單片機(jī)的多段語(yǔ)音組合錄放系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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　　筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)STC89C52RC、DS18B20溫度傳感器、語(yǔ)音芯片ISD1730構(gòu)成的語(yǔ)音溫度測(cè)量系統(tǒng)，給出了語(yǔ)音的分段錄入、各段語(yǔ)音存放地址的確定、各段語(yǔ)音的修正、多段語(yǔ)音組合輸出等環(huán)節(jié)的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及軟硬件設(shè)計(jì)

　　1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

　　具有語(yǔ)音輸出功能的單片機(jī)測(cè)量、顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要由傳感器輸入、STC89C52RC及其外圍電路、顯示電路、語(yǔ)音電路和電源電路構(gòu)成。設(shè)計(jì)時(shí)將需要播報(bào)的語(yǔ)音段(或字)錄入語(yǔ)音芯片(系統(tǒng)失電后語(yǔ)音信息并不會(huì)丟失)，系統(tǒng)工作時(shí)STC89C52RC會(huì)對(duì)傳感器的信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)處理后一方面將結(jié)果輸出顯示，另一方面分析需要播報(bào)哪些語(yǔ)音段，指令語(yǔ)音模塊將需要播報(bào)的語(yǔ)音段按要求組合進(jìn)行播報(bào)。

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　　1.2 系統(tǒng)硬件電路

　　1.2.1 數(shù)據(jù)采集與顯示部分

　　單片機(jī)及其外圍電路由STC89C52RC、復(fù)位電路、振蕩電路等構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng);數(shù)字溫度傳感器DS18B20以一線形式與STC89C52RC的P3.7端口連接;采用4位數(shù)碼管顯示，顯示數(shù)據(jù)通過(guò)STC89C52RC的P0口，經(jīng)過(guò)74LS573鎖存驅(qū)動(dòng)后對(duì)數(shù)碼管段控制，P2.0～P2.2通過(guò)74LS 138譯碼后對(duì)數(shù)碼管的字控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。

　　1.2.2 語(yǔ)音電路設(shè)計(jì)

　　語(yǔ)音芯片采用美國(guó)Winbond公司的ISD1730，工作電壓范圍為2.4～5.5V，適合與單片機(jī)共用電源。該芯片適用于需要多段語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放的各種高端電子系統(tǒng)，根據(jù)其外接振蕩電阻的大小不同，可以存儲(chǔ)20～60s的信息。語(yǔ)音電路如圖2所示。在電路中，振蕩電阻為80kΩ，最小存儲(chǔ)分辨率為125 ms，可以存放30 s的語(yǔ)音。信號(hào)以自然語(yǔ)音的形式按行存儲(chǔ)在其內(nèi)部的多級(jí)固態(tài)存儲(chǔ)器內(nèi)，可以通過(guò)指令中的11位地址對(duì)每一行的信息精確尋址，存儲(chǔ)的語(yǔ)音信息斷電后不會(huì)丟失，理論上可以保持一百年，存儲(chǔ)10萬(wàn)次。

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　　對(duì)該芯片的操作有獨(dú)立按鍵和微控制器SPI接口2種方式。當(dāng)按鍵方式操作時(shí)，通過(guò)將圖中的S1～S4分別接地，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)ISD1730芯片復(fù)位、語(yǔ)音刪除、語(yǔ)音錄入、語(yǔ)音回放等操作，這些操作也可以通過(guò)STC89C52RC實(shí)現(xiàn)。ISD1730提供了4線(SCLK、MOSI、MISO等)SPI接口與STC89C52RC連接，系統(tǒng)采用了STC89C52RC的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口模擬SPI時(shí)序?qū)SD1730進(jìn)行操作。語(yǔ)音輸出方式有2種，系統(tǒng)以PWM的形式驅(qū)動(dòng)一個(gè)8Ω的D級(jí)揚(yáng)聲器(SPEAKER)，也可以配置成AUD(電流)或AUX(電壓)單端輸出的方式驅(qū)動(dòng)外部的音頻放大器。

　　1.3 對(duì)語(yǔ)音信息的操作

　　1.3.1 語(yǔ)音信號(hào)錄入

　　可以采用商業(yè)的語(yǔ)音拷貝機(jī)或手動(dòng)錄入方式，將語(yǔ)音信號(hào)錄入語(yǔ)音芯片;手動(dòng)錄入時(shí)，首先借助于聲音魔法師、文語(yǔ)轉(zhuǎn)換小精靈或其他的文字轉(zhuǎn)聲音軟件，在電腦上將需要錄入的文字轉(zhuǎn)換成多段語(yǔ)音信息，然后將電腦的耳機(jī)輸出口與如圖2所示的Analn引腳連接，也可以將發(fā)音設(shè)備對(duì)準(zhǔn)MIC;閉合S33鍵，打開音源，進(jìn)行錄制，錄制時(shí)指示燈LED閃亮;松開S33鍵則該段語(yǔ)音錄制結(jié)束，LED熄滅，一段語(yǔ)音錄制完成。同理可錄制下一段;全部語(yǔ)音錄制完成后，閉合S44鍵并保持，器件將會(huì)依次將錄制的語(yǔ)音全部播放出來(lái)，如果錄制不理想，可以刪除重來(lái);閉合S33鍵并保持，LED閃爍7次，錄制的信息將全部刪除。