当前位置:首页 > isd
  • 带你领略芯片设计,语音芯片设计介绍

    带你领略芯片设计,语音芯片设计介绍

    芯片设计的理论知识,在往期芯片设计相关文章中已有所涉及。对芯片设计了解不多的朋友,可以参阅哦。本文中,将介绍基于FPGA的ISD语音芯片设计。希望大家在这篇芯片设计文章中,可以有所收获。 1 引 言 FPGA(现场可编程门阵列)的出现,改变了数字系统设计方法、增强了设计的灵活性,同时,在基于芯片的设计中可以减少芯片数量,缩小系统体积,降低能源消耗,提高系统的性能指标和可靠性,在实时监控方面有广泛的应用。 ISD语音芯片采用DAST(直接模拟存储技术),直接存储模拟信号,因而减少了失真,提高了录、放音质量,本文所用的ISD2560系列具有抗断电、音质好、使用方便、录放时间长等优点。然而,在产品应用中,大多数系统只利用了ISD芯片提供的无需地址的工作模式(共有6种),这些操作模式实时性差、地址控制精度不高、操作不灵活。本文从另一个角度论述了基于FPGA的ISD语音芯片的设计开发。 2 ISD语音芯片 ISD语音芯片目前有ISD1000、ISD1100、ISD1200/1400、ISD2500、ISD3340和ISD4000系列,本设计采用的是2500系列中的ISD2560芯片。ISD2560具有10个地址输入端,寻址能力可达1024位,前600个地址用于直接存取语音,地址600~767未使用,地址768~1024为工作模式选择用,因此最多能分600段;设有OVF(溢出)端,便于多个器件级联;单片存储时间为60秒,直接存储模拟语音信号。 ISD芯片的地址以信息段为基本组成单元,只要在分段录、放音操作前(不少于300ns),给地址A0~A9赋值,录音及放音功能均会从设定的起始地址开始,录音结束由停止键操作决定,芯片内部自动在该段的结束位置插入结束标志(EOM);而放音时芯片遇到EOM标志即自动停止放音。 3 硬件构成及实现方案 利用FPGA的可编程特性实现对ISD2560芯片的直接地址操作,从而实现按地址位录音、放音的功能,提高芯片存储空间的利用率,并能自由选择存储地址;本文选择XILINX(全球最大的可编程器件供应商)的Spartan XL系列芯片,利用VerilogHDL语言编程设计,采用层次设计方法实现。 Verilog HDL是一种硬件描述语言,用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模。数字系统能够按层次描述,并可在相同描述中显式地进行时序建模。 3.1 设计思路 ISD2560芯片存储时间是60秒,内部有480K字节的EPROM存储单元,划分为600个地址单元,可以算出对于每一个地址单元的存储空间是480K÷600=800字节,对应的录放时间是100ms;同时,ISD2560内部的地址位从0~599对应这600个地址单元,其它地址位则在操作模式或按键模式中使用。可见,芯片内部上下段之间在存储空间上不  连续,但在地址上具有连续性。所以,ISD芯片内部的地址可采用定时计数器的方法获得,并可采用直接地址法提取此地址段,实现实时控制、自由存储。3.2 系统总体结构设计(顶层设计) 基于FPGA的ISD2560语音芯片的设计开发主要完成两个功能:(1)触发或停止FPGA内部定时计数器计数,并将计数结果存入FPGA的内部存储器中;(2)利用直接地址法,提取用于ISD芯片录、放音所需地址。 本系统是基于XILINX FOUNDATION 3.0平台开发的,其中: RECORD模块用于处理录音和停止录音的操作,产生触发或停止定时计数器的信号以及录音时片选信号; TIME模块利用FPGA的内部时钟模块最高频率产生频率为10Hz的信号作为计数器的时钟;为了提高系统的精确性,也可以通过外加时钟的办法实现。 COUNTER模块为定时计数器,它利用周期为100ms的时钟脉冲,根据录音长短算出ISD芯片地址位,并发送到存储器,其Verilog HDL语言编程实现如下: P/R模块产生整个电路录、放音的选择信号;PLAYADDR模块完成放音地址的产生; PLAY模块将在放音时产生一个由高到低的脉冲作为片选信号; ROM10模块完成了存储器的功能,存储10位ISD芯片地址,并按照PLAYADDR产生的地址直接提取ISD芯片地址,其Verilog HDL语言编程实现如下: module roml (addr,play,addrl,result,dataout, U7模块由P/R模块的输出信号来选择输出。 3.3 系统实现 工作时序如下: 录音:PD低电平,P/R低电平,CE低电平,开始录音,CE变高电平,录音停止。放音:PD低电平,P/R变高电平,给CE一个由高到低的脉冲,开始放音,到第一个EOM处放音停止。放音时,若给CE低电平,则芯片持续放音,直到芯片存储空间末尾。如图2所示(图2为经综合后的时序仿真结果)。 3.4 FPGA的实现 本设计选用XILINX公司FPGA产品S05XLPG84。整个设计采用Verilog HDL语言描述,在XILINXFOUNDATION 3.0平台上完成了系统的仿真、综合、映射、布局。在后仿真结果正确后,通过器件编程(即通过编程电缆将设计下载到实际芯片中)进行系统调试,直至最后实现。 在实践过程中,我们还设计了译码器,将地址码译成LED码,从而通过三个LED显示地址位。可见,实际应用中还可以根据实际需要做进一步的设计开发,满足复杂操作或实时系统应用的要求。 4 结束语 以上便是此次小编带来的“芯片设计”相关内容,通过本文,希望大家对语音芯片设计具备一定的认知。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2020-03-13 关键词: 芯片设计 语音芯片 isd 指数

  • 用ISD1020制作复读机电路

    用ISD1020制作复读机电路

    用ISD1020制作复读机电路

    时间:2012-11-16 关键词: 1020 isd 音响电路 复读机电路

  • 高性能120秒ISD17120录音芯片

    美国ISD公司的2500系列芯片,常见的按录放时间40秒、60秒和120秒分成ISD2540、2560和25120多个品种,该系列产品的电路原理图和控制结构完全相同。ISD2560系列和1400系列语音电路一样,具有抗断电、音质好,使用方便,无需专用的语音开发系统等相同优点。它的最大特点在于片内E2PROM容量为480K(1400系列为128K),所以录放时间长;有10个地址输入端(1400系列仅为8个),寻址能力可达1024位;最多能分600段;设有OVF(溢出)端,便于多个器件级联。 一、DIP封装图及各引线端功能 二、按键单段录放模式 ISD2500的按键单段录放电路非常简单见上图,单段使用时全部地址线接地,录音时置P/R端(S3)为低,按住不放CE端的片选键(S1),即开始录音,松键时或芯片录满时自动停止。放音时置P/R端(S3)为高,按一下CE端的片选键(S1),即开始放音,按一下PD端的节电键(S2)或放音结束时自动停止。 三、按键多段录放模式 如上图所示,将地址端中的A6、A8、A9接高电平,其余地址线接低电平,即可实现多段的连续顺序录放。录音时置P/R端(S3)为低,按一下CE端的启动/暂停键(S1),即开始录音第一段,再按一下CE端的启动/暂停键(S1)即停止,一段录音结束。反复按CE端的按键可以接着录后面的段,直到芯片录满,或按一下PD端的复位键(S2)系统复位。放音时置P/R端(S3)为高,按一下CE端的启动/暂停键(S1),即开始放音第一段,段结束或中途按一下CE端S1键(S2)即放音停止;再按CE端的S1键又放音第二段,如此播放。 四、和单片机配合使用模式 五、工作模式 当最高位地址(MSB)A8、A9都为高电平时,地址端就作为工作模式选择端 (高电平有效) 使用工作模式时需要注意两点: 1、所有工作模式下的操作都 是从0地址开始,以后的操作根据模式的不同,而从相应的地址开始工作。当电路中录音转放音或进入省电状态时,地址计数器复位为0。 2、工作模式位不加锁定,可以在MSB地址位为高电平时,CE电平变低的任何时间执行工作模式操 作。如果下一片选周期MSB地址位中有一个(或两个)变为低电平,则执行信息地址,即从该地址录音或放音,原来设定的工作模式状态丢失。 六、分段录放音 2500系列最多可分为600段,只要在分段录/放音操作前(不少于300纳秒),给地址A0~A9赋值,操作就从该地址开始。2500系列地址空间是这样分配的:地址0~599作为分段用(见下表),

    时间:2012-05-03 关键词: 性能 120 isd 17120

  • 基于ISD系列单片语单片语音录放电路模块及其应用

    由ISD系列单片语音录放集成电路组成的电路模块具有应用电路简单、不怕掉电、存储量大等特点,适用于不同的应用场合。本文介绍五种电路模块(板)及其应用。 五种电路模块(板)   8~30s不怕掉电录放模块这类模块可广泛应用于各种留言装置、语音警示装置、电子礼品、高档玩具等。使用时仅需外接驻极体话筒、扬声器、按键和电源,无需调试。其工作电压为4.5~6.5V,典型静态电流为0.5μA,工作电流为25mA。目前这类模块有3种,其典型应用电路如图1~图3所示。图1所示电路不可分段录放,可循环放音,录放时间为8s、10s、20s、和30s。图2所示电路按B0、B1不同组合可分为1~4段录放,录放时间为10s、12s、20s。分段方式如表1所示。图3所示电路可选择多种工作模式,可任意分段,录放时间为10s、12s、20s。以上三种模块可直接推动扬声器,输出功率为30~50mW,如需放大音量,可选用LM386、D2283、TDA2822等功率放大器。信号由SP+或SP-通过电容耦合输入。SP+或SP-不用时必须悬空,千万不能直接接地。图4是使用LM386作放大器的参考电路。 分段方式组合种类分段地址组合(B1、B0) 各段最大允许长度 不分段 1 (00) L(即总长度,下同) 分两段3 第1种:(00,01) 第2种:(00,10) 第3种:(00,11) L/4,3L/4。 L/2,L/2。 3L/4,L/4。 分三段3 第1种:(00,01,10) 第2种:(00,01,11) 第3种:(00,10,11) L/4,L/4,2L/4。 L/4,2L/4,L/4。 2L/4,L/4,L/4。 分四段 1 (00,01,10,11) 均为L/4 ~60s可调可分段语音录放模块该模块工作电压为4.5~6.5V,静态电流为1μA,无需编程开发工具即可选择分段方式,直接存取多段固定长度信息,或顺序存取多段可变长度信息。模块具有片选端,易于多片级联。录放时间主要取决于外接振荡电阻的大小,可在32~60s范围内调整。 振荡电阻采样频率输入带宽录放时间 84kΩ 4.2kHz 2.1kHz 60s 38kΩ 6.4kHz 3.2kHz 40s 24kΩ 8.0kHz 4.0kHz 32s 工作模式和分段模式由S1、S2和M8定义。图5是模块的功能接线图。JP3(M8)断开为“1”,短接为“0”,M1~M8分别是各段录放按键。CE为片选键,录放操作时,按CE为停止。RE为录音/放音选择开关。 模式 S1 S2 JP3(M8) 直接存取模式 2段固定长度信息 0 1 断开 4段固定长度信息 1 0 断开 8段固定长度信息 1 1 断开 一般磁带模式 0 0 短接 自动回绕磁带模式 0 0 断开 微电脑复读机专用模块 微电脑复读机专用模块现有HY20FD20s复读模块和HY200FD200s复读模块两种,可与各种收录机(单放机)配接成为多功能微电脑语言复读机,亦可单独使用,成为全电子语言复读机和留言机。其主要功能有:(1)连续录入磁带放出的语音,只保留最后20s或200s。放音时,循环放出该段语音,完成复读功能。放音时首尾连接平滑,不会有停顿感或产生“喀啦”声。(2)能通过话筒录音,与磁带上的原声进行对比,实现“跟读”功能。(3)可作电子留言机,录入多段语音信息。(4)单5V电源供电。图6是HY20FD接线图。 多功能播报器由单片机、ISD3300、ISD4003、ISD4004 2~16分钟长时间录放器件、控制键盘、数码显示器等组成,语音内容可由用户现场修改录制。 自动讲解机 自动讲解机主要由单片机、ISD2500/3300/4003等系列器件、红外感应开关(无线遥控开关)、灯光/效果控制器、音频放大器等组成,适用于模型、沙盘、展览会,旅游景区等语音讲解场所。整个展示环境的语音解说、音乐灯光等的配套都可在单片机(程序)的预先安排下有序地展开。

    时间:2012-01-09 关键词: isd 电路模块 语音录放

  • 新唐科技推出基于ARM的音频系统SOC ISD9160

    21ic讯 新唐科技推出采用32位ARM® Cortex™-M0 微控制器核心的 ChipCorder® ISD9160 系统单芯片(SOC)。 ISD9160 的设计概念,在于优化广泛运用于要求严苛的工业应用(例如:可携式医疗器材、保全系统及大众运输工具等)以及消费性设计(包括:无线音频、家电、玩具及新颖产品的电容式按键感应等)的低功耗录音及播放功能。 ISD9160 采用运行速度高达 50MHz 的 Cortex-M0 微控制器、精密的电源管理功能、嵌入式闪存与 SRAM 内存、实时频率( RTC )控制器以及通用型 IO ( GPIO ),使设计人员能开发出具备简单、可靠且易于开发的音频录音与播放功能的系统及产品。身为新唐知名 ChipCorder® 产品线最新生力军的 ISD9160 ,同时亦简化了产品的设计时程,并可降低物料清单的成本;而芯片本身的高度整合架构,则使设计人员无须使用多种不同的周边芯片。 ISD9160 亦可于多种消费性产品上播放品牌讯息,使得制造商可让旗下产品采用可播放高音质语音提示内容和加载企业音频内容的芯片,使自家产品有别于市场上的其他商品。 新唐公司资深产品营销经理 Farid Noory 表示:“ChipCorder® ISD9160 的 ARM 核心及高度整合的模拟功能,使其能完美适用于录音及播放、电容式按键的感应以及其他要求严苛的音频应用产品。」并补充道:「其架构可确保制造商能设计出使用全功能 SoC 、兼具经济效益且功能强大的音频产品,进军其它工业和消费性市场区隔。” ISD9160 整合了麦克风、喇叭驱动装置及 I 2S 等多个语音接口,以及八个可进行电容感应及提供模拟功能的 GPIO ;此外,另有五种省电模式,可让装置于不同工作电压下运作,使其适用于可携式/电池供电式产品。由于 ISD9160 利用了 Cortex-M0 处理引擎的优点,因此也能加入语音识别、语音提示及长时间录音/播放等大量使用 CPU 资源的功能。 ISD9160 所采用的 ARM Cortex-M0 核心可提供 32 位的效能,且耗电量低,但价格仅与 8 位微控制器的价格相当。设计人员可运用其 32 位架构开发出诸如语音识别、文字转语音 (TTS) 及无线音频等复杂的算法,而这些应用在过去均必须使用数字信号处理器( DSP )及/或其他高阶 ARM 装置。 ISD9160 的特色: ARM Cortex-M0 核心(最高达 50MHz ) 电源管理(五阶电源控制 : < 0.4 μA 的深度断电模式 (DPD); < 2 μ A 的断电模式 (PD); < 20 μA 的深度休眠模式 (DSPD); 以及休眠模式 (SPD); 正常操作模式) 芯片上内存( 145KByte 闪存, 12KByte SRAM ) 频率控制 ( 48M/32MHz 内建修整后振荡器及超低功率 10KHz 振荡器、 32 KHz RTC 晶震界面) GPIO (四种 IO 模式,可选择输入方式,可交换式上拉 IO ) 模拟 / 数字转换器 ADC ( 16 位经度, 90dB 讯噪比,可调式增益及麦克风放大扩大器,以及可程序化双四阶滤波器) Class-D 直接喇叭驱动装置, 可提供 1 瓦的输出功率 (5 伏特电压 , 8 Ω喇叭) 自动增益控制 ALC (可程序化增益/放大,最高达 61dB ,麦克风与喇叭可共享,可降低 BOM 成本) 定时器(两个,使用 8 位前置换算器及 24 位的分辨率) 看门狗定时器(可设定开关,多重频率来源,可选择八个逾时期间) RTC 计数器(提示纪录器、可选择 12 或 24 时制,可自动辨识闰年) 硬件循环侦错 / 校正检查码 (CRC-16) (侦测及校正无线音讯传输的误差) 端口 (UART 、 SPI 、 I 2C 、 I 2S) 选用外部内存接口( SPI 闪存, SD/SDHC 卡) 多种应用方式(语音式血糖机等可携式医疗器材、保全系统使用的玻璃破碎传感器、大众运输工具的语音提示、无线麦克风及婴儿 / 老人 / 残障监视辅助系统;家电上触控面板、语音提示的电容式按键;语音识别玩具、可录音的钥匙圈、知名品牌的新颖产品)

    时间:2011-12-21 关键词: ARM SoC isd 9160

  • 基于SPI实现dsPlC与ISD语音芯片的通信设计

     介绍dsPIc数字信号控制器以厦ISD4002语音芯片的功能特点;特别介绍dsPIC的SPl库函数的功能及使用,并给出一种简单的语音录放电路。具有低成本、易使用等特点,有较高的实用价值。 1 dsPlC系列的简单介绍     dsPIC系列是Microchip公司推出的新型16位高性能数字信号控制器。它结合了单片机的控制优点及数字信号处理器(DSP)的高速运算特性,为嵌入式系统提供了单一芯片解决方案。它继承了PlC单片机系列的哈佛总线结构和精简指令集(RISC)技术,以及寻址方式简单、运行速度快、功耗低、驱动能力强等优点,同时集成了主板级的DSP功能,能够提供强大的数字信号处理能力;此外,还提供了如UART、CAN、SPI等丰富的外围接口,可以方便地与其他设备进行通信互联。本文介绍使用dsPIC数字信号控制器的SPI接口与ISD语音芯片进行通信控制,使用的芯片型号为dsPIc30F6014。 2 ISD系列语音录放芯片     ISD系列语音芯片是美国ISD公司推出的产品。该系列芯片采用多电平直接模拟存储(Chip Corder)专利技术,声音不需要A/D转换和压缩,每个采样直接存储在片内的闪烁存储器中,避免了A/D转换的误差;能够真实、自然地还原语音、音乐及效果声;避免了一般固体录音电路量化和压缩造成的量化噪声和金属声。ISD4000系列采用CM0s技术,内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器、自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等,只需要很少的外围器件即可构成一个完整的语音录放系统。它的操作命令通过串行通信接口(SPI)或Microwire送入;采样频率可为4.O Hz、5.3 Hz、6.4 Hz、8.O Hz,频率越低,录放时间越长,但音质会有所下降;片内信息存于闪烁存储器中,可在断电情况下保存100年(典型值),反复录音10万次;器件工作电压3 v,工作电流25~30 mA,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品。本设计使用的芯片型号为ISD4002,单片录放时间为120 s。 3 SPI接口介绍     SPI是由美国摩托罗拉公司推出的一种同步串行传输规范,常作为单片机外设芯片串行扩展接口。SPI有4个引脚:SS(从器件选择线)、SDO(串行数据输出线)、SDI(串行数据输入线)和SCK(同步串行时钟线)。SPI可以用全双工通信方式同时发送和接收8(16)位数据,过程如下:主机启动发送过程,送出时钟脉冲信号,主移位寄存器的数据通过SDO移入到从移位寄存器,同时从移位寄存器中的数据通过SDI移人到主移位寄存器中。8(16)个时钟脉冲过后,时钟停顿,主移位寄存器中的8(16)位数据全部移人到从移位寄存器中,随即又被自动装入从接收缓冲器中,从机接收缓冲器满标志位(BF)和中断标志位(SSPIF)置“1”。同理,从移位寄存器中的8位数据全部移入到主寄存器中,随即又被自动装入到主接收缓冲器中.主接收缓冲器满标志位(BF)和中断标志位(SSPIF)置“1”。主CPU检测到主接收缓冲器的满标志位或者中断标志位置1后,就可以读取接收缓冲器中的数据。同样,从CPU检测到从接收缓冲器满标志位或中断标志位置1后,就可以读取接收缓冲器中的数据,这样就完成了一次相互通信过程。这里设置dsPIC30F6014为主控制器,ISD4002为从器件,通过SPI口完成通信控制的过程。 4 dsPIC的SPI函数库     dsPIC30F6014提供了2个SPI接口模块,每个接口模块包括三个特殊功能寄存器和四个引脚。SPIxBUF是数据缓冲寄存器。需要注意的是,接收缓冲SPIxRBF和发送缓冲SPIxTBF共享同一个地址,即它们都是地址映射到SPIxBUF的。也就是说,当对接收或发送缓冲寄存器操作时,都只能对SPIxBUF进行操作,而不能直接对SPIxRBF或SPIxTBF进行操作。SPIxCON是控制寄存器,用来对sPI模块的操作模式等进行配置;SPIxSTAT是状态寄存器,用来标示SPI模块所处的状态。其模块框图如图1所示。     通过对控制寄存器的配置,可以将SPI模块设置为8位或16位模式、主模式或从模式、帧同步等多种操作模式,还可以对时钟边沿、时钟分频倍数等进行配置。这里使用了以dsPIC为主,ISD为从的主从模式。Microchip提供的外围接口库可以方便地完成这些配置工作。     dsPIC Language Tools Libraries是MictoChip公司提供给开发者的一套工具库,其中主要含3个子库.DSP库,提供常用的DSP函数;外围接口库,提供对dsPIC系列所有外围接口的驱动函数,包括SPI接口;标准C及数学函数库,可在Microchip的官方网站下载(www.microchip. com)。我们使用其中的外围接口库中的SPI库函数即可。SPI库中主要包括以下几个函数:     ①configIntSPIx SPI中断配置函数。该函数可以对sPI接口的中断使能位以及中断优先级进行配置,返回值为空。     ②CloseSPlx关闭SPI接口。     ③DataRdySPlx SPl接口数据就绪。该函数用来判断SPI接收缓冲区中是否有数据等待读出。若返回值为1,表示缓冲区中数据已经就绪,等待读出;若返回值为0,则标示缓冲区为空。     ④ReadSPIx读SPI接口缓冲区。     ⑤WriteSPIx向SPI接口发送缓冲区写数据。     ⑥OpenSPIx打开SPI接口。该函数包含2个参数:configl和config2。configl中包含对SPI接口操作模式的配置信息,将写入控制寄存器;config2中包含SPI的状态信息,将写入状态寄存器。该函数在打开SPI接口的同时完成对其的配置。     ⑦puasSPIx函数将一个字符串数据写入到发送缓冲区中。     ⑧getsSPIx函数将从接收缓冲区读人指定长度的字符串数据,并转存到指定的空间。     除了这8个函数以外,该库还提供了相应的宏指令完成同样的功能,可以在程序中方便地使用。   5 lSD4002     ISD4002工作于SPI串行接口。SPI协议是一个同步串行数据传输协议,协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作。对ISD4002而言,在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据.存下降沿将数据送至MISO引脚.协议具体内容如下:     ①所有串行数据传输开始于SS下降沿;     ②SS在传输期间必须保持为低电平,在两条指令之间保持为高电平;     ③数据在时钟上升沿移入,在下降沿移出;     ④SS变低,输入指令和地址之后,ISD才会开始录放动作;     ⑤指令格式是10位地址码加6位控制码;     ⑥ISD的任何操作(含快进)如果遇到EOM或OVF则产生一个中断,该中断状态在下一个SPI周期开始时被清除;     ⑦使用读指令会使中断状态为移出ISD的MISO引脚时,控制及地址数据也同步从MOSI移入;     ⑧所有操作在运行位(RUN)置1时开始,置0时结束;     ⑨所有指令都在SS上升沿开始执行。     其时序如图2所示。 对于ISD4002,器件延时TPUD(8kHz采样时,约为25 ms)后才能开始操作;因此,用户发完上电指令后,必须等待TPUD.才能发出一条操作指令。下面是典型的操作。     从00处发音,应遵循如下时序:     发POWERUP命令;     等待TPUD(上电延时);     发地址值为00的SFTPLAY命令;     发PLAY命令。     器件会从00地址开始放音,当出现EOM时,立即中断,停止放音。     如果从00处录音,则按以下时序;     发POWER UP命令;     等待TPUD(上电延时);     发POWER UP命令     等待2倍TPUD;     发地址值为00的SETREC命令;     发REC命令。     器件便从00地址开始录音,一直到出现OVF(存储器末尾)时,录音停止。其工作时序如图3所示。 6 电路设计     本电路采用dsPICC30F6014数字信号控制器,通过3个按键开关控制ISD4002录放音芯片的动作。S1、S2、S3分别接到控制器外部中断INTl、INT2、INT3上。当按下S1时,开始录音,再次按下S1时停止录音。如此反复即可实现多段录音。同理,按下S2时开始放音,再次按下S2是停止放音。如此反复顺序播放多段录音。按下S3关机。 (1)硬件电路设计     电路原理如图4所示。整个电路由语音录放电路、话筒输入电路、按键开关电路及LCD显示电路构成。由于本设计输出直接驱动普通耳机,经实验不需外部功放电路,直接利用ISD4002内部功放输出即可。ISD4002作为从机,其SPI接口的MOSI接控制器的SDO;MISO接控制器的SDI;SCLK接SCK;SS接控制器的SS即可。LCD用于人机交互的界面显示。 (2)软件设计     程序包括主程序以及几个子程序。主程序中,在完成初始化的工作之后,进入一个while循环,等待响应按键触发的中断,若有按键按下,则进入相应的中断服务程序。在按键S1的中断服务程序中,设置一个标志变量,Sl每按下一次,标志变量取反,用来控制录音及停止录音。同理,S2的中断服务程序中也设置一个标志变量,控制开始放音及停止放音。S3的中断服务程序中则发送Power-Down指令关机。程序清单中给出了主程序以及中断服务程序,另外包括LCD驱动程序以及dsPIC的SPI函数库等。(编者注:源程序见本刊网站www.dpi.com.cn。) 7 总 结     该电路易于实现,功能简单实用,可扩展性较好;输出声音清晰、自然。如要增加录音时间,可选用ISD4000系列的其他芯片,程序基本相同。另外,在设计过程中有以下几点事项需要注意:     ①在SPI的数据传输中,不同芯片所定义的传输顺序可能不同,因此要注意是先传高位还是先传低位。ISD4002要求先传高位数据,如果与主芯片所定义的顺序相反,则只要把指令码反过来传即可。     ②由于ISD4002要求在时钟前半个周期把数据放在传输线上,因此,在使用dsPIC的SPI函数库时需要注意SPI初始化。在本设计中,使用的配置为SPl—CKE—ON&CLK_P0L_ACTIVE_HIGH。     以上两点可能会帮助解决一些常见问题。

    时间:2011-12-14 关键词: spi 语音芯片 isd dsplc

  • 基于SPI实现dsPlC与ISD语音芯片的通信设计

     介绍dsPIc数字信号控制器以厦ISD4002语音芯片的功能特点;特别介绍dsPIC的SPl库函数的功能及使用,并给出一种简单的语音录放电路。具有低成本、易使用等特点,有较高的实用价值。 1 dsPlC系列的简单介绍     dsPIC系列是Microchip公司推出的新型16位高性能数字信号控制器。它结合了单片机的控制优点及数字信号处理器(DSP)的高速运算特性,为嵌入式系统提供了单一芯片解决方案。它继承了PlC单片机系列的哈佛总线结构和精简指令集(RISC)技术,以及寻址方式简单、运行速度快、功耗低、驱动能力强等优点,同时集成了主板级的DSP功能,能够提供强大的数字信号处理能力;此外,还提供了如UART、CAN、SPI等丰富的外围接口,可以方便地与其他设备进行通信互联。本文介绍使用dsPIC数字信号控制器的SPI接口与ISD语音芯片进行通信控制,使用的芯片型号为dsPIc30F6014。 2 ISD系列语音录放芯片     ISD系列语音芯片是美国ISD公司推出的产品。该系列芯片采用多电平直接模拟存储(Chip Corder)专利技术,声音不需要A/D转换和压缩,每个采样直接存储在片内的闪烁存储器中,避免了A/D转换的误差;能够真实、自然地还原语音、音乐及效果声;避免了一般固体录音电路量化和压缩造成的量化噪声和金属声。ISD4000系列采用CM0s技术,内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器、自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等,只需要很少的外围器件即可构成一个完整的语音录放系统。它的操作命令通过串行通信接口(SPI)或Microwire送入;采样频率可为4.O Hz、5.3 Hz、6.4 Hz、8.O Hz,频率越低,录放时间越长,但音质会有所下降;片内信息存于闪烁存储器中,可在断电情况下保存100年(典型值),反复录音10万次;器件工作电压3 v,工作电流25~30 mA,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品。本设计使用的芯片型号为ISD4002,单片录放时间为120 s。 3 SPI接口介绍     SPI是由美国摩托罗拉公司推出的一种同步串行传输规范,常作为单片机外设芯片串行扩展接口。SPI有4个引脚:SS(从器件选择线)、SDO(串行数据输出线)、SDI(串行数据输入线)和SCK(同步串行时钟线)。SPI可以用全双工通信方式同时发送和接收8(16)位数据,过程如下:主机启动发送过程,送出时钟脉冲信号,主移位寄存器的数据通过SDO移入到从移位寄存器,同时从移位寄存器中的数据通过SDI移人到主移位寄存器中。8(16)个时钟脉冲过后,时钟停顿,主移位寄存器中的8(16)位数据全部移人到从移位寄存器中,随即又被自动装入从接收缓冲器中,从机接收缓冲器满标志位(BF)和中断标志位(SSPIF)置“1”。同理,从移位寄存器中的8位数据全部移入到主寄存器中,随即又被自动装入到主接收缓冲器中.主接收缓冲器满标志位(BF)和中断标志位(SSPIF)置“1”。主CPU检测到主接收缓冲器的满标志位或者中断标志位置1后,就可以读取接收缓冲器中的数据。同样,从CPU检测到从接收缓冲器满标志位或中断标志位置1后,就可以读取接收缓冲器中的数据,这样就完成了一次相互通信过程。这里设置dsPIC30F6014为主控制器,ISD4002为从器件,通过SPI口完成通信控制的过程。 4 dsPIC的SPI函数库     dsPIC30F6014提供了2个SPI接口模块,每个接口模块包括三个特殊功能寄存器和四个引脚。SPIxBUF是数据缓冲寄存器。需要注意的是,接收缓冲SPIxRBF和发送缓冲SPIxTBF共享同一个地址,即它们都是地址映射到SPIxBUF的。也就是说,当对接收或发送缓冲寄存器操作时,都只能对SPIxBUF进行操作,而不能直接对SPIxRBF或SPIxTBF进行操作。SPIxCON是控制寄存器,用来对sPI模块的操作模式等进行配置;SPIxSTAT是状态寄存器,用来标示SPI模块所处的状态。其模块框图如图1所示。     通过对控制寄存器的配置,可以将SPI模块设置为8位或16位模式、主模式或从模式、帧同步等多种操作模式,还可以对时钟边沿、时钟分频倍数等进行配置。这里使用了以dsPIC为主,ISD为从的主从模式。Microchip提供的外围接口库可以方便地完成这些配置工作。     dsPIC Language Tools Libraries是MictoChip公司提供给开发者的一套工具库,其中主要含3个子库.DSP库,提供常用的DSP函数;外围接口库,提供对dsPIC系列所有外围接口的驱动函数,包括SPI接口;标准C及数学函数库,可在Microchip的官方网站下载(www.microchip. com)。我们使用其中的外围接口库中的SPI库函数即可。SPI库中主要包括以下几个函数:     ①configIntSPIx SPI中断配置函数。该函数可以对sPI接口的中断使能位以及中断优先级进行配置,返回值为空。     ②CloseSPlx关闭SPI接口。     ③DataRdySPlx SPl接口数据就绪。该函数用来判断SPI接收缓冲区中是否有数据等待读出。若返回值为1,表示缓冲区中数据已经就绪,等待读出;若返回值为0,则标示缓冲区为空。     ④ReadSPIx读SPI接口缓冲区。     ⑤WriteSPIx向SPI接口发送缓冲区写数据。     ⑥OpenSPIx打开SPI接口。该函数包含2个参数:configl和config2。configl中包含对SPI接口操作模式的配置信息,将写入控制寄存器;config2中包含SPI的状态信息,将写入状态寄存器。该函数在打开SPI接口的同时完成对其的配置。     ⑦puasSPIx函数将一个字符串数据写入到发送缓冲区中。     ⑧getsSPIx函数将从接收缓冲区读人指定长度的字符串数据,并转存到指定的空间。     除了这8个函数以外,该库还提供了相应的宏指令完成同样的功能,可以在程序中方便地使用。   5 lSD4002     ISD4002工作于SPI串行接口。SPI协议是一个同步串行数据传输协议,协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作。对ISD4002而言,在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据.存下降沿将数据送至MISO引脚.协议具体内容如下:     ①所有串行数据传输开始于SS下降沿;     ②SS在传输期间必须保持为低电平,在两条指令之间保持为高电平;     ③数据在时钟上升沿移入,在下降沿移出;     ④SS变低,输入指令和地址之后,ISD才会开始录放动作;     ⑤指令格式是10位地址码加6位控制码;     ⑥ISD的任何操作(含快进)如果遇到EOM或OVF则产生一个中断,该中断状态在下一个SPI周期开始时被清除;     ⑦使用读指令会使中断状态为移出ISD的MISO引脚时,控制及地址数据也同步从MOSI移入;     ⑧所有操作在运行位(RUN)置1时开始,置0时结束;     ⑨所有指令都在SS上升沿开始执行。     其时序如图2所示。 [!--empirenews.page--] 对于ISD4002,器件延时TPUD(8kHz采样时,约为25 ms)后才能开始操作;因此,用户发完上电指令后,必须等待TPUD.才能发出一条操作指令。下面是典型的操作。     从00处发音,应遵循如下时序:     发POWERUP命令;     等待TPUD(上电延时);     发地址值为00的SFTPLAY命令;     发PLAY命令。     器件会从00地址开始放音,当出现EOM时,立即中断,停止放音。     如果从00处录音,则按以下时序;     发POWER UP命令;     等待TPUD(上电延时);     发POWER UP命令     等待2倍TPUD;     发地址值为00的SETREC命令;     发REC命令。     器件便从00地址开始录音,一直到出现OVF(存储器末尾)时,录音停止。其工作时序如图3所示。 6 电路设计     本电路采用dsPICC30F6014数字信号控制器,通过3个按键开关控制ISD4002录放音芯片的动作。S1、S2、S3分别接到控制器外部中断INTl、INT2、INT3上。当按下S1时,开始录音,再次按下S1时停止录音。如此反复即可实现多段录音。同理,按下S2时开始放音,再次按下S2是停止放音。如此反复顺序播放多段录音。按下S3关机。 (1)硬件电路设计     电路原理如图4所示。整个电路由语音录放电路、话筒输入电路、按键开关电路及LCD显示电路构成。由于本设计输出直接驱动普通耳机,经实验不需外部功放电路,直接利用ISD4002内部功放输出即可。ISD4002作为从机,其SPI接口的MOSI接控制器的SDO;MISO接控制器的SDI;SCLK接SCK;SS接控制器的SS即可。LCD用于人机交互的界面显示。 (2)软件设计     程序包括主程序以及几个子程序。主程序中,在完成初始化的工作之后,进入一个while循环,等待响应按键触发的中断,若有按键按下,则进入相应的中断服务程序。在按键S1的中断服务程序中,设置一个标志变量,Sl每按下一次,标志变量取反,用来控制录音及停止录音。同理,S2的中断服务程序中也设置一个标志变量,控制开始放音及停止放音。S3的中断服务程序中则发送Power-Down指令关机。程序清单中给出了主程序以及中断服务程序,另外包括LCD驱动程序以及dsPIC的SPI函数库等。(编者注:源程序见本刊网站www.dpi.com.cn。) 7 总 结     该电路易于实现,功能简单实用,可扩展性较好;输出声音清晰、自然。如要增加录音时间,可选用ISD4000系列的其他芯片,程序基本相同。另外,在设计过程中有以下几点事项需要注意:     ①在SPI的数据传输中,不同芯片所定义的传输顺序可能不同,因此要注意是先传高位还是先传低位。ISD4002要求先传高位数据,如果与主芯片所定义的顺序相反,则只要把指令码反过来传即可。     ②由于ISD4002要求在时钟前半个周期把数据放在传输线上,因此,在使用dsPIC的SPI函数库时需要注意SPI初始化。在本设计中,使用的配置为SPl—CKE—ON&CLK_P0L_ACTIVE_HIGH。     以上两点可能会帮助解决一些常见问题。

    时间:2011-12-12 关键词: 通信 芯片 语音 spi 实现 电源技术解析 基于 设计 isd dsplc

  • ISD2500+ATmega8实现智能语音系统

    提出了一种利用ATmega8单片机对ISD2500系列语音芯片进行控制的智能语音系统,此系统使用灵活,易于功能升级,具有良好的应用前景。提供了硬件连接电路和关键源程序。   1 引言   随着半导体技术和计算机技术的飞速发展,语音技术也在不断取得突破,尤其是语音合成技术正在日臻完善,新型语音芯片不断涌现,美国ISD公司生产的 ISD2500系列语音芯片可以采用单芯片控制方式,也可以采用微处理器控制方式。   2 ISD2500系列语音芯片介绍   ISD2500系列语音芯片是一种高保真录放一体化的单片固态语音集成电路,采用了ISD公司的专利“直接模拟存储技术”,把模拟数据成功地存入半导体存储器中。这种突破性的EEPROM存储方法可以将模拟数据直接写入单个存储单元,而不需要A/D或D/A转换。这种技术产生的效果是:(1)比同等的数字方式增加了集成度;(2)模拟数据的存储是不挥发的。按录放时间的不同,ISD2500系列芯片可以分为ISD2560、2575、2590和25120 4种型号。   2.1 ISD2500的封装和引脚功能   ISD2500采用DIP-28封装,引脚排列如图1所示,引脚功能如表l所列。             2.2 工作模式   当最高位地址(MSB)A8、A9都为高电平时,地址端就作为操作模式选择端(高电平有效)。其工作模式如表2所示。        使用工作模式时需要注意两点:   (1)所有工作模式下的操作都是从O地址开始,以后的操作根据模式的不同,而从相应的地址开始工作。当电路中录音转放音或进入省电状态时,地址计数器复位为0。   (2)工作模式位不加锁定,可以在MSB地址位为高电平时,CE电平变低的任何时间执行工作模式操作。如果下一片选周期MSB地址位中有一个(或两个)变为低电平,则执行信息地址,即从该地址录音或放音,原来设定的工作模式状态丢失。3 ISD2500和单片机的接口和编程     ISD2500系列语音芯片结构简单、使用方便,可以构成简单的单芯片应用系统。但在很多场合下,由于语音数据的录/放需要由其他信号自动控制,因此单芯片的ISD2500并不能满足应用的要求,这时就必须采用微控制器的语音系统,将不同的工作模式组合起来,根据需要灵活的录制和播放多条信息。ISD2500可以与各种微控制器构成智能语音系统。本文采用 Atmel公司AVR系列单片机中的ATmega8为例与ISD2500构成一个基本电路,此电路为一硬件平台,可根据不同要求做相应扩展。   以放音过程为例,其操作过程如下:   (1)器件上电;   (2)PD端置低电平;   (3)输入放音起始地址;   (4)等待上电延迟(TPUD)后,使CE端由高变低,下降沿执行放音操作。此时器件不再影响地址端和录放控制端的再次跳变,注意在CE变低前的控制/地址建立时间(TSET)内,应保持上述引脚的稳定;   (5)在遇到EOM标志时,器件继续输出声音,当EOM脉冲(TEOM)结束时,放音停止。   录音操作与放音操作过程基本一致,不再赘述。   具体硬件连接电路如图2所示。其中S1为“录音”键,S2为“播放”键,S3为“段”操作键。   使用单片机对ISD2500进行控制时需注意以下几点:   (1)ISD2500系列地址建立时间(TSET)为300 ns,即应保证地址信号在CE下降沿之前有300 ns的时延。有些速度很快的单片机就需要加延时。   (2)ISD2500系列EOM脉冲宽度的典型值为12.5 ms,放音时可以用查询或外部中断的方式来检测EOM端的上升沿,因为只有当EOM端变为高电平后,CE信号才能开始下一个操作。其软件流程如图3所示。         关键源程序如下:                         4 结束语   试验证明,ISD2500系列语音芯片与ATmega8单片机配合使用收到了良好的使用效果。它可以非常轻松的进行扩展和移植,应用到机器人语音提示、飞机自动告警以及心电信号记录回放等系统中去,具有十分广阔的应用前景。

    时间:2011-09-22 关键词: 2500 智能语音 atmega isd

  • ISD2560级联录放3min语音电路

    ISD2560级联录放3min语音电路

    时间:2011-08-21 关键词: 2560 级联 isd 视频电路 3min

  • ISD1016A循环放音电路

    ISD1016A循环放音电路

    时间:2011-08-21 关键词: 循环 isd 1016 视频电路 1016a

  • ISD1016A录放语音电路

    ISD1016A录放语音电路

    时间:2011-08-21 关键词: isd 录放 1016 视频电路 1016a

  • ISD1016A单放音电路

    ISD1016A单放音电路

    时间:2011-08-21 关键词: isd 放音 1016 视频电路 1016a

  • 基于AT89S52和ISD1760的水闸语音报警系统设计

    摘要:为避免水闸附近渔船在水闸开闸放水时被上游的水冲走,设计出一种水闸语音报警系统。该系统基于单片机AT89S52和语音芯片ISD17 60,在开闸前10分钟,通过系统的通信模块接收远程水闸控制中心发送的指令,判断指令的种类,给予相应的报警提示,同时控制水闸上方的报警指示灯闪亮,通知水闸附近的船只迅速撤离到安全水域。在巢湖市裕溪水闸实际应用中,该系统能够稳定地工作,有效地减少了水闸附近渔船发生危险的事故数,达到了避免不必要的伤亡和损失的要求。 关键词:语音报警;ISD1760;AT89S52;水闸     随着水利管理现代化的提高,水闸远程自动化控制逐渐普及。由于闸室采用无人值守运行方式,水闸开闸放水时,存在下游渔船被放水冲击而翻船,上游船只被水流带人到闸孔中的安全隐患。     为了避免上述危险情况的发生,需要设计一个水闸开闸报警系统。传统的语音报警系统通过语音合成技术实现语音报警,但这样的报警系统实时性和可靠性较差,而且系统也比较复杂,不适用于对实时性和可靠性要求很高的水闸报警方面。现在市场上有很多报警系统,虽说性能较好,但其技术复杂,价格昂贵,且不易安装和操作,而现在的单片机技术比较成熟,价格也比较低,所以采用单片机的语音报警系统能够很好地平衡价格和性能,具有很高的实用性。因此本文提出了一种基于单片机和ISD1760的水闸语音报警系统,目标就是设计一种简单实用易于操作而且可靠性较高的以单片机为控制芯片的自动报警装置。     本系统具有录制和播放报警信息功能,在开闸前10分钟,通过通信模块接收远程水闸控制中心的报警命令,自动播放报警提示,同时控制水闸上方的报警指示灯闪亮,通知水闸附近的船只迅速撤离到安全水域。 1 系统组成     水闸语音报警系统利用单片机作为控制中心,由核心处理模块、通信模块、录放音模块、音频放大模块等组成,系统结构如图1所示。 2 系统硬件设计 2.1 核心处理模块     核心处理模块是水闸语音报警系统工作的核心,它不仅要对语音录放进行控制,还要向计算机发送开闸指令。核心处理模块主要由单片机,键盘,显示电路等组成。其中,单片机是核心处理模块的核心部分,其主要任务是配合软件来实现语音的录放功能、控制和调度其他模块正常工作、向水闸控制中心发送开闸指令等工作。从水闸语音报警系统功能需要、性价比、程序的数据量和接口电路等多方面考虑,本设计选用ATMEL公司的AT89S52单片机作为控制器的核心。     显示电路主要包括液晶显示和指示灯显示。本模块中为了体现系统友好的人机界面,便于查询时间,输入控制参数,本设计采用独立式键盘来进行系统控制参数修改,并通过LCD1602来显示。本设计中LCD1602主要显示以下几个部分:当前距离开闸所剩时间;当前语音芯片的工作状态:开闸倒计时时间的设置。     为了能够更有效地让附近水域的渔民注意到报警信息,在水闸上方高处设置一个大的指示灯,当开始语音报警或者人工示警时,指示灯闪亮,这样水闸附近水域的人都能看到指示灯在闪亮,就知道此时在报警通知他们迅速离开。 2.2 语音录放模块     语音信号是模拟量,语音芯片存储播放声音的基本方式为:声音-模拟量-A/D-存储-D/A-模拟量-播放,采用此方式的语音芯片外围电路比较复杂,声音质量也有一定的失真,不适用于对实时性和可靠性很高的水闸语音报警方面;而另一类语音芯片采用E2PROM存储方法,将模拟语音数据直接写入半导体存储单元中,不需要另加A/D和D/A变换电路,使用方便且语音质量很自然,语音芯片ISD1760就是这种芯片的典型代表。     ISD1700系列录放芯片是一种高集成度,高性能的芯片。它可以多段录音,采样率在4~12k间调节,供电范围可以在2.4~5.5V之间。  ISD1760系列录放芯片可工作于独立按键模式和SPI控制模式。芯片提供多项新功能,包括内置专利的多信息管理系统,新信息提示,双运作模式,以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等全方位整合系统功能。芯片内的存储管理系统可以管理多段语音,这样在独立按键模式下也能进行多段语音录放。录音数据存储在芯片的FLASH内,没有经过任何压缩,所以有较好的音质和断电存储。     语音录放电路如图2所示,语音录放模块电路采用按键工作模式,使得录放电路非常简单,且功能强大。不仅有录、放功能,还有语音擦除、音量控制、直通话音和复位等功能。按下REC键,REC管脚电平变低后开始录音,直到松开按键使电平拉高或芯片录满时结束。录音结束后,录音指针自动移向下一个有效地址。而放音指针则指向刚刚录完的那段语音地址,放音操作有两种模式:边沿触发和电平触发,都是由/PLAY管脚触发,在本设计中,放音操作采用电平放音模式,通过单片机控制PLAY管脚电平持续为低,芯片内所有语音信息播放出来,并且循环播放直到PLAY管脚电平拉高。     当水闸控制室无人监控时,通过ISD1760播放报警信息,通知周围渔船迅速撤离;当水闸控制室有人监控或者在危急情况下,通过ISD17 60的直通方式,直接进行人工喊话示警。语音报警和人工示警相结合,提高了语音报警系统的效率。 2.3 音频放大模块     在语音信号的传输过程中,尤其是在本系统中,需要将声音传播到一定距离之外的地方,往往会遇到噪声干扰信号太大淹没有用信号的现象。针对这种情况,采用了既能增大有用信号又能抑制噪声的语音放大电路来解决这一问题。     本设计中选用有源带通滤波电路和功率放大电路来实现音频的放大。符合一定指标(频率范围300~3 000 Hz,整个通带增益为8 dB)的有源带通滤波器非常适合语音增大,音频功率放大器LM386主要作用是向负载提供功率,使得输出功率尽可能的大,转换效率尽可能高,非线性失真尽可能小。基于音频功率放大器LM386的音频放大电路如图3所示。 2.4 通信模块     本系统需要传输信息的距离为500~1 000m,由于RS-232接口标准存在传输速率慢、传送距离短的缺点,很难满足系统的实时性要求和远距离传输的指标,所以采用RS-485接口,RS-485接口标准在通信速率、传输距离、多级连接等方面均有了非常大的提高,RS-485的标准传输距离可达1200m,能够满足本设计的要求。由于PC机不具备485接口,所以必须通过232/485转接设备连接到485总线。通过此通信模块,水闸语音报警系统可以接收水闸控制中心发送的指令,执行相关操作后开始语音报警:10分钟后,控制中心开闸放水。 2.5 水闸控制中心     本语音报警系统需要水闸控制中心的参与,才能发挥更好的作用。本系统中水闸控制中心所起的功能如下:在开闸前10分钟,水闸控制中心通过通信模块发送一个查询语音报警系统状态是否空闲的指令,如果报警系统处于空闲状态,则反馈给水闸控制中心一个空闲确认信号,控制中心接收到该回馈信号后发送指令,报警系统收到此命令后分析是什么指令。如果是报警信号,则调用报警函数,开始报警提示周围渔船离开,如果是直通信号,则进入直通语音方式进行人工喊话示警,如果是其他信号,则退出扫描,结束此次操作。上述报警和直通两种信号分别对应于水闸控制中心无人监控和有人监控情况下。如果执行的是上述两种指令,则10分钟后水闸控制中心开闸放水。 3 系统软件设计     水闸语音报警系统的软件设计是整个语音报警系统可靠运行的关键。硬件部分设计完成后,需要设计相应功能的软件,通过软硬件结合才能将该系统的功能完整的发挥出来。本设计中单片机主要负责数据的显示,判断,发送开闸指令以及对ISD1760语音芯片的控制,这些工作都需要相应的程序来实现。为了能够充分利用ISD1760语音芯片的功能,在录制声音前,要计算好每段语音的时间才能确定需要调用的延时程序。对系统初始化后,如果需要录制报警信息,则按下录音键,启动录音功能,录制所需要的语音报警信息,本系统中因为不需要经常录音,所以录音功能被独立出去。此处需要注意的是录音时间不能超过预先设定的每段语音的时间。当水闸控制室无人监控时,由水闸控制中心控制语音报警系统报警,调用报警函数播放报警信息3次;当水闸控制室有人监控或情况危急情况下,可以通过ISD1760的直通方式直接进行人工喊话示警。图4是水闸语音报警系统程序流程图。 4 结束语     此水闸语音报警系统经过调试使用,能够很好地应用于巢湖市裕溪水闸安全方面,有效地保证了裕溪水闸开闸放水时下游渔船的安全,减少了水闸附近渔船发生危险的事故数,从而避免不必要的伤亡和损失。该系统可以再增加一些功能,譬如结合电话机实现远程语音报警,结合Modem实现远程计算机监控,通过无线传输信息等;该水闸语音报警系统也可以经过改装,应用于油田、电信、电力等无人值守设备的故障报警。

    时间:2011-08-01 关键词: 89s s52 isd 1760

  • 新唐科技推出单芯片数字音频IC - ChipCorder® ISD2100

    21ic讯 新唐科技,宣布推出业界第一颗单芯片数字音频 IC - ChipCorder® ISD2100,协助工业与消费类产品制造商高效,快速的设计出具备音响级别的高音质数字语音或音乐播放产品。高度集成的 ISD2100 可降低产品整体成本,同时保留了可连接外部微控制器的灵活设计架构,内置数字音频解压缩模块与Flash储存模块,可播放最长 60秒的音频内容,还附有扬声器驱动装置及数字音频接口。此外,具有极低功耗(待机模式 < 1uA),又能轻松进行程序化的配置,同时大幅提升了音频信号的采样率(最高可达 32KHz) 和信噪比(SNR 60dB )。 优越的音质传承 ISD2100 融合了「集成与可编程」的特点,能协助设计人员开发出具有成本效益的解决方案,提供高音质数字音频提示(audio feedback)及声音标志(audio-logo),设计出与众不同的产品。目前已有从导航、雷达、汽车和免持系统等车载系统,到个人紧急通报与警告装置、仪测系统和贩卖机、医疗和工业用途等多个市场,采用此『audio-logo』强化品牌形象与识别度,并且由于该市场已有效传达出商品目标信息,而引起使用者不断增加对声音产生强烈感觉进而强化对商品记忆的需求。 此外,ISD2100可与触控感应器一起使用在工业和消费性产品上,该触控感应器能立即启ISD2100,在整个系统仍运作的情况下提供及时的警示或其它声音反馈。 「从推出 ChipCorder 系列开始,新唐科技即致力让设计人员彻底发挥创意和想象力,想象他们在语音/音频应用方面能达到的境界。」新唐(美洲)公司产品营销主管 Mike Luh 表示:「ISD2100 为业界第一颗真正的单芯片音响级 IC,其以更高的可编程能力、播放更纯净的音质,以及加入无与伦比的功能,强化了我们已经非常成功的 ChipCorder 产品线阵容,让我们能在多个市场推出具成本效益的产品。」 无需使用微控制器的整合式设计 新唐科技的研发人员开发出的ISD2100,为设计人员提供可在应用程序中播放长达 60秒数字音效的真正单芯片的解决方案,这正是传统的由微控制器、闪存、数字/模拟转换器、数字滤波器及扬声器驱动装置等外接组件所无法达到的目标。ISD2100拥有多项内存管理功能,无需使用微控制器即可进行程序化设定。 设计人员可运用 ISD2100 的可编程输入/输出口(GPIO),根据不同的指令宏组合来灵活启动多个内置声音文件。ISD2100 既能在出厂前预先进行编程操作,也能在生产制造时通过SPI接口进行编程操作。 ISD2100 使用的 20-pin QFN 环保包装,目前已开始量产。

    时间:2011-06-30 关键词: reg 2100 isd chipcorder

  • 基于ISD4004隐蔽化集群电台的通信模块设计与实现

    摘要:在单片机的统一控制下,将ISD系列语音录放芯片与集群手车台配合使用,从而以较低的成本实现了集群电台联络时的隐蔽化使用。 关键词:ISD4004;单片机;集群电台 0 引言     集群电台包括集群手台(对讲机)和集群车台,它们在党政机关、军队、警察以及工程建设中应用十分广泛,但是在实际使用中也存有一定局限。例如在一些特殊场合,如警察对犯罪分子开展秘密调查跟踪取证,或是工程人员在嘈杂的建筑工地指挥塔吊工作的时候,各类集群电台使用人员都可能遭遇到这类尴尬——即需要借助集群电台向相关人员汇报情况的时候,却不便发出声音或者因周边环境嘈杂造成无法正常通信。     通过调查走访,这类工作的共性通常是语义简单却需要反复说讲。例如警察在秘密调查取证中,经常会重复“嫌疑人出现,正常跟踪,嫌疑人停止了脚步,嫌疑人开始逃跑”等话语;工程人员则会始终重复“开始起吊、向左、向右、向前、向后、结束起吊”等简单信息。鉴于各单位的集群手台、车台已经大量投入使用,如果能够在上述各类集群电台上外接一套通用的控制通信模块,将能够在最低的成本增加中实现特殊情况的集群通信应用,从而进一步提高各单位集群通信系统的联络通信和指挥调度的效能。     本系统以单片机作为主要控制芯片,ISD4004作为语音录放芯片,配合相关外围电路和控制开关实现特殊场合下的隐蔽化通信。用户只需事先录制好所需语音,在工作时按下相应按钮,即可将该路话音由集群电台发出。各种集群手台车台,只要能够提供语音输入、语音输出、PPT和接地四条接线,都能够与该模块配套使用。 1 工作原理     系统主要分为两大部分。一是在使用前的语音输入部分。即用户可以根据自己的实际使用需求,按需进行录音。通过系统的外围按键,在按动录音按钮之后,单片机通过SPI串行输入,告诉ISD4004芯片进入录音模式和录音的起始地址。麦克风输入的声音经过过滤和放大输入到ISD4004,实现了录音。另外一个部分是在使用的过程中,当工作人员需要说话的时候,可以按动相应的按钮播放语音。当用户动作之后,单片机通过SPI串行输入,告诉ISD4004芯片进入放音模式和放音的起始地址。同时单片机触发集群电台的PPT控制引脚,实现语音由ISD4004芯片向集群电台的输入与转发。图1工作模式示意图 2 电路设计     本系统电路设计如图2、3、4所示。     当工作在语音输入模式时,按下录音按钮1,声音由麦克风输入,输入至三极管得到有效放大。再经过滤波输入至ISD4004的ANA IN+引脚中。ISD4004的语音信号由耦合电容输入,最大幅度为峰值32mV,耦合电容和本端的电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。此时,SS引脚与单片机P00引脚相连接,作为片选信号使用。MOSI(串行输入)引脚与单片机P01引脚相连接,单片机通过软件写入0xB0,即命令ISD4004工作在“从指定地址录音”状态,进行录音。录音完毕后,再次按下按钮1,将停止录音。     而当工作在按键转发模式的情况下,按下按钮2,声音将经由ISD4004的AUD OUT口输出,连接至集群电台的MIC输入信号线。其中可并联两个不同大小的电容(测试中选用2.2μf和22μf),用来分别过滤线路中的高频和低频噪声。MOSI(串行输入)引脚与单片机P01引脚相连接,单片机通过软件写入0xE0,即命令ISD4004工作在“从指定地址放音”状态,系统将根据按键,送入不同的放音起始地址。ISD4004将实现自动放音,直至遇到EOM。放音状态下单片机的P10口直接驱动集群电台的PPT输入信号,通过软件将P10置为低电平,实现集群电台的PPT功能和声音转发。值得注意的是,不同的集群手台MIC输入阻抗不同,必要时需要调整ISD4004的输出阻抗。 3 软件设计     程序设计如图5所示,ISD4004芯片在上电以后,将对芯片进行初始化。此时,STC89C52单片机将对外围连接的3×3控制矩阵进行按键检测,得到相应的两进制的数值。根据数值,单片机控制程序将自动判定是采取录音还是放音功能,并生成相应的语音起始地址。根据判定,单片机逐位地将SPI关键字写入MOSI引脚,即完成了单片机对于ISD4004的功能和起始地址的告知。在完成录音工作以后,ISD4004生成EOM中断。以后一旦放音遭遇到EOM时ISD4004将产生中断并输入至单片机外部中断INT0,回到起始点。     鉴于保证程序较好的可读性和可维护性,编程采用了C语言。几个主要子程序如下:     ISD4004 SPI写入子程序     4 调试环境     本系统调试的硬件环境为隐蔽化通信模块与MOTOROLfA的MTH850手台相配合。软件环境是采用了KEIL,C的编程环境和STC-ISP的单片机烧录程序。具体内容如下:     在硬件调试环境中,除了常规设置之外,还需要注意以下几个要点:     (1)集群手台中语音输入、语音输出、PPT和接地四条接线的选取。集群车台一般具备专用的数据接口,只要按照说明书就能够取出相应的信号引线,然而一般的集群手台不会具备明显的数据输入输出口,且各品牌的手台通常也采用不同的技术标准。但是无论是模拟集群手台或是数字集群手台,通常都具备了有线耳机麦克风接口。通过将该接线截断研究,可以得知其中四根导线的定义进而依次确定手台的语音输入、语音输出、PPT和接地四条接线的具体位置。     (2)集群手台的MIC接收灵敏度需要调整。所谓手台的MIC接收灵敏度是指手台的内置/外界麦克风在多少灵敏度下可打开工作。在灵敏度太低的情况下,将不能有效地触发起集群手台的PPT功能。经过实验证明,在通过手台耳机接口的情况下,如果需要触发起手台PPT功能,必须同时满足两个条件。一是外接PPT线需要置0(这个功能是通过C语言编程中的play()函数得以实现)。二是外界MIC线需有声音输入,即ISD40 04有声音输出。两个条件必须同时满足才能有效触发手台PPT功能。因此,在手台烧码软件里,可以适当提高MIC的接收灵敏度,避免因为灵敏度不够造成PPT无法触发的情况。     (3)输出音质的调整。语音输出部分,通常单一电容进行杂音滤波。经过实验,单一小电容的杂音滤波效果一般。因此通过将一大一小两个电容并联的方法,分别过滤声音输出过程中的高音部分杂波和低音部分杂波。本项目中,电容的选择分别是2.2μf/50V和22μf/35V。实验证明,通过两电容并联以后,有效地改善了本产品的话音输出质量。     (4)工作电源的落实。本系统中主要涉及到单片机的工作电压和ISD4004芯片的工作电压,它们分别为5V和3.3V。其中5V工作电压可通过4节1.3V可充电镍氢电池串联获得。经测试它的工作电压和工作时间满足日常要求。3.3V电压为ISD4004语音录放芯片专用。由于该芯片 包含了模拟量与数字信号的互换过程,因此对电源的要求较高。本系统采用HT7133稳压电源芯片,提供稳定的3.3V直流输出。当然在条件允许的情况下也可以选择3V工作电压的单片机以简化电路。     在软件调试过程中,有如下几个重点:     (1)通过调用at89x52.h函数库,实现了单片机的外部接口与内部实际地址的有效映射。此举极大地减轻了主函数和功能函数的编程复杂度,同时提高了程序的可读性和可维护性。     (2)通过有效设置单片机烧码程序,完成软件的编辑和烧录工作。在此项目中选用的软件是STC-ISP烧录软件,它是STC公司的单片机配合烧码软件。界面如图6所示。     在KEIL C中完成C编程并生成有效的HEX十六进制文件后,只要依次进行     MCU Type选择:选择相应的CPU类型,这里选STC89C52RC;     COM口选择:选择电脑对应的COM口;     波特率:最高115200,最低1200;     双倍速:选择12T/单倍速     其他选项默认即可。在完成选项设置后,选择“打开程序文件”后下载相应源程序,再点击“Download/下载”就完成了所有的单片机烧码工作。 5 结束语     本系统充分利用了各类集群手台的耳机麦克风一体化插孔,将ISD4004的高清晰语音录放和单片机控制功能相结合,成本较低,兼容性好,适用于各类模拟/数字集群设备的隐蔽化通信应用,可在特定的场合发挥出特殊作用。

    时间:2011-05-20 关键词: 通信 4004 isd 集群电台

  • 单片机控制下的ISD芯片内容复制电路的解决方案

    摘  要:针对ISD系列语音录放芯片内容复制难的问题,较为全面地给出了源芯片多信息段起始地址的获取方法,同时给出了一个单片机控制下的ISD芯片内容复制电路的解决方案。   1  引言   ISD系列语音芯片是美国ISD公司(于1998年底被台湾华邦兼并)推出的高品质随录随放型语音芯片。凭借该公司独有的模拟语音及多层式储存技术(analog speech & multilevel storage technology),ISD芯片将语音信号以模拟信号形态直接存储于非易失性多级存储阵列(一种E2PROM)里,使声音的存储与播放有别于一般电子合成语音,从而在录放过程中无需经过传统形式的A/D、D/A转换,进而更能达到原音重现的效果。同时,ISD芯片外围控制电路简单,控制信号与TTL电平兼容,易于与微处理器配合使用,具有抗断电功能,信息存放不易挥发,支持多次录放操作,可单独应用、多片级联,具有很好的使用灵活性。因此,ISD芯片可广泛应用于语音警报、信息提示、语音留言等消费性、通信及工业控制、智能仪表等产品中。   然而,由于ISD芯片是模拟与数字电路的结合,对其内部E2PROM中存放的电平信息不能像传统数字量存储器那样通过编程器读取,因此进行批量复制较为困难。同时,ISD芯片提供地址输入线,支持直接地址操作,可分段存储语音信息并精确控制语音的录放,这就使得批量复制的一致性问题也很突出。虽然通过专用ISD器件开发设备可以解决这些问题,但对于少量应用者,其成本偏高。因此,本文以ISD2532系列为例,给出了一种关于ISD系列语音芯片内容复制的简单解决方案。   本文第2部分简单分析了ISD2532语音芯片原理,第3部分详细叙述了ISD2532语音芯片内容复制的实现。   2  ISD2532语音芯片原理[1]   ISD2532是ISD系列单片语音录放集成电路的一种,录音时间为32s,采样频率为8KHz,可提供优于电话的音质,其内部结构如图1所示。   ISD2532工作在录音状态时,麦克风采集到的小信号从MIC进入,经前置放大后从ANA OUT(模拟量输出)输出,经过隔直电容后送入ANA IN(模拟量输入)。这种输入配置方式可以方便用户自行设计性能更加优良的前置放大器代替芯片内部已有的功能部件,另外ANA IN可作为线输入口(Line In),直接输入电声信号。进入ANA IN的信号经过放大器、自动增益控制(AGC)以及低通滤波器,将被调整到存储电路动态范围的最佳电平,最终将通过模拟收发器写入E2PROM中。在ISD2532的放音模式下,录入的模拟电压在采样时钟的控制下,顺序的从模拟存储阵列读出,并经输出通道上的平滑滤波器去掉采样频率分量后恢复出原始波形,送入多路器,以便与外界其他信号混合,而后送入功率放大器,并由SP+、SP-端输出,进而可直接驱动扬声器。   ISD2532的典型录放电路见图2,外围电路包括:麦克风、扬声器、开关和少数电阻、电容,以及常用5V电源。其基本控制过程极为简单。首先将PD调为低电平,使芯片上电准备工作,同时设置P/R电平(高电平为放音,低电平为录音);然后输入地址,制定录放操作的起始地址;最后使CE为低电平,即在其下降沿启动放音操作,在低电平状态启动录音操作。一般情况下,放音操作自动结束;当PD或CE变为高电平时,即刻停止录音操作。   ISD2532芯片可互斥工作于地址和模式两种方式,这取决于地址引脚最高两位的输入状态。当最高两位都为高电平时,其余地址引脚就作为操作模式选择端,芯片可按预设的多种模式进行录放,以便用最少的外围器件实现最多的功能。否则,所有地址引脚的输入均被解释为地址位,用作当前录放操作的起始地址。由此可见,ISD2532芯片中的9位地址最多只能提供384个地址。好在ISD器件中的E2PROM存储空间不是按字节编址的,而是以行为基本单位进行编址。ISD2532内部的256K E2PROM存储器被均匀地规划为320行,从0开始的每个地址指向其中的一行。ISD2532的录放时间是32s,因此它的地址分辨率为100ms。   ISD器件可以进行多段录放操作,每段称为一个信息段,占用一行或多行存储空间,其中存放音频数据和一个结束标志(EOM)。录音及放音功能均从设定的起始地址开始,录音结束时芯片内部自动在该段的结束位置插入一个EOM标志;而放音时遇到EOM标志即自动停止本段放音。   3  ISD2532芯片内容复制的实现   和数字存储器复制不同的是,ISD芯片中存储的是连续变化的声音模拟量,因而对于ISD芯片的内容复制标准可放宽到只要求根据存储信息回放的声音信息听起来相同即可。鉴于此,在控制源芯片放音的同时,让目的芯片录音可达到内容复制的目的,参见图3,在单片机控制下,向源芯片和目的芯片发出相同的起始地址,同时控制两个芯片的录放操作即可实现复制目标。   由于ISD芯片可以指定起始地址进行录放,所以,内容复制必须保证在相同的起始地址处,源芯片和新复制的芯片存储有听起来相同的声音信息。换句话说,复制过程必须保证两芯片中存储的信息段要实现地址对齐。因此,获取源芯片中所有信息段的起始地址对于完成内容复制任务是至关重要的。   3.1 源芯片地址信息获取   ISD芯片的地址引脚只能作为输入使用,因而在没有专业开发设备的情况下,其内部信息段的起始地址无法直接读出[2]。然而在一般情况下,为充分利用存储空间,芯片中第一个信息段的起始地址为0,并且上一段信息结束后的下一个地址就是当前段的起始地址。所以,对于ISD2532芯片,设第i信息段的起始地址为Add[i],并占Len[i]行存储空间,则有:   这样,要获得Add[i]就必须知道Len[i]。由于已知ISD2532的地址分辨率是100ms,所以第i信息段的时间长度应介于(Len[i]-1)x 100ms和Len[i] x 100ms。在源芯片播放时,通过捕捉其输出的EOM信号可以获知某个信息段的结束[2]。因此,通过对每个信息段的播放时间进行计时可确定该信息段占用的存储空间大小,从而可得每个信息段的起始地址。   在芯片中信息段不连续存储的情况下,我们不妨将第i信息段和第i+1信息段之间的空白行看为第i+1信息段的组成部分,这相当于第i+1段的前面部分记录了听不到声音的信息,并不影响听觉。另外,由于ISD芯片在播放过程中,输入地址保持不变,因此,如果源芯片所在系统电路便于测试,可直接通过测量的方法获得所有信息段的起始地址。   3.2 内容复制电路设计要点   ISD芯片内容复制电路如图4所示。图中略去电源、自动增益控制、XCLK等相关外围电路,这部分可参考图2。地址信号、控制信号和状态信号均为数字信号,可直接接至单片机(如MSC51系列)I/O端口,但考虑到有些单片机引脚的驱动能力有限,一般应加上拉电阻。例如,89C2051的P1口中的P1.0和P1.1是比较器端,没有内部上拉电阻,而P1口的其它端均有内部上拉,因此用P1口控制ISD芯片的地址线时,P1.0和P1.1两端应外接上拉电阻,否则地址控制会出错。   在图4的复制电路中,源芯片工作在放音状态,从SP+输出的声音波形经过分压电阻R和隔直电容C的简单调整,即可被送入目的芯片的ANA IN输入端,在录音过程中被存储在目的芯片的E2PROM中。   在单片机程序设计中,通常把源芯片中所有信息段的起始地址放在一张表中,这样可以通过查表指令获取起始地址,便于对每个信息段进行放音录音操作。同时,应该注意程序中的延时处理,通常在给出启动录放操作的CE低电平之前,应插入1~10ms的延时,以确保PD、P/R和地址信号稳定;在查询到源芯片有效的EOM输出状态时,考虑到ISD2532芯片的EOM低电平宽度为12.5ms,这里也应加入12ms左右的延时;最后,在进入另一次循环处理下一信息段的复制之前,应相应地加入一些延时,以确保芯片能稳定工作。   4  结束语   本文在介绍ISD2532语音芯片原理的基础上,针对ISD2532芯片内容复制的问题,较为全面地给出了源芯片多信息段起始地址的获取方法,同时给出了一个简单单片机控制下的ISD芯片内容复制电路的解决方案。在调整相关参数情况下,该方案可适用于处理原理相近的ISD系列芯片的复制拷贝问题。   由于 ISD芯片具有现场录音功能,ISD芯片在供电电源不稳定,特别是上、下电期间可能会出现误录音问题;同时,在允许用户自定义录音时可能存在录错音问题。针对以上问题,本文提出的内容复制电路也可作为一个模块嵌入到实际系统中,作为恢复原始录音的一种解决方案。    

    时间:2011-02-28 关键词: 芯片 单片机控制 电路 isd

  • ISD1200系列单片录放语音IC应用电路

    ISD1200系列单片录放语音IC应用电路

    时间:2011-02-21 关键词: 1200 isd 录放 音响电路 语音ic

  • 基于ISD1420的高响度语音电路设计

    介绍一种语音电路的设计,说明了设计原理及控制方法。该环节利用语音存储/再生芯片ISD1420、BTL功率放大电路及扬声器构成大功率语音电路,由单片机根据主控PLC的命令进行发声控制。   关键词:语音存储/再生芯片;BTL电路;单片机? Design of a High Volume Voice Circuit Based on ISD1420 LI Ping, LI Yarong, GUAN Tianmin? (Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China)?   Key words: voice record/playback chip; BTL circuit; single?chip computer 1系统构成   语音电路组成框图如图1所示。由PLC发布RS232电平信号,经电平转换后,为单片机AT89C51所接收。一方面控制语音芯片ISD1420放音,同时控制高亮度数码显示牌给出倒计时信号,为被训练人员提供提示。看门狗则保证该电路正常运行。 ? 2.1语音电路构成   根据训练要求,语音电路在起跑前10秒发出“长提示音”一声,然后每隔一秒发“短提示音”一声,计时回零时发“发令枪声”(发声规律可调)。   语音部分电路设计见图2。“提示音”与“起跑枪声”由语音存储/再生芯片ISD1420分段存储,ISD1420输出的音频信号经电容耦合到两片集成功率放大器TDA2003构成的BTL功放电路,最后由扬声器输出。MAX232将PLC送过来的RS?232电平信号转换成TTL电平并送到单片机AT89C51,AT89C51根据PLC的指令,通过P3.6控制ISD1420的放音,P3.2~P3.5用来调整放音地址。MAX813L则作为看门狗为单片机AT89C51提供上电复位和运行监控,由P3.7提供喂狗信号。   选用语音存储/再生芯片ISD1420。该电路采用EEPROM存储方法将模拟语音数据直接写入半导体存储单元中,具有音质自然、可反复录放、抗干扰、低功耗等许多优点。ISD1420放音时间为20秒;最多可分为160段,每段段长最少125ms;输入采样6.4kHz;100000次录音周期;5V单电源供电,放音电流15mA,维持电流0.5μA。完全满足设计需要。使用28引脚的DIP封装芯片,引脚功能见参考文献[5]。   地址引脚(A0~A7)有两个作用,取决于A7、A6的状态。当A7或A6有一个为“0”时,A0~A7解释为地址位,作为当前录放操作的起始地址。我们设计的电路使用了A0~A7的地址位功能。ISD1420的地址空间分配见表1。?     如图2所示,语音电路在现场使用时只受控放音,    AT89C51的P3.6控制,放音时间长短由P3.6低电平保持时间决定。放音地址则由P3.2~P3.5决定。P3.5=0为“提示音”地址;P3.5=1为“发令枪声”地址,P3.2~P3.4为地址微调。何时放音、放哪段声音、放多长时间均由PLC发布命令。 2.3BTL功放电路   起跑装置要求在无交流电源时,可用电瓶供电,所以电源设定为12V。由于在户外使用,要求发出的声音具有一定的响度,即要求语音电路有较大功率输出。ISD1420内部输出级带有放大器,其直接的扬声器驱动功率为12.2mW(16Ω负载),这距离我们的实际需要相差很大,因此后级功放必须保证能在低电压下输出大功率信号,以推动扬声器发声。   要在单电源低电压条件下输出大功率信号,功放电路选择桥接式无变压器输出电路(即BTL电路),其基本工作原理由图3所示的分立元件BTL电路简图说明。图中有四个输出管VT1~VT4,扬声器接在两个输出端之间。在输入信号u的正半周,VT1、VT4导通,VT2、VT3截止,输出电流如图中I1所示。在输入信号u的负半周,VT2、VT3导通,VT1、VT4截止,输出电流如图中I2所示。正、负半周,扬声器上的电位差方向相反,大小相等,都接近电源电压,所以对电源的利用率很高。理论上BTL电路效率可达78.5%。?   实际使用的电路如图2所示,两片10W集成功率放大器TDA2003接成BTL电路形式,通过电容与扬声器直接耦合,利用同时“推”“挽”的原理,扬声器上正弦波峰峰值电压近似为电源电压的两倍。输出基本能满足要求。 ?   AT89C51的软件设计相对简单。主要包括与PLC的串行通讯程序(12MHz晶振、4800波特率、八位异步方式),放音控制程序,显示控制程序及喂狗程序。由于都是常规的方法,这里不在赘述。?   本起跑训练装置的语音环节结构简单,成本较低,调整方便,可靠性高,实际使用证明能够满足场地自行车训练要求。通过适当调整,该环节可用于其他场地竞赛训练。同时,该设计也为智能仪器提供较大功率语音信号输出给出了有益的尝试。?

    时间:2011-01-09 关键词: 语音 电路设计 isd 1420

  • 基于ISD1760的智能语音计费显示系统设计

    0  引言 语音费额显示器是用于普通和高速公路收费车道向应缴费车辆和人员显示车型及收费金额等信息的一种机电设备。通常安装于收费车道出入口的侧部,可显示车型、金额、余额及汉字信息等,同时具有通行指示、语音提示等功能。本文以SST89V58单片机和语音芯片ISD1760为核心,给出了一种语音费额显示器的设计方法。 1  语音芯片ISDl760简介 ISDl760是华邦公司新推出的单片优质语音录放电路ISDl700系列芯片中的一款。该芯片可用来替代已经停产的ISD2560芯片。用户可利用振荡电阻来自已设定芯片的采样频率,从而决定芯片的录放时间(40~120 s)和录放音质(4~12kHz)。相比过去的ISD2560芯片,ISDl760在功能上集成了录放功能,并增加了一些更加人性化的提示功能以及对存储空间的精确操作功能,而且音质也有了明显的提高。 ISDl760芯片提供的多项新功能包括内置多信息管理系统、新信息提示(vAlert)、双运作模式(独立模式和SPI模式)以及可定制的信息操作指示音效等。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等全方位整合系统功能。此外,该芯片还具有专利技术的模拟处理存储方式,且录放音质极佳,背景噪音很小,语音内容保存时间长且不易丢失。非常适用于公路收费站和公交车等场合进行语音播报。 ISDl760有独立模式和SPI模式两种工作模式。本系统采用SPI工作模式,其中单片机为主机,ISDl760作为从机。主控单片机主要通过四线(SCLK,MOSI,MISO,/SS)SPI协议来与ISDl760挂行串行通信,而且几乎所有的操作都可以通过SPI协议来完成。 2  语音费额显示器的硬件设计 一个语音费额显示系统可由主控制模块、存储模块、语音模块、功放模块,串口通信模块、驱动模块和显示模块等模块组成,其主控系统框图如图1所示。费额显示器的通信命令来源于收费系统的车道控制计算机。计算机可将根据车型、轴载重量、行驶公里数、计费标准等数学计算公式得到的最终数据,通过串口发送给费额显示器的RS-232通信芯片,再由RS-232通信芯片将数据输入单片机进行处理。单片机处理后的数据可分两路输出,其中一路输出至解码、驱动芯片,以用于驱动数码管的费额显示;另一路则输出奎语音芯片,以用于进行同步语音报价。 由于本系统采用的是2MB的串行FLASH芯片SST25LF020A来存储字库内容,故可采用带有SPI接口的SST89V58单片机作为主控制芯片,并使用模拟SPI方式与ISD1760进行串行通信。 单片机上具有IO功能的四个管脚可分别与ISDl760上的SCLK、MOSI、MISO和SS连接;ISDl760的ROSC端可用一个80 kΩ的电阻接地,即设置的采样频率为8 kHz。该采样率下的最大录放音时间为60 s;SP+、SP-端外接TDA2009A组成的功率放大电路可实现播报语音的音量控制。TDA2009A是双路音频功率放大器,它具有过热保护电路,而且外接元件少,安装简单。 费额显示器的语音播报内容主要包括播报欢迎词、车型、收费金额、车重、警报音等。本系统使用ISD1700语音编程拷贝机将录制好的语音分段录制到语音芯片中。另外,通过语音编程拷贝机也可以很方便地读取每段语音信息的开始和结束地址,并可进行多片芯片语音信息的拷贝。 在语音录制过程中,需要注意的问题首先是在烧录语音前应检查电脑声卡驱动,应保证有驱动并且最新,最好将声卡声音输出设置中的喇叭组态设置为耳机,输出音量大小设置到三分之二的状态;其次是在烧录语音时,电脑除了运行烧录语音的程序外,将其它的应用软件(如杀毒软件等)关闭,以保证没有噪音混入;最后,在烧录语音芯片结束后,可循环播放试听一下,如果对音质不满意,可使用Goldwave或者Adobe Audition等音频编辑软件再对语音文件进行编辑,已达到满意的效果。 3  软件程序设计 语音费额显示器的系统软件要实现的任务是处理收费亭中收费计算机发送的串行通信数据,完成相应的显示功能并进行语音播报。其中的语音处理程序主要判断是否需要播报语音信息,以及找到相应语音信息的存储地址,播报制定段语音。其系统程序流程图如图2所示。下面是模拟SPI发送数据子程序和播放制定地址段的子程序:     4 结束语 本系统采用单片机的IO口来模拟SPI接口以对ISDl760进行控制,适用于大多数的单片机与ISDl760进行通信。在实际应用中,模拟元件fAGC电阻和电容、耦合电容等)要尽量靠近ISD器件,元件的引脚要短,应把模拟和数字电源引脚都接到电源端,并在这两个电源端口添加高频去耦电容,且其等效串联电阻要小,同时,电源本身一定不能有噪声。

    时间:2010-09-27 关键词: 计费 智能语音 isd 1760

  • 基于ISD4004单片机的火车站自动语音播报系统

      笔者成功应用ISD4004和AT89C51单片机设计了火车站信号自动语音播报系统,通过对火车站铁路线的上行和下行控制、车辆调度、系统主副电源的启用等多路信号进行检测并采集,根据安全隐患的防范要求,由单片机控制查询安全警示语音信息并播报,实现安全操作提示及报警。系统在火车站信号室控制台上安装使用,运行稳定,信号播报准确,取得了很好的效果。   1 硬件电路设计   系统硬件电路设计原理框图见图1,由微控制器AT89C51、ISD4004语音电路、音频功率放大电路、可编程并行接口8255、光电隔离、电平转换、信号输入接口、系统时钟、复位及键盘等单元电路组成。        1.1 ISD4004的特性   ISD4004系列语音存储芯片采用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,内置微控制器串行通信接口。芯片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)送人。外部的音源信号在芯片内采用多电平直接模拟量存储技术,信息可进行多段处理,每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声。存于片内闪烁存贮器中的信息,可在断电情况下保存100年。芯片工作电压为3 V,工作电流为25~30 mA,维持电流1μA,不耗电,单片录放时间8~16 min,可反复录音10万次。   1.2 ISD4004的引脚及封装形式   ISD4004采用28脚的SOIC封装,其引脚排列如图2所示。        1.3 ISD4004与AT89C51单片机的接口   ISD4004工作于SPI串行接口,按照同步串行数据传输的SPI协议,所有串行数据传输开始于单片机主控器发送给ISD4004的片选信号SS下降沿。SS在传输期间必须保持为低电平,在两条指令之间则保持为高电平。来自串行数据输入端MOSI引脚的数据在串行同步时钟上升沿被锁存,对ISD4004串行数据输出端MISO引脚的数据在SCLK的下降沿被移出。ISD4004的任何一个录音和放音操作(含快进),都是按分段地址进行的,每段包含若干行,每行相当于存储单元,在行地址时钟信号RAC的控制下进行录放信息的存储管理。RAC信号周期为200 ms,高电平占空比为3/4。当录音和放音操作到内部存储单元地址的末尾时,会产生一个OVF或EOM结束标志信号,如果遇到EOM或OVF,则产生一个低电平有效的INT中断信号,该中断状态在下一个SPI周期开始时被清除。ISD4004与AT89C51单片机连接如图3所示。        ISD4004的片选信号SS引脚与AT89C51单片机的I/O口P1.0连接,由程序指令产生有效的低电平信号。串行数据输入MOSI引脚和串行数据输出MISO引脚分别与P1.1和P1.3连接,串行收发的数据信息在程序指令的控制下,由片内移位寄存器锁存,其同步时钟信号SCLK由单片机P1.2控制。行地址时钟RAC和中断请求信号INT分别与P3.2(INT1)和P3.3(INTO)连接。   1.4 音频输出   系统信号所对应的提示语音,如“上行列车开过来了,区间占用”、“请求上行发车,信号开放”等信息,已通过专用设备按地址分段固化到ISD4004内部E2PROM的存储单元。在程序控制下,相应的语音信号由ISD4004的13脚(AUOUT)输出,经耦合电容C4和音量控制电位器RW,送入低噪声功率放大集成电路进行放大,推动扬声器发声。为使输出语音噪声达到最小,系统的模拟地和数字地分开走线,尽可能在靠近供电端处相连,并且分别引到ISD4004芯片的VSSA和VSSD管脚上,退耦电容也应尽量靠近芯片。   1.5 I/O口的扩展   系统36路信号要经微控制器处理,至少要36个I/O口线才能满足需求,靠AT89C51剩余的I/O口显然是不够的,必须进行I/O口的扩展。系统采用可编程序并行输入输出接口芯片8255扩展不足的I/O口,具体硬件连接见图4。8255是微处理器扩展系统所用的标准外围并行接口电路,采用NMOS工艺制造,40脚双列直插式DIP封装形式。8255与外部设备交换信息通过A口、B口、c口的24条I/O线来完成的,每个口都是8位。其中C口又分为上C口(PC7~PC4高4位)和下C口(PC3~PC0低4位)。可通过编程的方法来规定端口的工作方式为输入,在主控程序初始化时完成。8255片选信号由P1.4完成,地址总线A0和A1通过地址锁存器74LS373锁定。        1.6 信号变换   系统信号取自车站信号室控制继电器的触点,主要是交流24 V的开关量信号,必须将其转换为单片机系统可以匹配的TTL电平,也就是将交流24 V变换为直流5 V,其信号电平变换电路如图5所示。交流信号由二极管D32整流,电容C32滤波,经限流电阻R32输入光电耦合器4N25,经内部发光管和光敏接收管有效实现光电转换,同时将外部信号的电气网络与单片机控制系统隔离开来,提高系统的可靠性和抗干扰能力。变换后输出的信号是低电平,为保持输入信号和输出信号电平同步,后级加反相器,输出标准的TTL 5 V信号,送往并行接口8255。        2 软件总体设计   系统软件设计直接影响到系统的整体性能。软件主要功能是通过对铁路信号进行实时查询,准确判断信号是否有效,并可靠查找信号所对应的语音存储地址,取出信息进行实时播报。软件程序包括主控程序、信号查询程序、语音播报程序、数据传送程序、ISD4004的上电和掉电程序。程序中多次使用延时子程序,由于结构简单、通用性强、本文不再阐述。   2.1 主控程序   主控程序流程见图6,系统上电时要进行初始化,完成对I/O口、信号单元及信号标志位的清零和ISD4004及8255的初始化设置,并完成在系统上电时自检和产品信息广告的的语音播报。然后进入信号的查询和语音播报的循环控制流程。为了防止系统误报、漏报或连报,在程序设计时充分考虑这方面的因素,如采用信号延时防抖判定,信号电平的高低交错标志判断及信号单元地址查表等方法,提高系统的可靠性。   2.2 信号查询子程序   信号查询子程序的流程见图7,系统30多路信号分别占用AT89C51单片机的部分I/O线和可编程接口8255的A、B、C口24路输入线。程序对多路信号进行逐一查询,并对到来的有效信号进行分单元标记储存,以便将参数传递给主控程序。        2.3 语音播报子程序   ISD4004芯片所有操作必须由微控制器控制的操作命令,通过串行通信协议SPI接口送入。SPI控制寄存器控制芯片的录放音、信息检索、上电、掉电、开始和停止等功能,由软件编程指令改变SPI控制寄存器的控制位来实现,SPI控制寄存器的控制位如图8所示,指令格式是:8位控制码+16位地址码。ISD的任何操作在运行位C4置1时开始,置0时结束,如果遇到EOM或OVF,则产生一个中断,使用“读”指令使中断状态位移出ISD的MISO引脚时,控制及地址数据也同步从MOSI端移入。因此要注意移入的数据是否与器件当前进行的操作兼容。当然,也允许在一个SPI周期里,同时执行读状态和开始新的操作(即新移入的数据与器件当前的操作可以不兼容)。        语音播报子程序,要严格按照以上ISD4004的要求编程,其流程见图9。系统确认当前播报信号有效时,通过查找语音存放地址,得到16位的播报地址。首先要调用上电子程序,送上电指令,然后等待约25μs的延迟,再传送16位放音起始地址参数和8位从指定地址开始放音的指令,分别调用数据发送子程序,完成信息的播报。        2.4 数据发送子程序   数据发送子程序流程图见图1O,主要将16位放音地址和8位功能控制指令数据按照SPI协议标准,在串行时钟同步下传送到ISD4004的MOSI。   2.5 上电、掉电子程序   ISD4004可实现电源操作模式的管理,通过指令编程完成上电和掉电的操作,其程序流程图见图11和图12。芯片掉电后进入低功耗状态,耗电电流1μA左右,只有在上电操作完成后芯片才能正常工作。        3 结 语   阐述了基于ISD4004芯片设计的单片机控制语音播报系统在火车站信号控制室实际应用的一个事例,主要介绍了系统软、硬件的设计方法,其目的就在于提供一种多路工业过程控制在线语音提示或报警的微机控制模块,可以稍加改造,方便地与常规工业控制系统或设备配合使用,甚至还可以方便地与复杂系统和DCS系统配合使用,完成各种工业控制和监测系统的工作状态报警和操作提示。

    时间:2010-08-24 关键词: 单片机 火车 4004 isd

首页  上一页  1 2 下一页 尾页
发布文章

技术子站

更多

项目外包