ISD2560芯片在汽車報(bào)站器的應(yīng)用

近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,微型計(jì)算機(jī)技術(shù)日益發(fā)展,已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在聲學(xué)領(lǐng)域,微機(jī)技術(shù)與各種語音芯片相結(jié)合,即可完成語音的合成技術(shù),使得汽車報(bào)站器的實(shí)現(xiàn)成為可能,使得人們能夠得到更加人性化的服務(wù)。目前的汽車報(bào)站器中用的語音芯片為固態(tài)數(shù)字化聲音壓縮存儲(chǔ)形式,工作方式為,聲音一模擬量一A／D一存儲(chǔ)一D／A一模擬量一播放,這種方式的語音芯片外圍電路復(fù)雜,對(duì)聲音質(zhì)量有一定的失真。本文介紹采用模擬語音數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)語音芯片ISD2560在汽車報(bào)站器上的設(shè)計(jì)應(yīng)用,使語音報(bào)站器的語音自然、使用方便。

1 語音合成芯片ISD2560簡(jiǎn)介

語音合成芯片ISD2560是美國ISD公司生產(chǎn)的語音錄入和重放的ISD系列芯片之一,美國ISD公司生產(chǎn)的ISD2500系列語音合成芯片,采用E2PROM存儲(chǔ)方法將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元中,不需另加A／D或D／A變換來存放或重放。該器件有音質(zhì)自然、使用方便、單片存放、反復(fù)錄音、低功耗、抗斷電等許多特點(diǎn)。因此,在許多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。他的主要特點(diǎn)為：

(1)錄放時(shí)間可達(dá)60 s;
(2)高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù);
(3)自動(dòng)靜噪功能;
(4)內(nèi)置微控制器串行通信接口;
(5)具有多段信息處理功能,最大可分400段。

ISD2560芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù),每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)單個(gè)E2PROM單元中,不需另加A／D或D／A變換來存儲(chǔ)和重放,能夠非常自然、真實(shí)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",因此,作為目前國內(nèi)外較為理想的語音芯片,在許多領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。

2 汽車報(bào)站器的功能及電路設(shè)計(jì)

汽車報(bào)站器具有如下功能：

(1)可重復(fù)性的預(yù)報(bào)站名、報(bào)站名;
(2)可設(shè)置上、下行路線;
(3)音量可調(diào);
(4)在語音報(bào)站名的同時(shí),用LED顯示漢字站名(限于篇幅,只對(duì)語音部分做一闡述)。
3電路設(shè)計(jì)

3.1 語音控制電路的硬件設(shè)計(jì)

語音芯片音質(zhì)的優(yōu)劣、功能的強(qiáng)弱決定了報(bào)站器的語音效果和性能。如圖2和圖3所示,語音控制電路包括8031最小系統(tǒng)、語音電路、音頻功率放大電路等。其中,該系統(tǒng)中單片機(jī)的P1端口為人機(jī)接口,P2端口為單片機(jī)與語音芯片的通訊口,P3口為LED顯示的通訊口。ISD2560中,模擬電源(VCCA)和數(shù)字電源(VCCD)使用不同的電源總線,分別引到外封裝上;模擬地(VSSA)和數(shù)字地(VSSD)也使用不同的地線;地址端A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7接地,A8,A9接單片機(jī)的P2．1端口。

3.2 人機(jī)接口

如圖3所示,該圖為8031的P1口設(shè)計(jì)為人機(jī)接口的電路圖。系統(tǒng)設(shè)有7個(gè)功能鍵,依次為：

K0為上／下行鍵,按下此鍵,將報(bào)下行方向站名,再按下此鍵,報(bào)上行站名。

K1為預(yù)報(bào)鍵,按下此鍵,播報(bào)車輛起步時(shí)的服務(wù)用語,預(yù)報(bào)下一站站名。

K2為報(bào)站鍵,到站按下此鍵,播報(bào)車輛到站時(shí)的服務(wù)用語。

K3為重復(fù)鍵,按下此鍵,將重復(fù)前一按鍵的播報(bào)內(nèi)容。

K4為音量鍵。音量設(shè)定為高、中、低三檔,開機(jī)時(shí)設(shè)定為中檔,按下此鍵,音量變?yōu)楦邫n,再按則為低檔。

K5為快進(jìn)鍵,按下此鍵,則向前越過一個(gè)站名,按下n次,則越過n各站名。

K6為快退鍵,按下此鍵,則向后越過一個(gè)站名,依此類推。

系統(tǒng)還設(shè)有一個(gè)紅色的發(fā)光二極管,發(fā)光時(shí)代表車輛運(yùn)行在下行方向,否則為上行方向。

3.3聲音信號(hào)的放大設(shè)置

由于環(huán)境的影響,公交車上的揚(yáng)聲器功率較大,所以需要把ISD語音芯片內(nèi)部的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器信號(hào)放大。ISD的優(yōu)點(diǎn)在于其輸出信號(hào)是平衡饋給信號(hào),通過從SP+和SP一兩端同時(shí)驅(qū)動(dòng)放大器,就可以避免由于掉電周期可能造成的"?quot;聲。

揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示。其中MC34119為低功率音頻放大器,Fc1輸入端和VIN輸入端由ISD揚(yáng)聲器輸出作差分放大驅(qū)動(dòng),R3是控制增益的反饋電阻,通過調(diào)整R3來控制揚(yáng)聲器的音量。

4 系統(tǒng)的工作方式及程序
ISD2560系列具備微控制器所需控制接口。通過操縱地址和控制線可完成不同的任務(wù),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的信息處理,如信息的組合、連接、管理和設(shè)定固定的信息段等。所以通過采樣8031單片機(jī)作為語音芯片的控制器,用戶的意圖通過按鍵來實(shí)現(xiàn)。具體分析如下：

片選(CE)接單片機(jī)的P2．3端口,芯片在本端的下降沿鎖存地址線和P／R端的狀態(tài)。也就是,本端口接收到單片機(jī)傳來的低電平時(shí)(在節(jié)電控制為低時(shí)),允許語音芯片進(jìn)行錄放操作。錄放模式(P／頁)端口在CE的下降沿鎖存,在接收到單片機(jī)的高電平時(shí)進(jìn)行放音操作,放音時(shí),由地址端提供起始地址,放音持續(xù)到信息結(jié)尾標(biāo)志(EOM)。信息結(jié)尾標(biāo)志(EOM)與單片機(jī)的INTl口相接,采用中斷方式對(duì)放音狀態(tài)進(jìn)行控制。

在沒有要求單片機(jī)工作之前,單片機(jī)處于循環(huán)查詢狀態(tài),一旦端口的按鍵有信號(hào)發(fā)出,指針表會(huì)跳轉(zhuǎn)至各自子程序執(zhí)行相應(yīng)的操作。

系統(tǒng)的軟件主要由鍵盤掃描及顯示程序、各功能鍵程序以及中斷服務(wù)程序組成。鍵盤掃描及顯示程序完成按鍵的識(shí)別和站名顯示,功能鍵程序完成報(bào)站的各項(xiàng)功能。由于ISD2560內(nèi)置了若干操作模式,因此可用最少的外圍器件實(shí)現(xiàn)最大的功能。本系統(tǒng)ISD2560的編程思路為：

(1)地址的狀態(tài)取決于地址輸入端口最高2位(即A8,A9)的狀態(tài)。當(dāng)最高2位中有1個(gè)為0時(shí),作為當(dāng)前放音操作的起始地址。

(2)PD端口在高電平時(shí)芯片停止工作,進(jìn)入節(jié)電塞;由高電平變?yōu)榈碗娖?芯片進(jìn)入預(yù)工作狀態(tài)。

(3)CE端加低脈沖啟動(dòng)放音。

5 結(jié) 語

ISD2560語音芯片采樣多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù),能夠非常自然地再現(xiàn)聲音;同時(shí),具備微控制器所需接口,便于與微機(jī)的連接,是汽車報(bào)站器語音芯片很好的選擇。本文設(shè)計(jì)的基于ISD2560的汽車報(bào)站器,實(shí)現(xiàn)了車輛報(bào)站的自動(dòng)化,其語音音質(zhì)好,功能強(qiáng),實(shí)驗(yàn)運(yùn)行效果較好。
審核編輯：彭菁