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一種基于單片機控制的ISD4004語音芯片應用電路
馮志慧 許利軍 薛鵬濤 翁梅 余華 周志強
feng zhi hui xv li jun xue peng tao weng mei yu hua zhou zhi qiang
摘要：ISD4004語音系列芯片是美國ISD公司推出的產品，具有多次重復錄放，存儲時間長，使用時不需擴充存儲器，所需外圍電路簡單等特點。本文將結合ISD4004芯片在語音報站器中的一個實際應用，對其功能和使用方法做一簡單介紹，從而使讀者對ISD4004系列語音芯片的使用有個初步的了解。
關鍵字：1SD4004 單片機89C52
中圖分類號：TP302.7 文獻標識碼：B
An Application Circuit of Phonetic Chip ISD4004 Based on the
Control of Single Board Computer
Abstract:ISD4004 is a phonetic chip produced by ISD company of America. It has many advantages including recording and playing for many times , using without expansion of the storage. The assistant circuit that the chip needs is simple and the time that the chip can store is long. Combining with the actual application of ISD4004 chip in phonetic machine for station reporting, this paper introduce simply about the function and method of using. It is helpful for reader to understand the application of phonetic chip ISD4004. Keywords: ISD4004 phonetic chip 89C52 singlechip
1 前言
ISD4004語音芯片是由美國ISD公司推出不久的新產品。關于該語音芯片的
引腳說明以及內部電路等，因為很容易在ISD公司提供的芯片資料中查到，筆者就不在本文作過多的描述。只簡單對其特點做一介紹。
與普通的錄音/重放芯片相比，ISD4004具有如下特點：首先是記錄聲音沒有段長度限制，并且聲音記錄不需要A/D轉換和壓縮。其次，快速閃存作為存儲介質，無需電源可保存數據長達100年，重復記錄10000次以上。此外，ISD4004具有記錄時間長（可達16分鐘，本文采用的為8分鐘的ISD4004語音芯片）的優點。最后，ISD4004開發應用具有所需外圍電路簡單的優點，這一點從本文介紹的其在語音報站器中的實際應用中可以體會到。
2 硬件電路設計
在目前市場上流通的語音報站器，大多采用的不是ISD4004系列的芯片。這固然由于ISD4004推出不久以及其價格偏高有關。但隨著ISD4004應用的增多以及價格的回落，再加上ISD4004系列芯片本身又具有的多次重復錄放、自帶存儲器、使用簡單等優點。可以相信，在語音報站器中采用ISD4004系列語音芯片也是完全可行的。筆者設計了該裝置的硬件電路并進行了上車調試，取得了較為滿意的效果。
本文討論的語音報站器主要是指裝在車上的放音電路，不包含錄音電路，在實際應用中由錄音電路完成報站內容的錄音工作，并存儲到語音芯片中。本文主要結合ISD4004在放音電路中的使用來介紹ISD4004的典型應用。 2.1 硬件電路圖
本文討論的報站器主電路主要由單片機89C52和ISD4004構成。該系統的硬
var script = document.createElement('script'); script.src = 'http://static.pay.baidu.com/resource/baichuan/ns.js'; document.body.appendChild(script); 本系統可以主要分為三部分。單片機控制部分、放音部分和顯示部分。本文的顯示電路采用的是通過P3.0，P3.1控制的兩個7段數碼管的靜態顯示，在此不作詳細介紹。控制部分則主要由單片機89C52構成，包含必要的按鍵電路、復位電路和看門狗電路等外圍電路。放音部分主要由ISD4004構成，包含配套的變壓電路，功放電路等。
從圖中可以看出89C52和ISD4004之間的連接較少，單片機的P1.0－P1.3引腳接按鍵，控制報站器工作過程中的放音與否和放音內容。P1.6接ISD4004的片選引腳/SS，控制ISD4004的選通與否。P1.7接ISD4004的串行輸入引腳
1
2
3
3
2
1
Y112.000MHZ
C120p
C2
20p
P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56
P1.67P1.78
P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11
P3.2(/INT0)12P3.3(/INT1)13
P3.4(T0)14P3.5(T1)15
P3.6(/WR)16
P3.7(/RD)17
XTAL118XTAL219
RST/VPD9
VSS20
VCC40
P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732/EA(VPP)31ALE(/PROG)30/PSEN29P2.728P2.627P2.526P2.425P2.324P2.223P2.122P2.021
U1
89C52
1234567
J1
10K
K1
K2K3K4K5TXDRXDINSIDEOUTSIDEVCCVCC
SSMISCLRSETTIMEINT
2344
32AMCAP14
AUDOUT13VSSA12VSSA11NC10NC9NC8NC7NC6NC5VSSD4MISO3MOSI2/ss1NC
15
NC19NC20NC21NC22NANIN+17NANIN-16VSSA23RAC24/INT25XCLK26VCCA18VCCD27SCLK28isd4004
U2V3
SSMI
SCLC31.0uf
C4
I.0UF
INPUT
INT
VIN
3
ADJ
1
OUT
2
U3LM317
R8200
VCC
V3
R5330
C25220ufC130.1ufC140.1uf
圖1
MOSI，從該引腳讀入放音的地址。P3.0，P3.1控制外圍顯示電路，在報站器工作過程中顯示出當前的站號。P3.2和P3.3分別接ISD4004的串行時鐘引腳SCLK和中斷引腳/INT。對于ISD4004芯片所需要的連接還有音頻信號輸出引腳
AUDOUT，該引腳通過一個濾波電容與揚聲器連接，AMCAP為自動靜音端，使
用時通過一個電容接地。此外由于ISD4004的工作電壓為3伏，而單片機所需供電電壓為5伏，因此需要采用變壓電路得到3伏電壓供ISD4004使用。
var script = document.createElement('script'); script.src = 'http://static.pay.baidu.com/resource/baichuan/ns.js'; document.body.appendChild(sc3.2 程序工作思想
電路上電后，程序首先完成程序的初始化，隨后查詢按鍵狀態，進入系統待機狀態。如果有按鍵按下，則轉去執行該按鍵指向的工作程序。按鍵包括放音鍵，停止鍵，加一，減一鍵以及特殊語鍵。在待機狀態下，如果放音鍵首次被按下，程序將首先判斷是去還是回（公交車路徑一般是既去又回的），并點亮相應的指示燈。自動讀出第一站的放音內容，站號顯示1。如果不是首次按下，程序則首先判斷當前站號，并以該站號為依據獲得存放該站放音內容的首地址。調用放音子程序，讀入前面獲得的本站放音內容首地址，開始放音。每一句放音完畢后，ISD4004的中斷引腳（25腳）會自動送一低電平信號。在硬件設計中，該引腳與單片機的P3.3連接。因此，會引起一次中斷，在中斷子程序中會有一個計數器記錄中斷次數，從而判斷何時一站結束，站號加一并刷新顯示。加一鍵按下后則
N Y
Y
Y
Y
Y
N
N
N
N 上電
初始化 按鍵查詢 執行放音鍵 對應子程序
放音鍵按下？
加一鍵按下？ 特殊語鍵按下？ 停止鍵按下？ 減一鍵按下？
執行加一鍵 對應子程序
執行減一鍵 對應子程序
執行特殊語鍵
對應子程序 執行停止鍵
對應子程序
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使程序放音內容轉向下一站，減一鍵則使程序放音內容轉向上一站，相應的站號顯示也將隨之刷新。特殊語鍵按下后，程序轉向執行特殊語放音（譬如拐彎請注意等語句）。停止鍵被按下將中止當前的放音狀態。 3.3 部分工作子程序
為了便于讀者對ISD4004應用的理解，本文給出了部分操作程序。
該部分程序主要完成放音操作，把獲得的放音內容的地址送到ISD4004中，完成放音。下面給出的就是放音部分程序。放音子程序： PLAY:
ACALL POWERUP ;上電子程序
ACALL DELAY25 ;延遲子程序，至少延遲25ms CLR P1.6 ;選中ISD4004
MOV PLAY2,#11100000B ;存放SETPLAY命令 MOV A,PLAY0 ;送放音地址低8位 ACALL SEND ;調用送地址子程序 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: ;送上電指令子程序
MOV POWING,#00100000B ;送入語音芯片上電信號 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 ;時鐘下降 RRC A
MOV MOSI,C ;輸出1位 NOP NOP NOP
SETB P3.2 ;時鐘上升沿到 NOP NOP NOP
DJNZ R1,OUTBIT1 RET
3.4 編程以及調試時要注意的一些問題
在放音程序中，要嚴格按照ISD4004的要求編程。首先要送上電指令，然后等待25毫秒的延遲，再送16位放音起始地址，最后送8位的開始放音指令。
在放音電路的調試過程中，首先測量ISD4004的工作電壓是否3伏，如果是則進入下級調試。再看是否可以送入放音地址，對此可以測量AUDOUT引腳的電壓，若為1.2伏則說明可以讀入放音地址。隨后測量是否能夠放音，可以測量AUDOUT引腳電壓，若為1.2伏，則說明ISD4004芯片工作正常，應該可以放音。如果還沒有聽到放音，則可以調試后級放音電路，看是否后級電路的 結束語
本文通過對ISD4004語音芯片在語音報站器中的一個實際應用的簡單介紹，使讀者熟悉了1SD4004的基本應用。同時本文介紹的報站器電路已經經過上車實驗調試，能夠可靠穩定工作。
參考文獻
1 李華 《MCS-51系列單片機實用接口技術》 北京航空航天大學出版社 1993年 2 薛鈞義 張彥斌 《MCS-51/96系列單片微型計算機及其應用》 西安交通大學出版社 1997年第2版 3 王振紅 李洋 郝承祥 《ISD4004語音芯片的工作原理及其在智能控制系統中的應用》 電子器件 2002年3月第25卷第1期
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