【正文】 單片聲音錄放器件 ISD253 ISD25 ISD254 ISD2564 和 ISD2560、 ISD257 ISD2590、 ISD120。 ISD5000 系列中有 4min、 5min、 6min 和 8min 的單片聲音錄放器件 ISD5008。 語音芯片 ISD4004 ISD4000 系列單片聲音錄放器件是用 CMOS 工藝實(shí)現(xiàn)的高語音質(zhì)量、 3V 工作電壓的集成電路芯片，特別適用于移動(dòng)電話和各種便攜式產(chǎn)品。片內(nèi)集成有振蕩器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、自動(dòng)靜音電路、音頻放大器和高密度多級 Flash 存儲陣列。錄音數(shù)據(jù)被存放方法是通過 ISD 的多級存儲專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，用聲音和聲頻信號的自然形式直接存放在故態(tài)存儲器中，從而提供高質(zhì)量回放語音的保真度。 地線 (VSSA,VSSD)： 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。差分驅(qū)動(dòng)時(shí) ,信號最大幅度為峰峰值 16mV，為 ISD33000 系列相同。信號通過耦合電容輸入 ,最大幅度為峰峰值 16mV 音頻輸出 (AUD OUT)： 提供音頻輸出 ,可驅(qū)動(dòng) 5KΩ 的負(fù)載。 串行輸入 (MOSI)： 此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端 ,供 ISD 輸入。 ISD 未選中時(shí) ,本端呈高阻態(tài)。數(shù)據(jù)在 SCLK 上升沿鎖存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 ISD 在任何操作 (包括快進(jìn) )中檢測到 EOM或 OVF 時(shí) ,本端變低并保持。中斷狀態(tài)也可用 RINT 指令讀取。EOM 標(biāo)志 只在放音中檢測到內(nèi)部的 EOM 標(biāo)志時(shí) ,此狀態(tài)位才置 1。每個(gè) RAC 周期表示 ISD 存儲器的操作進(jìn)行了一行 (ISD4004 系列中的存貯器共 2400 行 )?？爝M(jìn)模式下 ， RAC 的 是高電平 ， 為低電平 。 外部時(shí)鐘 (XCLK)： 本端內(nèi)部有下拉元件。商業(yè)級芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi) , 頻率變化在 +%內(nèi)。若要求更高精度 ,可從本端輸入外部時(shí)鐘 (如前表所列 )。輸入時(shí)鐘的占空比無關(guān)緊要 ,因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。 自動(dòng)靜噪 (AMCAP)： 當(dāng)錄音信號電平下降到內(nèi) 部設(shè)定的某一閾值以下時(shí) ,自動(dòng)靜噪功能使信號衰弱 ,這樣有助于養(yǎng)活無信號 (靜音 )時(shí)的噪聲。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較 ,決定自動(dòng)靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。 1mF 的電容也影響自動(dòng)靜噪電路對信號幅度的響應(yīng)速度。 （ 1） 極限參數(shù) ① 支流電源電壓范圍（ Vcc～ Vss）： ～ + ② 輸入電壓范圍（所有引腳）：（ ）～（ Vcc+） ③ 輸入電壓范圍（所有引腳 ，輸入電流不超過177。20mA）：（ ）～ ⑤ 結(jié)溫： +150℃ ⑥ 存儲溫度范圍（ Tstg）： 65～ +150℃ ⑦ 引腳焊接溫度（ 10s）： +300℃ （ 4） 串行外圍接口 SPI ISD4004 的串行操作是通過 SPI 串行接口實(shí)現(xiàn)的， SPI 串行接口協(xié)議如下： 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)定微控制器 SPI 的移位寄存器是有串行時(shí)鐘 SCLK 的下降沿驅(qū)動(dòng)。 所有串行數(shù)據(jù)傳送都是由 /SS 引腳上的下降沿開始。 ② 數(shù)據(jù)輸入由時(shí)鐘的上升沿驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)輸出由時(shí)鐘的下降沿驅(qū)動(dòng)。輸入操作碼和地址的格式如下： 8 位控制碼 和 16 位地址 ④ 每個(gè)由 EOM 或溢出產(chǎn)生的結(jié)果信號都將產(chǎn)生中斷，包括報(bào)文周期插入周 ⑤ 當(dāng)下一次初始化 SPI 周期時(shí)，中斷將被清除 。需要注意的是，移入的數(shù)據(jù)與當(dāng)前系統(tǒng)的操作是一致的。 ⑧ 任何一個(gè)操作都是從 RUN 位被置 1 開始，由 RUN 位清零結(jié)束。 SPI 控制寄存器用于各個(gè)期間功能的控制，這些控制包括放音、錄音、報(bào)文插入、上電和掉電、啟動(dòng)和停止操作以及忽略地址指針等。當(dāng)其為 1 時(shí)，啟動(dòng)操作；當(dāng)其為 0 時(shí)，停止操作。當(dāng)其為 1 時(shí)選擇放音操作；當(dāng)其為 0 時(shí)，選擇錄音操作。當(dāng)其為 1 時(shí)，允許報(bào)文插入；當(dāng)其為 0 時(shí)，關(guān)閉報(bào)文插入功能。當(dāng)其為 1 時(shí)，控制上電；當(dāng)其為 0 時(shí)，掉電進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)。當(dāng)其為 1 時(shí)，忽略輸入地址寄存器的內(nèi)容 A9A0/A15A0。 當(dāng) IAB 被清 0 時(shí)，放音或 錄音操作就從地址 A9A0/A15A0 開始。存儲器管理時(shí)， RAC（行地址時(shí)鐘）引腳和 IAB 可以用來繞著存儲器分段移動(dòng)。 ⑦ A9A0/A15A0：輸入地址寄存器 。典型的被存儲信息可以保存時(shí)間高達(dá)100 年，同一個(gè)存儲單元可以反復(fù)被錄音 10 萬次。本設(shè)計(jì)中選用的放大器是 LM386， LM386 是為低電壓應(yīng)用設(shè)計(jì)的音頻功率放大器，其工作電壓為 6V，最大失真度為 ，功率頻響為 20～ 100kHz。 圖 3－ 15 功放電路 由于功率放大器 LM386 要接 +6V 電壓，因此還需要一個(gè)電壓變換電路將 24V電壓變換成 +6V 的電壓。 LM331 是三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，其電路結(jié)構(gòu)和外接元件如圖 3－ 15 所示。所以消耗的電流都從輸出端流出，內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓（約 ）接至比較放大器的同相端和調(diào)整端之間。 圖 3－ 17 電壓變換電路 錄音電路的設(shè)計(jì) 連線圖如圖 3－ 18 所示， MIC 是麥克風(fēng)，即語音信號的輸入端，輸出的模擬語音信號經(jīng)過三極管組成的放大器放大后加到 ISD4004 語音芯片的 ANA IN反向模擬輸入端。對小功率 LED，支流工作電流以 115mA 為宜（不同材料的 LED 要求會相差較大），最大電流不得超過 50mA，最大平均電流不超過 30mA，所以使用中必須要加限流電阻。 LED 可看承具 有恒壓特性，其正向壓降變化不大，有一定的穩(wěn)定作用，其發(fā)光強(qiáng)度隨工作電流增大而增大。另外 LED 的發(fā)光強(qiáng)度還一環(huán)境溫度有關(guān)，溫度越低發(fā)光強(qiáng)度越高，隨溫度升高，發(fā)光強(qiáng)度呈準(zhǔn)線性下降，在 75℃時(shí)發(fā)光強(qiáng)度僅為25℃時(shí)的一半，在 80℃時(shí)， LED 幾乎就不能工作， LED 的最大工作電流也隨溫度升高而線性下降。構(gòu)成方式有兩大類：一是筆 段字符式，一般又有三種： 7 段（ /8 段）數(shù)碼管、 15 段（ /17 段）數(shù)碼管和 6 段符號顯示器；二是點(diǎn)陣字符式，一般有 5 5 8 8 和 16 16 等若干種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。對共陰極數(shù)碼管，公共陰極接地，當(dāng)各段陽極上的電平為高電平時(shí)，該段接通亮，電平為 0 時(shí)，該段關(guān)斷不亮。這種器件根據(jù)顯示數(shù)位分類，可以分為一位、雙位和多位 LED 顯示器，一位 LED 顯示器就稱作 LED 數(shù)碼管，兩位 以上的一般就稱作LED 顯示器。其第 8 筆段一小數(shù)點(diǎn)形式位于字符的右下方。 15 段與 17 段顯示器的區(qū)別在于外框上下兩橫結(jié)構(gòu)不一樣， 17段顯示器的上橫和下橫分 別被分成兩個(gè)筆段，而 15 段顯示器則分別為一個(gè)筆段。 ③ 6 段符號顯示器 6 段符號顯示器經(jīng)常在 132 或 142 計(jì)量顯示中用于顯示最高位和符號位，因?yàn)樵? 位半或 4 位半顯示器中，最高位最大僅為 1，所以符號顯示器用 6 段筆段構(gòu)成“ +1”，可以根據(jù)需要顯示“ +1”、“ 1”、“ 1”、“ +”、“ ”、“ +1.”、“ 1.”或“ 1.”等組合符號。而點(diǎn)陣式 LED 顯示器就可以解決這個(gè)問題，常見的點(diǎn)陣式 LED 顯示器有 5 5 8 8 和 16 16 等若干種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。 （ 2） LED 顯示譯碼方式 要驅(qū)動(dòng) LED 顯示器顯示相應(yīng)字符，必須通過接口向其提供字符 的筆段字形碼和數(shù)位代碼。 ① 硬件譯碼 常用的硬件譯碼器有 BCD— 7 段譯碼器 MC14558，把譯碼器與驅(qū)動(dòng)電路集成在一起的 BCD— 7 段譯碼驅(qū)動(dòng)器 MC14547，進(jìn)一步把鎖存器、譯碼器和驅(qū)動(dòng)器集成在一起的 BCD— 7 段鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器 MC14513 和十六進(jìn)制輸出的鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器MC14495 等。 (3) LED 顯示器驅(qū)動(dòng)方式 LED 顯示器驅(qū)動(dòng)方式可以分成靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)兩種。 ① 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) 當(dāng) LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，不同數(shù)位 LED 數(shù)碼管的公共極（共陰極或共陽極）將被連接在一起并接地或 +5V，而每個(gè)數(shù)位的 8 段筆段分別與一個(gè)8 位鎖存器相連。 這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是編程容易、管理簡單、顯示亮度高、穩(wěn)定性好，占用 CPU時(shí)間較少；但缺點(diǎn)是占用硬件電路和微處理器系統(tǒng)接口資源較多、引線多、印刷板布線復(fù)雜、硬件投入成本高。每一個(gè)數(shù)位上的字符顯示都需要靠筆段字形驅(qū)動(dòng)和數(shù)位驅(qū)動(dòng)相配合，如果數(shù)位顯示該位字符，持續(xù)施加一段時(shí)間的電壓，然后再顯 示下一個(gè)數(shù)位的字符。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是引線少、線路簡單、硬件成本相對較低。 （ 4） 數(shù)據(jù)輸入接口方式 數(shù)據(jù)輸入接口方式有并行輸入方式和串行輸入方式兩種。 ② 串行輸入 數(shù)據(jù)串行輸入方式是以串行方式傳送數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)是占用 I/O 接口資源少，其缺點(diǎn)是傳送數(shù)據(jù)的速度相對較慢。 RAM 的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)的易失性，即一旦掉電，所存的數(shù)據(jù)全部丟失。 芯片工作方式和控制信號之間的關(guān)系 表 3－ 2 所列是 6116 的工作方式與控制信號之間的關(guān)系，讀出和寫入線是分開的，而且寫入優(yōu)先。顯示屏分 32 頁，每頁由 16 行 8 列 LED 發(fā)光二極管構(gòu)成，在 LED 點(diǎn)陣顯示屏中，用一片 416 譯碼器 74LS154 進(jìn)行行譯碼，將地址 A0A3 譯碼形成行信號，用兩片 416 譯碼器 74LS154 組成一個(gè) 532 譯碼器，進(jìn)行頁譯碼，將地址 A4A8 譯碼形成頁選通信號，分別用以選通一片 74LS244，系統(tǒng)通過此74LS244 的數(shù)據(jù)線向該頁的某行（由 A0A3 譯碼選通）上的 8 個(gè)發(fā)光二極管送入顯示信息。系統(tǒng)通過循環(huán)地址的方法將 U14 中的每個(gè)單元的數(shù)據(jù)送入顯示屏的第 1 頁的第 1 行到第 32 頁的第 16 行，適當(dāng)選擇循環(huán)周期，即可實(shí)現(xiàn)漢字的顯示。顯存中的數(shù)據(jù)由單片機(jī)在需要時(shí)寫入，寫入時(shí)，單片機(jī)的 置低電平 (平時(shí)為高電平 )， 封鎖計(jì)數(shù)器 U13 的計(jì)數(shù)脈沖 CP(注： CP 為占空比為 10：1 的方波信號 )，同時(shí)選通緩沖器 U8 和 U9 的第 2 組通道 (經(jīng)非門 U11A 反向輸出的高電平封鎖緩沖器 U7 和 U9 的第 1 組通道 )，使單片機(jī)送入的地址信號 A0—A8 通過緩沖器 (U U9)作為顯存的地址信號，單片機(jī)送來的數(shù)據(jù) (P0． 0—P0． 7)就可以通過緩沖器 U12 寫入顯存 ( 已為低電平 )中的對應(yīng)地址單元內(nèi)，顯示信息完全寫入后， 被置成高電平 (緩沖器 U8 和 U9 的第 2 組通道被封鎖，緩沖器 U7 和 U9的第 1 組通道開鎖 )，計(jì)數(shù)脈沖 CP 開鎖，計(jì)數(shù)器 U13 工作， 循環(huán)提供 9 位地址信號，使顯存中的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)被循環(huán)送入顯示屏 (此時(shí)， U12 輸出高阻態(tài)，實(shí)現(xiàn)顯示屏的數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線間的隔離 )，以實(shí)現(xiàn)漢字提示信息的顯示輸出。計(jì)算機(jī)的全部工作概括起來就是執(zhí)行這一指令序列的過成。本章主要講了主控部分、語音輸出部分以及 LED 顯示部分的程序設(shè)計(jì)。 公交車自動(dòng)報(bào)站行駛過程：首先是啟動(dòng)開始計(jì)數(shù)，然后將計(jì)數(shù)值與原來存于系統(tǒng)內(nèi)的初始值進(jìn)行比較，相等時(shí)停止計(jì)數(shù)，同時(shí)調(diào)用語音報(bào)站程序進(jìn)行報(bào)站；汽車到一站后，準(zhǔn)備重新開始下一段計(jì)數(shù)。 LED 漢字顯示 流程圖 43： 送錄音地址 送錄音控制字 判斷執(zhí)行鍵是否按下 開始錄音 Y N 開始 送放音地址 送放音控制字 自動(dòng)放音 開始 返回 返回 圖 4－ 3 LED 漢字顯示流程圖顯示漢字 顯示完返回 返回調(diào)用顯示程序 5 系統(tǒng)調(diào)試 公交車站與站之間 的距離必須在第一遍行駛時(shí)，手動(dòng)存入單片機(jī)內(nèi)，其具體過程如下：① 按下手 /自動(dòng)鍵，使 為低電平，即選擇手動(dòng)操作；② 啟動(dòng)開始計(jì)數(shù)；③ 到第一個(gè)站時(shí)，按輸入鍵，將此時(shí)的計(jì)數(shù)值存入地址為 2020H 的片外數(shù)據(jù)存儲器單元內(nèi)；④ 復(fù)位，準(zhǔn)備開始下一段計(jì)數(shù)；⑤ 如此反復(fù)③④操作，將站與站之間的距離依次存入存儲器。在調(diào)試過程中主要就是顯示問題，剛開始是報(bào)站沒有聲音，沒有加延時(shí) ，只能修改程序中的部分，經(jīng)過幾次修改與調(diào)試后使它達(dá)到要求才把 程序?qū)戇M(jìn)單片機(jī)中。接下來是加液晶屏無顯示，經(jīng)檢查硬件發(fā)現(xiàn)沒接地，接地后顯示的時(shí)間又沒達(dá)到要求，這說明程序中還有問題，只能修改程序中的部分，經(jīng)過幾次修改與調(diào)試使它達(dá)到要求才把程序重新裝進(jìn)單片機(jī)中，上電后能按照要求正常工作。 結(jié)束語 我畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是公交車自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)，經(jīng)過幾個(gè)月的奮斗，終于完 成了設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)報(bào)站功能。 本系統(tǒng)功能強(qiáng)大，成本低，系統(tǒng)穩(wěn)定，無需人工介入，語音音質(zhì)好，很好的實(shí)現(xiàn)了車輛報(bào)站的自動(dòng)化，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。系統(tǒng)選用 ISD4004 語音芯片，它的錄音數(shù)據(jù)被存放方法是通過 ISD 多級存儲專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，用聲音和聲頻信號的自然形式直接存放 在故態(tài)存儲器，從而提供高質(zhì)量回放語音的保真度，使得該系統(tǒng)與其他語音報(bào)站系統(tǒng)相比較，語音質(zhì)量較好。這些問題都需要在今后的研究工作中加以改進(jìn)，使系統(tǒng)更完善，更好的為人們服務(wù)。 參考文獻(xiàn) 【 1】韋宏利 .語 音芯片在報(bào)站器