一种基于单片机控制的ISD4004语音芯片应用电路

1一种基于单片机控制的ISD4004语音芯片应用电路冯志慧许利军薛鹏涛翁梅余华周志强fengzhihuixvlijunxuepengtaowengmeiyuhuazhouzhiqiang摘要：ISD4004语音系列芯片是美国ISD公司推出的产品，具有多次重复录放，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。本文将结合ISD4004芯片在语音报站器中的一个实际应用，对其功能和使用方法做一简单介绍，从而使读者对ISD4004系列语音芯片的使用有个初步的了解。关键字：1SD4004单片机89C52中图分类号：TP302.7文献标识码：BAnApplicationCircuitofPhoneticChipISD4004BasedontheControlofSingleBoardComputerAbstract:ISD4004isaphoneticchipproducedbyISDcompanyofAmerica.Ithasmanyadvantagesincludingrecordingandplayingformanytimes,usingwithoutexpansionofthestorage.Theassistantcircuitthatthechipneedsissimpleandthetimethatthechipcanstoreislong.CombiningwiththeactualapplicationofISD4004chipinphoneticmachineforstationreporting,thispaperintroducesimplyaboutthefunctionandmethodofusing.ItishelpfulforreadertounderstandtheapplicationofphoneticchipISD4004.Keywords:ISD4004phoneticchip;89C52singlechip1前言ISD4004语音芯片是由美国ISD公司推出不久的新产品。关于该语音芯片的引脚说明以及内部电路等，因为很容易在ISD公司提供的芯片资料中查到，笔者就不在本文作过多的描述。只简单对其特点做一介绍。与普通的录音/重放芯片相比，ISD4004具有如下特点：首先是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，快速闪存作为存储介质，无需电源可保存数据长达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中可以体会到。2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2件电路连接如图1所示：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123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:15-Dec-2002SheetofFile:F:\改进版\zjh3.DdbDrawnBy:Y112.000MHZC120pC220pP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(/INT0)12P3.3(/INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(/WR)16P3.7(/RD)17XTAL118XTAL219RST/VPD9VSS20VCC40P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732/EA(VPP)31ALE(/PROG)30/PSEN29P2.728P2.627P2.526P2.425P2.324P2.223P2.122P2.021U189C521234567J110KK1K2K3K4K5TXDRXDINSIDEOUTSIDEVCCVCCSSMISCLRSETTIMEINT123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:15-Dec-2002SheetofFile:F:\改进版\zjh3.DdbDrawnBy:AMCAP14AUDOUT13VSSA12VSSA11NC10NC9NC8NC7NC6NC5VSSD4MISO3MOSI2/ss1NC15NC19NC20NC21NC22NANIN+17NANIN-16VSSA23RAC24/INT25XCLK26VCCA18VCCD27SCLK28isd4004U2V3SSMISCLC31.0ufC4I.0UFINPUTINTVIN3ADJ1OUT2U3LM317R8200VCCV3R5330C25220ufC130.1ufC140.1uf图1MOSI，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。33软件设计3.1程序流程图如图2所示：图23.2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NYYYYYNNNN上电初始化按键查询执行放音键对应子程序放音键按下？加一键按下？特殊语键按下？停止键按下？减一键按下？执行加一键对应子程序执行减一键对应子程序执行特殊语键对应子程序执行停止键对应子程序4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:ACALLPOWERUP;上电子程序ACALLDELAY25;延迟子程序，至少延迟25msCLRP1.6;选中ISD4004MOVPLAY2,#11100000B;存放SETPLAY命令MOVA,PLAY0;送放音地址低8位ACALLSEND;调用送地址子程序MOVA,PLAY1;送放音地址高8位ACALLSENDMOVA,PLAY2;送SETPLAY命令ACALLSENDSETBP1.6CLRP1.6MOVPLAYING,#11110000B;送入放音指令MOVA,PLAYINGACALLSENDSETBP1.6RETPOWERUP:;送上电指令子程序MOVPOWING,#00100000B;送入语音芯片上电信号MOVA,POWUPINGCLRP1.6ACALLSENDSETBP1.6RETSEND:;向ISD4004送指令，地址等的子程序CLRMOSICLRP3.2MOVR1,#8OUTBIT1:CLRP3.2;时钟下降RRCAMOVMOSI,C;输出1位NOPNOPNOPSETBP3.2;时钟上升沿到NOPNOPNOPDJNZR1,OUTBIT1RET3.4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。54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。参考文献1李华《MCS-51系列单片机实用接口技术》北京航空航天大学出版社1993年2薛钧义张彦斌《MCS-51/96系列单片微型计算机及其应用》西安交通大学出版社1997年第2版3王振红李洋郝承祥《ISD4004语音芯片的工作原理及其在智能控制系统中的应用》电子器件2002年3月第25卷第1期