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近年來，隨著科學技術的發展，微型計算機技術日益發展，已經在許多領域得到了廣泛的應用。在聲學領域，微機技術與各種語音芯片相結合，即可完成語音的合成技術，使得汽車報站器的實現成為可能，使得人們能夠得到更加人性化的服務。目前的汽車報站器中用的語音芯片為固態數字化聲音壓縮存儲形式，工作方式為，聲音一模擬量一A／D一存儲一D／A一模擬量一播放，這種方式的語音芯片外圍電路復雜，對聲音質量有一定的失真。本文介紹采用模擬語音數據直接存儲語音芯片ISD2560在汽車報站器上的設計應用，使語音報站器的語音自然、使用方便。 1 語音合成芯片ISD2560簡介 語音合成芯片ISD2560是美國ISD公司生產的語音錄入和重放的ISD系列芯片之一，美國ISD公司生產的ISD2500系列語音合成芯片，采用E2PROM存儲方法將模擬語音數據直接寫入半導體存儲單元中，不需另加A／D或D／A變換來存放或重放。該器件有音質自然、使用方便、單片存放、反復錄音、低功耗、抗斷電等許多特點。因此，在許多領域獲得了廣泛的應用。他的主要特點為： (1)錄放時間可達60 s； (2)高質量、自然的語音還原技術； (3)自動靜噪功能； (4)內置微控制器串行通信接口； (5)具有多段信息處理功能，最大可分400段。 ISD2560芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術，每個采樣值直接存儲在片內單個E2PROM單元中，不需另加A／D或D／A變換來存儲和重放，能夠非常自然、真實地再現語音，音樂，音調和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和"金屬聲"，因此，作為目前國內外較為理想的語音芯片，在許多領域得到了廣泛地應用。 2 汽車報站器的功能及電路設計 汽車報站器件框圖如圖1所示。他以8031單片機為核心，主要擴展電路包括語音報站電路、站名顯示電路、輸入鍵盤電路以及程序存儲器電路等。 汽車報站器具有如下功能： (1)可重復性的預報站名、報站名； (2)可設置上、下行路線； (3)音量可調； (4)在語音報站名的同時，用LED顯示漢字站名(限于篇幅，只對語音部分做一闡述)。 3 電路設計 3.1 語音控制電路的硬件設計 語音芯片音質的優劣、功能的強弱決定了報站器的語音效果和性能。如圖2和圖3所示，語音控制電路包括8031最小系統、語音電路、音頻功率放大電路等。其中，該系統中單片機的P1端口為人機接口，P2端口為單片機與語音芯片的通訊口，P3口為LED顯示的通訊口。ISD2560中，模擬電源(VCCA)和數字電源(VCCD)使用不同的電源總線，分別引到外封裝上；模擬地(VSSA)和數字地(VSSD)也使用不同的地線；地址端A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7接地，A8，A9接單片機的P2．1端口。 3.2 人機接口 如圖3所示，該圖為8031的P1口設計為人機接口的電路圖。系統設有7個功能鍵，依次為： K0為上／下行鍵，按下此鍵，將報下行方向站名，再按下此鍵，報上行站名。 K1為預報鍵，按下此鍵，播報車輛起步時的服務用語，預報下一站站名。 K2為報站鍵，到站按下此鍵，播報車輛到站時的服務用語。 K3為重復鍵，按下此鍵，將重復前一按鍵的播報內容。 K4為音量鍵。音量設定為高、中、低三檔，開機時設定為中檔，按下此鍵，音量變為高檔，再按則為低檔。 K5為快進鍵，按下此鍵，則向前越過一個站名，按下n次，則越過n各站名。 K6為快退鍵，按下此鍵，則向后越過一個站名，依此類推。 系統還設有一個紅色的發光二極管，發光時代表車輛運行在下行方向，否則為上行方向。 3.3聲音信號的放大設置 由于環境的影響，公交車上的揚聲器功率較大，所以需要把ISD語音芯片內部的揚聲器驅動器信號放大。ISD的優點在于其輸出信號是平衡饋給信號，通過從SP+和SP一兩端同時驅動放大器，就可以避免由于掉電周期可能造成的"?quot;聲。 揚聲器驅動電路如圖2所示。其中MC34119為低功率音頻放大器，Fc1輸入端和VIN輸入端由ISD揚聲器輸出作差分放大驅動，R3是控制增益的反饋電阻，通過調整R3來控制揚聲器的音量。 4 系統的工作方式及程序 ISD2560系列具備微控制器所需控制接口。通過操縱地址和控制線可完成不同的任務，實現復雜的信息處理，如信息的組合、連接、管理和設定固定的信息段等。所以通過采樣8031單片機作為語音芯片的控制器，用戶的意圖通過按鍵來實現。具體分析如下： 片選(CE)接單片機的P2．3端口，芯片在本端的下降沿鎖存地址線和P／R端的狀態。也就是，本端口接收到單片機傳來的低電平時(在節電控制為低時)，允許語音芯片進行錄放操作。錄放模式(P／頁)端口在CE的下降沿鎖存，在接收到單片機的高電平時進行放音操作，放音時，由地址端提供起始地址，放音持續到信息結尾標志(EOM)。信息結尾標志(EOM)與單片機的INTl口相接，采用中斷方式對放音狀態進行控制。 在沒有要求單片機工作之前，單片機處于循環查詢狀態，一旦端口的按鍵有信號發出，指針表會跳轉至各自子程序執行相應的操作。 系統的軟件主要由鍵盤掃描及顯示程序、各功能鍵程序以及中斷服務程序組成。鍵盤掃描及顯示程序完成按鍵的識別和站名顯示，功能鍵程序完成報站的各項功能。由于ISD2560內置了若干操作模式，因此可用最少的外圍器件實現最大的功能。本系統ISD2560的編程思路為： (1)地址的狀態取決于地址輸入端口最高2位(即A8，A9)的狀態。當最高2位中有1個為0時，作為當前放音操作的起始地址。 (2)PD端口在高電平時芯片停止工作，進入節電塞；由高電平變為低電平，芯片進入預工作狀態。 (3)CE端加低脈沖啟動放音。 5 結 語 ISD2560語音芯片采樣多電平直接模擬量存儲專利技術，能夠非常自然地再現聲音；同時，具備微控制器所需接口，便于與微機的連接，是汽車報站器語音芯片很好的選擇。本文設計的基于ISD2560的汽車報站器，實現了車輛報站的自動化，其語音音質好，功能強，實驗運行效果較好。 |
