上標(biāo)志信息的結(jié)束，因此語音在EOM 處于低電平時(shí)仍繼續(xù)從芯片輸出，而在上升沿時(shí)則停止。
2 放音功能的實(shí)現(xiàn)
2.1 ST7 通用單片機(jī)
ST 公司單片機(jī)[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(jī)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(chǔ)器結(jié)構(gòu)與一般計(jì)算機(jī)相同、多種可編程低功耗方式和開發(fā)方便等優(yōu)點(diǎn)。
我們選用 ST7LITE29 單片機(jī)，它有8KB 的程序存儲(chǔ)器，384B 的RAM，256B 的帶讀出保護(hù)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(píng)論