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语音芯片ISD2560在排队机系统中的应用
发布日期:2011-11-10  浏览次数:2069 

  目前,电脑语音服务的应用范围越来越广,如电脑语音钟、语音型数字万用表、手机话费查询系统以及公共汽车报站器等。而winbond公司生产的isd2500系列语音芯片是具有较强功能的一种电脑语音录放器件,它能够应用在很多需要语音服务的场合。at89c51是atmel公司生产的性能良好、价格便宜的单片机。

    文中介绍了用at89c51和isd2560构成的智能型排队机的语音部分,可实现语音的分段录取和组合回放,同时可通过修改软件实现整段或循环播放。本文中介绍了用at89c51和isd2560构成的智能型排队机的语音部分,可实现语音的分段录取和组合回放,同时可通过修改软件实现整段或循环播放。本文重点介绍了用该电路来完成语音的组合播放等功能的实现方法。

  isd2560是isd系列单片语音录放集成电路的一种。这是一种永久记忆型语音录放电路,录音时间为60s,可重复录放10万次。该芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术,每个采样值可直接存储在片内单个eeprom单元中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,从而避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。该器件的采样频率为8.0khz,同一系列的产品采样频率越低?录放时间越长? 但通频带和音质会有所降低。此外,isd2560还省去了a/d和d/a转换器。其集成度较高,内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器和480k字节的eeprom。isd2560内部eeprom存储单元均匀分为600行,有600个地址单元,每个地址单元指向其中一行,每一个地址单元的地址分辨率为100ms。此外,isd2560还具备微控制器所需的控制接口。通过操纵地址和控制线可完成不同的任务,以实现复杂的信息处理功能,如信息的组合、连接、设定固定的信息段和信息管理等。isd2560可不分段,也可按最小段长为单位来任意组合分段。 isd2560的引脚功能

  isd2560具有28脚soic和28脚pdip两种封装形式。

  电源(vcca,vccd):为了最大限度的减小噪声,芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线,并且分别引到外封装上。模拟和数字电源端最好分别走线,并应尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容则应尽量靠近芯片。

  地线(vsa,sscd):由于芯片内部使用不同的模拟和数字地线,因此,这两脚最好通过低阻抗通路连接到地。

  节电控制(pd):该端拉高可使芯片停止工作而进入节电状态。当芯片发生溢出?即ovf端输出低电平后,应将本端短暂变高以复位芯片;另外,pd端在模式6下还有特殊的用途。

  片选(ce) :该端变低且pd也为低电平时,允许进行录、放操作。芯片在该端的下降沿将锁存地址线和p/r端的状态;另外,它在模式6中也有特殊的意义。

  录放模式(p/r):该端状态一般在ce的下降沿锁存。高电平选择放音,低电平选择录音。录音时,由地址端提供起始地址,直到录音持续到ce或pd变高,或内存溢出;如果是前一种情况,芯片将自动在录音结束处写入eom标志。放音时,由地址端提供起始地址,放音持续到eom标志。如果ce一直为低,或芯片工作在某些操作模式,放音则会忽略eom而继续进行下去,直到发生溢出为止。

  信息结尾标志(eom):eom标志在录音时由芯片自动插入到该信息段的结尾。当放音遇到eom时,该端输出低电平脉冲。另外,isd2560芯片内部会自动检测电源电压以维护信息的完整性,当电压低于3.5v时,该端变低,此时芯片只能放音。在模式状态下,可用来驱动led,以指示芯片当前的工作状态。图2??? 溢出标志(ovf):芯片处于存储空间末尾时,该端输出低电平脉冲以表示溢出,之后该端状态跟随ce端的状态,直到pd端变高。此外,该端还可用于级联多个语音芯片来延长放音时间。

  话筒输入(mic):该端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路(agc)可将增益控制在-15~24db。外接话筒应通过串联电容耦合到该端。耦合电容值和该端的10kω输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。

  话筒参考(micref):该端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时,可减小噪声,并提高共模抑制比。

  自动增益控制(agc):agc可动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化,这样在录制变化很大的音量(从耳语到喧嚣声)时就能保持最小失真。响应时间取决于该端内置的5kω电阻和从该端到vssa端所接电容的时间常数。释放时间则取决于该端外接的并联对地电容和电阻设定的时间常数。选用标称值分别为407kω和4.7μf的电阻、电容可以得到满意的效果。

  模拟输出(anaout):前置放大器输出。其前置电压增益取决于agc端电平。

  模拟输入(anain):该端为芯片录音信号输入。对话筒输入来说,anaout端应通过外接电容连至该端,该电容和本端的3kω输入阻抗决定了芯片频带的附加低端截止频率。其它音源可通过交流耦合直接连至该端。

  扬声器输出(sp+、sp-):可驱动16ω以上的喇叭(内存放音时功率为12.2mw?aux in放音时功率为50mw)。单端输出时必须在输出端和喇叭间接耦合电容?而双端输出则不用电容就能将功率提高至4倍。辅助输入(auxin):当ce和p/r为高,不进行放音或处入放音溢出状态时?该端的输入信号将通过内部功放驱动喇叭输出端。当多个isd2560芯片级联时?后级的喇叭输出将通过该端连接到本级的输出放大器。为防止噪声?建议在存放内存信息时?该端不要有驱动信号。

  外部时钟(xclk):该端内部有下拉元件,不用时应接地。

  地址/模式输入(ax/mx 系统 应用 排队 芯片 语音 地址 模式 isd2560 操作 输入

  ) :地址端的作用取决于最高两位(msb,即a8和a9)的状态。当最高两位中有一个为0时,所有输入均作为当前录音或放音的起始地址。地址端只作输入,不输出操作过程中的内部地址信息。地址在ce的下降沿锁存。当最高两位全为1时,a0~a6可用于模式选择。

  2操作模式

  由于isd2560内置了若干种操作模式,因而可用最少的外围器件实现最多的功能。操作模式也由地址端控制;当最高两位都为1时,其它地址端置高可选择某个(或某几个)特定模式。因此操作模式和直接寻址相互排斥。具体操作模式见表1所列。操作模式可由微控制器也可由硬件实现。

表1 操作模式简表

  式功  能典      用可组合使用的模式 M0 信息检索快进入信息 M4M5M6 M1 删除WOM 在最后一条信息结束处放EOM M3M4M5M6 M2 未用保留 N/A M3 循环从0地址连续放音 M1M5M6 M4 连续寻址录放连续的多段信息 M0M1M5 M5 CE电平有效允许暂停 M0M1M3M4 M6 按键模式简化外围电路 M0M1M3

  3 基于asd2560的语音播放电路设计

  3.1 系统硬件电路


  单片机系统的晶振y1为11.0593mhz,emo直接接到p1.7,pd接到p1.6,ce接到p3.6,xelk接地。sn74hc573是地址锁存器,lm386n-1为音频功率放大器。本系统中的语音芯片工作在放音状态下,其片内的信息可通过专用的isd1425高级语音编程拷贝机拷贝,因此放音质量非常好,也可以通过它来读取每段语音的存储地址。图3所示是asd2560的放音时序图。

  3.2系统软件设计

  基于asd2560的语音系统软件设计流程图。假设要播放的语音段有20段,那么,把一个数送到dptr对应的地址中去时,必须先等待语音芯片的emo脚电平变低,然后再等待emo脚电平变高,才可以继续读其它段的内容;否则会出现“啪啪”声。另外,也可以在各段语音的后面加一些适当的延时。
    4结束语

  asd2560语音芯片在语音录放系统中的实际应用效果非常好,而且编程也比较简单,与其它一些数字语音芯片相比,asd2560的突出特点是放音效果极佳,能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,另外,使用该芯片也可自己设计电路实现录音操作,使用十分方便。

 

 
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