探究ISDl420的語(yǔ)音編輯器設(shè)計(jì)

“利用單片機(jī)和ISD1420芯片設(shè)計(jì)的語(yǔ)音編輯器可以方便地對(duì)播放的語(yǔ)音文件進(jìn)行分段播放，分段組合，以及分段錄音等功能。該語(yǔ)音編輯器可以用在測(cè)試儀以及其他產(chǎn)品上，也可以單獨(dú)用來(lái)控制語(yǔ)音播放設(shè)備?！?/p>

引言

在嵌入式系統(tǒng)飛速發(fā)展的今天，人們的身邊無(wú)時(shí)無(wú)刻不存在著嵌入式的產(chǎn)品。利用單片機(jī)和ISD1420芯片設(shè)計(jì)的語(yǔ)音編輯器可以方便地對(duì)播放的語(yǔ)音文件進(jìn)行分段播放、分段組合、以及分段錄音等功能。該語(yǔ)音編輯器可以用在測(cè)試儀以及其他產(chǎn)品上，也可以單獨(dú)用來(lái)控制語(yǔ)音播放設(shè)備。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

語(yǔ)音編輯器要具有分段錄音、分段播放、分段組合播放等基本的語(yǔ)音編輯功能及良好的用戶操作界面。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要圍繞用戶操作界面展開(kāi)。在單片機(jī)控制下，對(duì)ISD1420進(jìn)行上述基本的語(yǔ)音編輯操作。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

顯示器顯示用戶在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)的相關(guān)信息。如，分段地址、錄放音提示、分段組合操作提示等等，以直觀地指示用戶操作。

鍵盤(pán) 圍繞語(yǔ)音編輯功能，系統(tǒng)應(yīng)為用戶提供一個(gè)友好的操作界面，以使用戶方便靈活地使用本系統(tǒng)。

單片機(jī) 作為系統(tǒng)的控制核心，從鍵盤(pán)接受用戶命令，以控制系統(tǒng)顯示及語(yǔ)音電路工作。

ISD1420是一種錄音數(shù)據(jù)永久保存、高保真、低耗電、適用于同單片機(jī)接口的新一代語(yǔ)音器件，是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心。在單片機(jī)控制下實(shí)現(xiàn)了題目要求的所有功能。

2 硬件方案

2．1 顯示部分

在分段錄音和放音過(guò)程中，系統(tǒng)應(yīng)該為用戶提供段地址顯示，以為其指示當(dāng)前正在操作的那個(gè)段，段地址為兩位。在這些操作中，系統(tǒng)還應(yīng)該提供操作指示，如提示開(kāi)始、進(jìn)行中、結(jié)束等。系統(tǒng)設(shè)置一位數(shù)碼管，以閃爍、字符等形式提示用戶操作。系統(tǒng)選擇3位LED七段數(shù)碼管，已基本滿足操作提示的需求，如圖2所示。3位LED七段數(shù)碼管采用靜態(tài)顯示方式，其顯示穩(wěn)定，程序簡(jiǎn)單，電路實(shí)現(xiàn)也不復(fù)雜。它的顯示數(shù)據(jù)由8位D觸發(fā)器74LS374鎖存輸出，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。8位D觸發(fā)器的輸入采用總線連接。其鎖存控制由單片機(jī)的寫(xiě)命令WR，加上地址信息進(jìn)行；其地址分配為FE00H，F(xiàn)D00H，F(xiàn)B00H。

2．2 鍵盤(pán)

鍵盤(pán)是人機(jī)的主要界面，所有用戶命令都是由它向單片機(jī)發(fā)出的。首先進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，根據(jù)功能要求設(shè)置功能鍵，包括錄音、放音、組合、分段等按鍵，其操作使用方法見(jiàn)用戶使用手冊(cè)。

對(duì)段地址，系統(tǒng)需要O～9的按鍵，以保證用戶能夠?qū)ぶ稩SD1420的所有段。系統(tǒng)總共由14個(gè)鍵構(gòu)成。

為滿足系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單起見(jiàn)，系統(tǒng)采用與鍵盤(pán)單獨(dú)接口。系統(tǒng)利用P1口與鍵盤(pán)陣列連接。其中，低4位作為單片機(jī)的鍵盤(pán)列掃描輸入；高4位作為單片機(jī)的鍵盤(pán)行掃描輸出。

系統(tǒng)采用中斷方式管理鍵盤(pán)，使系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地響應(yīng)用戶操作。鍵盤(pán)陣列的4列線，連接到4與門(mén)的輸入。4與門(mén)的輸出連接單片機(jī)INTl，為低有效。平時(shí)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，4與門(mén)連接的上拉電阻使與門(mén)的輸出為高電平，無(wú)中斷產(chǎn)生。這時(shí)程序從列輸入的是1111。

在掃描鍵盤(pán)時(shí)，程序首先讓行掃描輸出0000，這樣，在這4行中的14個(gè)鍵，只要有一個(gè)鍵按下，與門(mén)都能輸出低電平而產(chǎn)生中斷。程序可通過(guò)鍵盤(pán)中斷服務(wù)程序具體確定是那一個(gè)鍵按下，如圖3所示。它的具體方法是，依次向各行（P1．7～P0．0）輸出0，程序就能從列端口讀出對(duì)應(yīng)按鍵所在位置的列編碼（P1．3～P0．O）。如表1所示。這樣程序就能得到低4位與高4位的掃描值，得到對(duì)應(yīng)鍵盤(pán)的編碼值。

2．3 ISDl420

與顯示器一起采用總線連接，段地址單片機(jī)通過(guò)74LS374鎖存后，再輸入到ISDl420，74LS374鎖存控制信號(hào)構(gòu)成同顯示器，由單片機(jī)的WR加上地址信號(hào)組合構(gòu)成。它的地址分配為7FOOH。單片機(jī)通過(guò)一條輸出指令完成語(yǔ)音電路的段地址輸出，以控制語(yǔ)音電路分段操作，如圖4所示。

系統(tǒng)控制芯片的PLAYE端口，平時(shí)為高電平，當(dāng)出現(xiàn)下降沿時(shí)開(kāi)始錄音。

信號(hào)EOM是語(yǔ)音段結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)錄音結(jié)束，若存儲(chǔ)器沒(méi)完，ISD1420會(huì)自動(dòng)為其加上EOM標(biāo)志符，表示該段錄音結(jié)束。放音時(shí)，當(dāng)遇到EOM標(biāo)志符，EOM信號(hào)會(huì)由高電平輸出一個(gè)低脈沖。該信號(hào)連至單片機(jī)的T1／P3．5引腳，使單片機(jī)能夠及時(shí)知道該語(yǔ)音段結(jié)束，以便控制下一步操作。

2．4 單片機(jī)

這里選擇的89C51具有40個(gè)I／O口。系統(tǒng)不能采用簡(jiǎn)單的最小系統(tǒng)連接，由上述可知，它無(wú)法滿足該系統(tǒng)的需求。該設(shè)計(jì)可利用它的開(kāi)放總線連接更多的設(shè)備。

該設(shè)計(jì)將3個(gè)數(shù)碼管和語(yǔ)音芯片通過(guò)總線方式接入系統(tǒng)。低位地址不用，所以不用進(jìn)行低8位的地址擴(kuò)展。選擇A8，A9，A10分別作為3個(gè)數(shù)碼低電平的有效地址信號(hào)，再與單片機(jī)的WR信號(hào)組合。以構(gòu)成帶地址信息的寫(xiě)控制信號(hào)。這樣，程序便可像訪問(wèn)存儲(chǔ)器一樣訪問(wèn)這些端口，其地址為：FE00H，F(xiàn)D00H，F(xiàn)B00H。

語(yǔ)音芯片也是采用這種方式進(jìn)入系統(tǒng)的，其地址是7F00H。這種方式既可使電路簡(jiǎn)單，也可使操作簡(jiǎn)單。P1口作為系統(tǒng)的鍵盤(pán)掃描接口，連接如前述，這里不再贅述。

3 用戶界面

用戶界面如下：

鍵盤(pán)：0～9、［錄音］、［放音］、［組合］、［分段］。

顯示：3位7段數(shù)碼管。段號(hào)2位，以確定錄音、放音位置；計(jì)數(shù)器1位，9～O減l計(jì)數(shù)。

指令格式：。

四個(gè)主要功能為：

（1）分段

操作：分段數(shù)+［分段］

（2）錄音

操作：欲錄音段號(hào)+［錄音］

顯示：當(dāng)按下［錄音］時(shí)，欲錄音段號(hào)閃3下后，計(jì)數(shù)顯示9；錄音開(kāi)始，計(jì)數(shù)器減l，直到O，錄音結(jié)束。

（3）回放

操作：欲放音段號(hào)+［放音］4）、組合放音：功能用于檢查組合放音效果。

操作：段號(hào)i+［組合］+段號(hào)j+［組合］+…+段號(hào)n+［組合］+［放音］

顯示：在組合時(shí)，顯示段號(hào)，閃爍，按下［組合］后顯示消失，再重復(fù)；組合放音時(shí)，顯示當(dāng)前放音段號(hào)；計(jì)數(shù)器先顯示組合段總數(shù)，每放完一段減1，直到O。

4 軟件方案

內(nèi)存分配如下：顯示緩沖為3個(gè)單元，第一、二單元用于存放段號(hào)，第三單元用于存放計(jì)數(shù)器值。組合段緩沖為一個(gè)單元，為一個(gè)放音段地址?？紤]單片機(jī)的存儲(chǔ)容量與系統(tǒng)成本。設(shè)計(jì)考慮10個(gè)單元，F(xiàn)F為組合結(jié)束標(biāo)志。當(dāng)?shù)谝粏卧扔贔F時(shí)，為緩沖器空，ISD1420的段地址從該緩沖區(qū)取出。軟件流程圖如圖5所示。

為方便起見(jiàn)，系統(tǒng)采用平均分段管理方式。根據(jù)ISDl420語(yǔ)音芯片器件使用手冊(cè)可知，最多可分為160個(gè)段。其中，O～159為分段使用的有效地址。系統(tǒng)按1 s四個(gè)字的語(yǔ)速算，對(duì)于20 s的存儲(chǔ)空間來(lái)說(shuō)，最多不能超過(guò)80個(gè)段，該時(shí)段空間最小為1個(gè)字。其分段范圍為1

編輯：jq