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ISD4004語音芯片在語音報站器中的應用
摘要：ＩＳＤ４００４語音系列芯片是美國ＩＳＤ公司推出的產品，具有可多次重復錄放、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。介紹了ＩＳＤ４００４芯片在語音報站器中的一個實際應用，并說明了其功能和使用方法，從而使讀者對ＩＳＤ４００４系列語音芯片的使用有個初步的了解。關鍵詞：ISD4004單片機語音報站器
ＩＳＤ４００４語音芯片是由美國ＩＳＤ公司推出的新產品。關于該語音芯片的引腳說明以及內部電路等，很容易在ＩＳＤ公司提供的芯片資料中查到，筆者就不進行過多的描述，只簡單地對其特點做一介紹。
與普通的錄音／重放芯片相比，ＩＳＤ４００４具有如下特點：首先，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，將快速閃存作為存儲介質，無需電源即可保存數據長達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的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可以體會到。
１語音報站器硬件電路設計
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，這與其剛推出不久以及價格偏高有關。但隨著ＩＳＤ４００４應用的增多以及價格的回落，再加上ＩＳＤ４００４系列芯片本身的優點，可以相信，在語音報站器中采用ＩＳＤ４００４系列語音芯片是完全可行的。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。
圖1報站器硬件電路連接圖
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。而在實際應用中，錄音電路則完成報站內容的錄音工作，并收錄內容存儲到語音芯片中。本文主要結合ＩＳＤ４００４在放音電路中的使用介紹ＩＳＤ４００４的典型應用。
本文討論的報站器主電路主要由單片機８９Ｃ５２和ＩＳＤ４００４構成。該系統的硬件電路連接圖如圖１所示。
本系統主要分為三部分：單片機控制部分、放音部分和顯示部分。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器，在此不作詳細介紹；控制部分主要由單片機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１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是否放音和放音內容；Ｐ１．６接ＩＳＤ４００４的片選引腳／ＳＳ，控制ＩＳＤ４００４是否選通；Ｐ１．７接ＩＳＤ４００４的串行輸入引腳ＭＯＳＩ，從該引腳讀入放音的地址；Ｐ３．０和Ｐ３．１控制外圍顯示電路，在報站器工作過程中顯示當前的站號；Ｐ３．２和Ｐ３．３分別接ＩＳＤ４００４的串行時鐘引腳ＳＣＬＫ和中斷引腳／ＩＮＴ。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，使用時通過一電容接地。此外，由于ＩＳＤ４００４的工作電壓為３Ｖ，而單片機所需供電電壓為５Ｖ，因此需要采用變壓電路得到３Ｖ電壓供ＩＳＤ４００４使用。
２軟件設計
程序流程圖如圖２所示。
電路上電后，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、加一鍵、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，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；然后調用放音子程序，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，在中斷子程序中有一個計數器記錄中斷次數，從而判斷何時當前一站結束，站號加一并刷新顯示。加一鍵按下后，程序放音內容轉向下一站；減一鍵按下后，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）；停止鍵按下，將中止當前的放音狀態。
為了便于讀者對ＩＳＤ４００４應用的理解，本文給出了部分程序。
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。
ＰＬＡＹ?
ＡＣＡＬＬＰＯＷＥＲＵＰ?上電子程序
ＡＣＡＬＬＤＥＬＡＹ２５?延遲子程序，至少延
遲２５ｍｓ
ＣＬＲＰ１．６?選中ＩＳＤ４００４
ＭＯＶＰＬＡＹ２?＃１１１０００００Ｂ?存放ＳＥＴＰＬＡＹ命令
ＭＯＶＡ?ＰＬＡＹ０?送放音地址低８位
ＡＣＡＬＬＳＥＮＤ?調用送地址子程序
ＭＯＶＡ?ＰＬＡＹ１?送放音地址高８位
ＡＣＡＬＬＳＥＮＤ
ＭＯＶＡ?ＰＬＡＹ２?送ＳＥＴＰＬＡＹ命令
ＡＣＡＬＬＳＥＮＤ
ＳＥＴＢＰ１．６
ＣＬＲＰ１．６
ＭＯＶＰＬＡＹＩＮＧ?＃１１１１００００Ｂ?送入放音指令
ＭＯＶＡ?ＰＬＡＹＩＮＧ
ＡＣＡＬＬＳＥＮＤ
ＳＥＴＢＰ１．６
ＲＥＴ
ＰＯＷＥＲＵＰ??送上電指令子程序
ＭＯＶＰＯＷＩＮＧ?＃００１０００００Ｂ?送入語音芯片上電信號
ＭＯＶＡ?ＰＯＷＵＰＩＮＧ
ＣＬＲＰ１．６
ＡＣＡＬＬＳＥＮＤ
ＳＥＴＢＰ１．６
ＲＥＴ
ＳＥＮＤ：?向ＩＳＤ４００４送指令、
地址等的子程序
ＣＬＲＭＯＳＩ
ＣＬＲＰ３．２
ＭＯＶＲ１?＃８
ＯＵＴＢＩＴ１?
ＣＬＲＰ３．２?時鐘下降
ＲＲＣＡ
ＭＯＶＭＯＳＩ?Ｃ?輸出１位
ＮＯＰ
ＮＯＰ
ＳＥＴＢＰ３．２?時鐘上升沿到
ＮＯＰ
ＮＯＰ
ＮＯＰ
ＤＪＮＺＲ１?ＯＵＴＢＩＴ１
ＲＥＴ
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２５μｓ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的工作電壓是否是３Ｖ，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１．２Ｖ則說明可以讀入放音地址。再后測量是否能夠放音，可以測量ＡＵＤＯＵＴ引腳電壓，若為１．２Ｖ則說明ＩＳＤ４００４芯片工作正常，可以放音。如果沒有聽到放音則調試后級放音電路，看是否是后級電路有問題。
本文介紹的報站器電路已經經過上車實驗調試，能夠穩定可靠工作。
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