0 引言

    ISD系列語音電路是美國ISD(InformaTIonStorage Device)公司的專利新產(chǎn)品,，該器件打破了傳統(tǒng)的先A／D再D／A模式，而采用獨(dú)特的直接存儲(chǔ)模擬信號(hào)技術(shù),，從而大大提高了存儲(chǔ)密度,，并且可將模擬信號(hào)永久保存,。ISD系列電路以其音質(zhì)自然、使用方便,、單片存儲(chǔ),、反復(fù)錄放、低功耗,、抗斷電等眾多優(yōu)點(diǎn)已在語音應(yīng)用領(lǐng)域確立了其不可爭辯的地位,，目前，它已在通訊設(shè)備,、智能儀表,、治安報(bào)警、語音報(bào)站,、報(bào)數(shù)報(bào)價(jià),、語音講解、語音記錄,、語音復(fù)讀,、教學(xué)儀器、智能玩具,、電子禮品等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,。

    本文用單片機(jī)89C2051和ISD2560設(shè)計(jì)了一款微電腦語音板，從而實(shí)現(xiàn)了語音的分段錄取和組合回放,。也可通過修改軟件來實(shí)現(xiàn)整段錄取和循環(huán)播放,。本產(chǎn)品可作為語音服務(wù)系統(tǒng)的子系統(tǒng)，而不必使用專門的ISD語音開發(fā)設(shè)備,。

1 ISD2560的語音錄放電路構(gòu)成

    ISD2500系列語音芯片可通過SPI協(xié)議方便地與CPU接口,。本文用ISD2560芯片構(gòu)成的單片機(jī)通用開發(fā)板采用國內(nèi)最常用的MCS-51語言單片機(jī)89C51，來與ISD2500系列語音芯片相結(jié)合,，可供用戶開發(fā)各種新型智能型數(shù)碼語音產(chǎn)品,。

    該開發(fā)板上已裝配好的器件包括：

    ◇AT89C2051單片機(jī)，該器件內(nèi)含8031內(nèi)核,、4 KB可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器,，以及32條I／O口，并采用5 V電壓工作,；

    ◇ISD2560語音芯片,，采用音質(zhì)優(yōu)異的模擬存儲(chǔ)技術(shù)，可反復(fù)錄放60秒,；

    ◇LM386功率放大器,，具有0.5 W驅(qū)動(dòng)能力；

    AT24C01(選配件)I2C總線串行存儲(chǔ)器；

    此外,，板上還有駐極體話筒(MIC),、話筒放大器、音量電位器,、發(fā)光管等部件,。當(dāng)板子工作時(shí)，該板的外接電源電壓為12 V(穩(wěn)壓),，外接喇叭為4～16 Ω／0.5 W,，工作電流在錄音時(shí)為25～30mA，在放音時(shí)為50～80 mA,，靜態(tài)電流為13 mA,，同時(shí)隨板提供有演示程序功能等配套軟件。

2 ISD2560與單片機(jī)的接口電路

    ISD2560的A0～A9為地址線,，它共有1024種組合狀態(tài)。最前面的600個(gè)狀態(tài)通常作內(nèi)部存儲(chǔ)器的尋址用,，最后256個(gè)狀態(tài)用作操作模式,。本系統(tǒng)采用對(duì)地址直接進(jìn)行操作的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

     在本系統(tǒng)與微處理器的接口中,，P／R錄放音控制端在高電平時(shí),，為放音狀態(tài)，低電平時(shí)為錄音狀態(tài),；P3.5,、P3.7端用于錄放音時(shí)的啟停控制,，通常與P／R端配合使用,；P3.4端為每段信息結(jié)束信號(hào)輸出端，該信號(hào)為負(fù)向信號(hào),，時(shí)間為12.5ms,，其上升沿標(biāo)志信息結(jié)束。

    系統(tǒng)中的MIC是話筒前置放大器輸入端,；MIC REF為話筒補(bǔ)償端,，AGC為自動(dòng)增益控制端；ANA IN與ANA OUT是模擬信號(hào)的輸入和輸出端,，它們之間連接的耦合電容通常取值為0.22～1μF,。

    本系統(tǒng)中基于ISD2560的語音錄放電路如圖1所示。一般情況下,，可將單片機(jī)的P1口,、P3.4和P3.5與ISD2560的地址線相連，用以設(shè)置語音段的起始地址,。P3.0～P3.3用以控制錄放音狀態(tài),。P3.7為擴(kuò)展錄音鍵,，可供錄音時(shí)使用。

3 系統(tǒng)工作原理及程序設(shè)計(jì)

    ISD2560雖然提供有地址輸入線,，但它的內(nèi)部信息段的地址一般無法讀出,。因此，通常使用不需要知道地址的操作模式,。但要讀出ISD2560內(nèi)部信息地址,，就需要專用的ISD開發(fā)設(shè)備，而這些設(shè)備的價(jià)格比較昂貴,。為此,，本系統(tǒng)采用單片機(jī)來控制。該方法不需讀出信息地址,，而是直接設(shè)置信息段起始地址,。該設(shè)想的實(shí)現(xiàn)方式有多種。第一種方式由于ISD2560的地址分辨率為100ms,，所以,，可用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器定時(shí)100 ms，然后再利用一計(jì)數(shù)器對(duì)單片機(jī)定時(shí)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù),，這樣,，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就是語音段所占用的地址單元。該方式能充分利用ISD2560內(nèi)部的EEPROM,，故在字段較多時(shí)可利用該方法,；而如果語音字段較少，則可用第二種方式：即根據(jù)每一字段的內(nèi)容多少直接分配地址單元,。一般按每1 s說3個(gè)字計(jì)算,，60 s可以說180個(gè)字，然后再根據(jù)ISD2560的地址分辨率為100 ms,，計(jì)算出語音段所需的地址單元數(shù),。本系統(tǒng)即采用該方式。

3.1 AT89C2051對(duì)ISD2560的錄放音控制

    錄音時(shí),，先按下錄音鍵,，由單片機(jī)通過口線設(shè)置語音段的起始地址，再使PD端,、P／R端和其它相關(guān)端口為低電平以啟動(dòng)錄音,；錄音結(jié)束，單片機(jī)又讓這些端口回到高電平,，以完成一段語音的錄制,。然后以同樣的方法,，也可錄取第二段,、第三段、等等,。值得注意的是，錄音時(shí)間一般不能超過預(yù)先設(shè)定的每段語音的時(shí)間,。

    放音時(shí),，可根據(jù)需播放的語音內(nèi)容，找到相應(yīng)的語音段起始地址,，并通過接口線送出,。然后將P／R端設(shè)為高電平，PD端設(shè)為低電平,，并讓其產(chǎn)生一負(fù)脈沖以啟動(dòng)放音,，這時(shí)單片機(jī)只需等待ISD2560的信息結(jié)束信號(hào)(即EOM的產(chǎn)生)。由于該信號(hào)為一負(fù)脈沖,，且在負(fù)脈沖的上升沿,，該段語音才播放結(jié)束，所以,，單片機(jī)必須要檢測(cè)到該上升沿,，才能播放第二段，否則,，播放的語音將不連續(xù)，而且會(huì)產(chǎn)生啪啪聲,，這一點(diǎn)在編制軟件時(shí)一定要注意,。圖2所示是其錄放音程序框圖。

    其具體的操作方法如下：

    (1)錄音

    將跳線插在“REC”一側(cè),，即為錄音狀態(tài),，按下“REC”鍵，指示燈亮,，即可對(duì)著板上話筒講話錄音,，松鍵時(shí)，錄音停止并形成一段,。再次按下,，則錄下一段。操作時(shí),，按“STOP”鍵為復(fù)位,，再錄音時(shí)，又將從第一段開始,。

    (2)放音

    將跳線插在“PLAY”一側(cè),，為放音狀態(tài)，此后，按一下“PLAY”鍵即播放一段,，一段結(jié)束后自動(dòng)停止放音,，再按“AN”，則播放下一段,。操作過程中,，按“STOP”鍵為復(fù)位，再放音時(shí),，又將從第一段開始,。

3.2  程序設(shè)計(jì)

    本程序是以AT89C2051為ISD2560的控制器，晶振頻率為12 MHz來編寫的,。

    下面給出錄取語音信息的錄音程序以及對(duì)這段語音進(jìn)行播放的源程序,。實(shí)際上，播放時(shí)也可根據(jù)實(shí)際情況組合回放,。需要時(shí),，還可對(duì)該程序進(jìn)行擴(kuò)充。其ISD2560語音錄放系統(tǒng)程序如下：

    此后,，在錄音時(shí),，第一次按錄音鍵即開始錄音，第二次按錄音鍵表示暫停(即保存,，設(shè)置EOM),。暫停錄音后，按放音鍵,，可從地址指針為0處開始放音,。錄音時(shí)，可通過PD(引腳P3.1)端的高脈沖來停止錄音,。