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ISD4004 系列工作电压3V,单片录放时间8 至16 分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。本章还详细介绍了ISD4004使用,ISD1820,isd4004语音模块程序,isd4004与单片机等内容。
ISD4004 系列工作电压3V,单片录放时间8 至16 分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS 技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。
简述
●单片8 至16 分钟语音录放
●内置微控制器串行通信接口
●3V 单电源工作
●多段信息处理
●工作电流25-30mA,维持电流1μA
●不耗电信息保存100 年(典型值)
●高质量、自然的语音还原技术
●10 万次录音周期(典型值)
●自动静噪功能
●片内免调整时钟,可选用外部时钟
ISD4004 系列工作电压3V,单片录放时间8 至16 分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS 技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。
简述
●单片8 至16 分钟语音录放
●内置微控制器串行通信接口
●3V 单电源工作
●多段信息处理
●工作电流25-30mA,维持电流1μA
●不耗电信息保存100 年(典型值)
●高质量、自然的语音还原技术
●10 万次录音周期(典型值)
●自动静噪功能
●片内免调整时钟,可选用外部时钟
ISD4004 系列工作电压3V,单片录放时间8 至16 分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS 技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI 或Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存贮在片内FLASH存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,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”。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于FLASH存贮器中,可在断电情况下保存100 年(典型值),反复录音10 万次。
引脚描述
电源:(VCCA,VCCD) 为使噪声最小,芯片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的不同管脚上,模拟和数字电源端最好分别走线,尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽量靠近器件。地线:(VSSA,VSSD) 芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线。同相模拟输入(ANA IN+) 这是录音信号的同相输入端。输入放大器可用单端或差分驱动。单端输入时,信号由耦合电容输入,最大幅度为峰峰值32mV,耦合电容和本端的3KΩ电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。差分驱动时,信号最大幅度为峰峰值16mV,为ISD33000 系列相同。反相模拟输入(ANA IN-) 差分驱动时,这是录音信号的反相输入端。信号通过耦合电容输入,最大幅度为峰峰值16mV音频输出(AUD OUT) 提供音频输出,可驱动5KΩ的负载。片选(SS) 此端为低,即向该ISD4004 芯片发送指令,两条指令之间为高电平。串行输入(MOSI) 此端为串行输入端,主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端,供ISD 输入。串行输出(MISO) ISD 的串行输出端。ISD 未选中时,本端呈高阻态。串行时钟(SCLK) ISD 的时钟输入端,由主控制器产生,用于同步MOSI 和MISO 的数据传输。数据在SCLK上升沿锁存到ISD,在下降沿移出ISD。中断(/INT) 本端为漏极开路输出。ISD 在任何操作(包括快进)中检测到EOM 或OVF 时,本端变低并保持。中断状态在下一个SPI 周期开始时清除。中断状态也可用RINT 指令读取。OVF 标志----指示ISD的录、放操作已到达存储器的未尾。EOM 标志----只在放音中检测到内部的EOM 标志时,此状态位才置1。行地址时钟(RAC) 漏极开路输出。每个RAC 周期表示ISD 存储器的操作进行了一行(ISD4004 系列中的存贮器共2400 行)。该信号175ms 保持高电平,低电平为25ms。快进模式下,RAC 的218.75μs 是高电平,31.25μs 为低电平。该端可用于存储管理技术。外部时钟(XCLK) 本端内部有下拉元件。芯片内部的采样时钟在出厂前已调校,误差在 +1%内。商业级芯片在整个温度和电压范围内, 频率变化在+2.25%内。工业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化在-6/+4%内,此时建议使用稳压电源。若要求更高精度,可从本端输入外部时钟(如前表所列)。由于内部的防混淆及平滑滤波器已设定,故上述推荐的时钟频率不应改变。输入时钟的占空比无关紧要,因内部首先进行了分频。在不外接地时钟时,此端必须接地。自动静噪(AMCAP) 当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时,自动静噪功能使信号衰弱,这样有助于养活无信号(静音)时的噪声。通常本端对地接1mF 的电容,构成内部信号电平峰值检测电路的一部分。检出的峰值电平与内部设定的阈值作比较,决定自动静噪功能的翻转点。大信号时,自动静噪电路不衰减,静音时衰减6dB。1mF 的电容也影响自动静噪电路对信号幅度的响应速度。本端接VCCA 则禁止自动静噪。
一种基于单片机控制的ISD4004语音芯片应用电路
硬件电路设计
在目前市场上流通的语音报站器,大多采用的不是ISD4004系列的芯片。这固然由于ISD4004推出不久以及其价格偏高有关。但随着ISD4004应用的增多以及价格的回落,再加上ISD4004系列芯片本身又具有的多次重复录放、自带存储器、使用简单等优点。可以相信,在语音报站器中采用 ISD4004系列语音芯片也是完全可行的。笔者设计了该装置的硬件电路并进行了上车调试,取得了较为满意的效果。
本文讨论的语音报站器主要是指装在车上的放音电路,不包含录音电路,在实际应用中由录音电路完成报站内容的录音工作,并存储到语音芯片中。本文主要结合ISD4004在放音电路中的使用来介绍ISD4004的典型应用。
2.1 硬件电路图
本文讨论的报站器主电路主要由单片机89C52和ISD4004构成。该系统的硬件电路连接如图1所示:
图1
本系统可以主要分为三部分。单片机控制部分、放音部分和显示部分。本文的显示电路采用的是通过P3.0,P3.1控制的两个7段数码管的静态显示,在此不作详细介绍。控制部分则主要由单片机89C52构成,包含必要的按键电路、复位电路和看门狗电路等外围电路。放音部分主要由ISD4004构成,包含配套的变压电路,功放电路等。
从图中可以看出89C52和ISD4004之间的连接较少,单片机的P1.0-P1.3引脚接按键,控制报站器工作过程中的放音与否和放音内容。P1.6 接ISD4004的片选引脚/SS,控制ISD4004的选通与否。P1.7接ISD4004的串行输入引脚MOSI,从该引脚读入放音的地址。 P3.0,P3.1控制外围显示电路,在报站器工作过程中显示出当前的站号。P3.2和P3.3分别接ISD4004的串行时钟引脚SCLK和中断引脚 /INT。对于ISD4004芯片所需要的连接还有音频信号输出引脚AUDOUT,该引脚通过一个滤波电容与扬声器连接,AMCAP为自动静音端,使用时通过一个电容接地。此外由于ISD4004的工作电压为3伏,而单片机所需供电电压为5伏,因此需要采用变压电路得到3伏电压供ISD4004使用。
3 软件设计
3.1 程序流程图
如图2所示:
图2
3.2 程序工作思想
电路上电后,程序首先完成程序的初始化,随后查询按键状态,进入系统待机状态。如果有按键按下,则转去执行该按键指向的工作程序。按键包括放音键,停止键,加一,减一键以及特殊语键。在待机状态下,如果放音键首次被按下,程序将首先判断是去还是回(公交车路径一般是既去又回的),并点亮相应的指示灯。自动读出第一站的放音内容,站号显示1。如果不是首次按下,程序则首先判断当前站号,并以该站号为依据获得存放该站放音内容的首地址。调用放音子程序,读入前面获得的本站放音内容首地址,开始放音。每一句放音完毕后,ISD4004的中断引脚(25脚)会自动送一低电平信号。在硬件设计中,该引脚与单片机的 P3.3连接。因此,会引起一次中断,在中断子程序中会有一个计数器记录中断次数,从而判断何时一站结束,站号加一并刷新显示。加一键按下后则使程序放音内容转向下一站,减一键则使程序放音内容转向上一站,相应的站号显示也将随之刷新。特殊语键按下后,程序转向执行特殊语放音(譬如拐弯请注意等语句)。停止键被按下将中止当前的放音状态。
3.3 部分工作子程序
为了便于读者对ISD4004应用的理解,本文给出了部分操作程序。
该部分程序主要完成放音操作,把获得的放音内容的地址送到ISD4004中,完成放音。下面给出的就是放音部分程序。放音子程序:
PLAY:
ACALL POWERUP ;上电子程序
ACALL DELAY25 ;延迟子程序,至少延迟25ms
CLR P1.6 ;选中ISD4004
MOV PLAY2,#11100000B ;存放SETPLAY命令
MOV A,PLAY0 ;送放音地址低8位
ACALL SEND ;调用送地址子程序
MOV A,PLAY1 ;送放音地址高8位
ACALL SEND
MOV A,PLAY2 ;送SETPLAY命令
ACALL SEND
SETB P1.6
CLR P1.6
MOV PLAYING,#11110000B ;送入放音指令
MOV A,PLAYING
ACALL SEND
SETB P1.6
RET
POWERUP: ;送上电指令子程序
MOV POWING,#00100000B ;送入语音芯片上电信号
MOV A,POWUPING
CLR P1.6
ACALL SEND
SETB P1.6
RET
SEND: ;向ISD4004送指令,地址等的子程序
CLR MOSI
CLR P3.2
MOV R1,#8
OUTBIT1:
CLR P3.2 ;时钟下降
RRC A
MOV MOSI,C ;输出1位
NOP
NOP
NOP
SETB P3.2 ;时钟上升沿到
NOP
NOP
NOP
DJNZ R1,OUTBIT1
RET
3.4 编程以及调试时要注意的一些问题
在放音程序中,要严格按照ISD4004的要求编程。首先要送上电指令,然后等待25毫秒的延迟,再送16位放音起始地址,最后送8位的开始放音指令。
在放音电路的调试过程中,首先测量ISD4004的工作电压是否3伏,如果是则进入下级调试。再看是否可以送入放音地址,对此可以测量AUDOUT引脚的电压,若为1.2伏则说明可以读入放音地址。随后测量是否能够放音,可以测量AUDOUT引脚电压,若为1.2伏,则说明ISD4004芯片工作正常,应该可以放音。如果还没有听到放音,则可以调试后级放音电路,看是否后级电路的问题。
4 结束语
本文通过对ISD4004语音芯片在语音报站器中的一个实际应用的简单介绍,使读者熟悉了1SD4004的基本应用。同时本文介绍的报站器电路已经经过上车实验调试,能够可靠稳定工作。
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