ISD4004语音芯片在语音报站器中的应用

摘要：ＩＳＤ４００４语音系列芯片是美国ＩＳＤ公司推出的产品，具有可多次重复录放、存储时间长、使用时不需扩充存储器、所需外围电路简单等特点。介绍了ＩＳＤ４００４芯片在语音报站器中的一个实际应用，并说明了其功能和使用方法，从而使读者对ＩＳＤ４００４系列语音芯片的使用有个初步的了解。

ＩＳＤ４００４语音芯片是由美国ＩＳＤ公司推出的新产品。关于该语音芯片的引脚说明以及内部电路等，很容易在ＩＳＤ公司提供的芯片资料中查到，笔者就不进行过多的描述，只简单地对其特点做一介绍。

与普通的录音／重放芯片相比，ＩＳＤ４００４具有如下特点：首先，记录声音没有段长度限制，并且声音记录不需要Ａ／Ｄ转换和压缩；其次，将快速闪存作为存储介质，无需电源即可保存数据长达１００年，重复记录１００００次以上；此外，ＩＳＤ４００４具有记录时间长（可达１６分钟，本文采用的为８分钟的ＩＳＤ４００４语音芯片）的优点；最后，ＩＳＤ４００４的开发应用具有所需外围电路简单的优点，这一点从本文介绍的其在语音报站器中的实际应用可以体会到。

１ 语音报站器硬件电路设计

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，这与其刚推出不久以及价格偏高有关。但随着ＩＳＤ４００４应用的增多以及价格的回落，再加上ＩＳＤ４００４系列芯片本身的优点，可以相信，在语音报站器中采用ＩＳＤ４００４系列语音芯片是完全可行的。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。

图1 报站器硬件电路连接图

    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。而在实际应用中，录音电路则完成报站内容的录音工作，并收录内容存储到语音芯片中。本文主要结合ＩＳＤ４００４在放音电路中的使用介绍ＩＳＤ４００４的典型应用。

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图如图１所示。

本系统主要分为三部分：单片机控制部分、放音部分和显示部分。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器，在此不作详细介绍；控制部分主要由单片机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１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是否放音和放音内容；Ｐ１．６接ＩＳＤ４００４的片选引脚／ＳＳ，控制ＩＳＤ４００４是否选通；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和Ｐ３．１控制外围显示电路，在报站器工作过程中显示当前的站号；Ｐ３．２和Ｐ３．３分别接ＩＳＤ４００４的串行时钟引脚ＳＣＬＫ和中断引脚／ＩＮＴ。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，使用时通过一电容接地。此外，由于ＩＳＤ４００４的工作电压为３Ｖ，而单片机所需供电电压为５Ｖ，因此需要采用变压电路得到３Ｖ电压供ＩＳＤ４００４使用。

２ 软件设计

程序流程图如图２所示。

电路上电后，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、加一键、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，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；然后调用放音子程序，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，在中断子程序中有一个计数器记录中断次数，从而判断何时当前一站结束，站号加一并刷新显示。加一键按下后，程序放音内容转向下一站；减一键按下后，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）；停止键按下，将中止当前的放音状态。

    为了便于读者对ＩＳＤ４００４应用的理解，本文给出了部分程序。

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。

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

ＳＥＴＢ Ｐ３．２ ?时钟上升沿到

ＮＯＰ

ＮＯＰ

ＮＯＰ

ＤＪＮＺ Ｒ１?ＯＵＴＢＩＴ１

ＲＥＴ

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２５μｓ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的工作电压是否是３Ｖ，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１．２Ｖ则说明可以读入放音地址。再后测量是否能够放音，可以测量ＡＵＤＯＵＴ引脚电压，若为１．２Ｖ则说明ＩＳＤ４００４芯片工作正常，可以放音。如果没有听到放音则调试后级放音电路，看是否是后级电路有问题。

本文介绍的报站器电路已经经过上车实验调试，能够稳定可靠工作。