論述了基于ISD1420和AT89C55的數(shù)字語音錄放系統(tǒng)的設(shè)計方案，將其應(yīng)用在智能地磅數(shù)據(jù)采集器 中，成為能夠?qū)崿F(xiàn)人機對話功能的語音提示器，可以大大提高工作效率，為智能地磅數(shù)據(jù)采集器的 推廣使用提供了廣闊的空間。

0.引言

隨著現(xiàn)代電子、電器產(chǎn)品及設(shè)備智能化水平的 不斷提高，數(shù)字語音系統(tǒng)在國內(nèi)外都得到了廣泛的 應(yīng)用，滲透到儀器儀表、機電一體化、人工智能、 郵電業(yè)務(wù)等許多領(lǐng)域。傳統(tǒng)語音組合電路設(shè)計復(fù) 雜，開發(fā)工具昂貴，語音錄制及軟件編制工作量巨 大，組合出來的語音效果也不甚理想，尤其在投資 不大的產(chǎn)品、系統(tǒng)中最為突出，從而制約了這一技 術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。近幾年來，模擬存儲語音技術(shù)的 ISD芯片及其廉價的開發(fā)編輯工具的問世，才使得 情況大為改觀。本文詳細地論述了基于語音芯片 ISD1420和AT89C55的數(shù)字語音錄放系統(tǒng)的設(shè)計方 案。

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

用語音芯片ISD1420和單片機AT89C55設(shè)計的 數(shù)字語音錄放系統(tǒng)應(yīng)用在智能地磅數(shù)據(jù)采集器中， 只需簡單的按鍵操作，就能實現(xiàn)人機對話控制，如 提醒貨車上衡，對木材重量做出指示等。ISD1420可 分段存貯20s語音信息，將ISD1420的A1 -A7與單 片機CPU的I/O 口連接，可單獨提取160段語音信 息，并且在軟件的支持下可自動組合成若干段所需 要的完整的長短句。如：“歡迎使用，請上衡”，“木 材重量為五千三百二十六千克，請下衡”等。這樣 既減少了人為操作的弊端，又方便了用戶使用，為 智能地衡數(shù)據(jù)采集器的推廣使用提供了更廣大的空 間。系統(tǒng)框圖如圖]。

由圖1可知整個數(shù)字語音系統(tǒng)的工作過程，當(dāng) 用戶進行錄音或放音的按鍵操作時，單片機就會通 過口線給出語音段的起始地址，再給出低電平去觸

發(fā)錄音或放音。

1.1功放電路

功放電路如圖2，若要改變放大電路的低段頻 率響應(yīng)，則可在電路圖的1腳和5腳間串接一個RC 網(wǎng)絡(luò)，該串接RC網(wǎng)絡(luò)的阻容值應(yīng)視具體要求而調(diào)

整。

1.2 ISD1420語音組合電路

1.2.1語音組合電路的原理

ISD1420是采用模擬存取技術(shù)集成的可反復(fù)錄 放的20s語音芯片，具有掉電保護功能，最大可分 160段，最小每段語音長度為125ms，每段語音都可 由地址線控制輸出，每125ms為一個地址，由A0- A7 8根地址線控制，用戶錄制的語音每一段結(jié)束后, 芯片自動設(shè)有段結(jié)束標(biāo)志（EOM)，芯片錄滿后設(shè) 有溢出標(biāo)志（OVF)。如果用單片機控制電路按某一 段的起始地址進行放音操作，遇到段結(jié)束標(biāo)志(EOM)即自動停止放音，單片機收到段結(jié)束標(biāo)志 (EOM )就開始觸發(fā)下一段語音的起始地址，如此 控制便可以將很多不同段的語音組合成一句話放出 來，實現(xiàn)語音的自動組合。

每個語音段的時間其關(guān)系公式為：

7= 0.125 x (128A7+64A6+32A5+16A4+8A3+4A2+ 2A1+0)

用戶可以先通過專用的ISD1425語音編程拷貝 機將需要的語音分段編程、連續(xù)錄制到芯片中，每 段語音的長度不限，制成語音源片后，將源片的錄 音端封住不讓其再做錄音操作，再由單片機電路控 制放音，其過程為：首先單片機將ISD1420語音芯 片完整搜索一遍，自動找出每一段的起始地址，按 分段順序編號存入外置的串行存儲器中；然后用戶 通過單片機串口發(fā)出指令，單片機即將這些段的編 號、地址一一調(diào)出；依次向語音芯片發(fā)出首地址； 放音該段；該段結(jié)束；單片機收到EOM標(biāo)志；單 片機發(fā)出下一段語音的首地址；放音該段，如此工 作?直到要求的一句話合成完畢。

這種控制方式有較強的通用性和方便性，它不 需要事先規(guī)定每段語音的時間長度、總段數(shù)，甚至 不需要知道每段語音在ISD1420芯片上的具體地址， 只要用戶記住錄入語音的段順序即可控制各段語 音，頭現(xiàn)自由組合。

1.2.2語音組合電路

語音組合電路如圖3。首先，跳線開關(guān)置于“1- 2”學(xué)習(xí)功能位上，用戶按動按鍵AN，單片機 AT89C55即控制ISD1420語音芯片從頭至尾放音一 遍，它會將語音芯片中的每一段語音的起始地址都 記錄到串行存儲器24C16中，即完成了芯片搜索操 作。然后，跳線開關(guān)置于“2-3”組合功能位上，用 戶可按照RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口協(xié)議向單片機的RX端發(fā) 送合成指令，單片機即將合成命令翻譯成對應(yīng)的語 音芯片中各段語音的起始地址，并控制語音芯片發(fā) 出需要的語音，一段結(jié)束后立刻又播發(fā)需要的下一 段，如此將一句話合成“說”完。在單片機的TX 端將作為忙信號端使用，當(dāng)有語音輸出時該端將保 持低電平，空閑時為高電平。

單片機遵循標(biāo)準(zhǔn)5V的RS-2 32串口協(xié)議方式 (TX、RX雙線，串口方式一、無校驗），整個電路 的電源電壓5-12V，靜態(tài)電流13mA，工作電流 150mA,接口電平5V，外接喇叭4-8 0，輸出音頻 功率0.5W，還可以方便地外接功放機或有源音箱擴 音使用。

2.語音錄放系統(tǒng)的應(yīng)用

某系統(tǒng)中需要一個能提示貨車上下衡以及播報 木材重量的語音單元，經(jīng)過對所有語句的拆字分 析，有以下23段字、詞素、提示音需要組合使用： 幺(00)、零(01)、-(02)、二(03)、三(04)、四(05)、五 (06)、六(07)、七(08)、八(09)、九(0A)、十(0B)、百 (0C)、千(0D)、千克（0E)、木材重量為（0F)、歡迎 使用（10)、請（11)、上（12)、下（13)、衡（14)， 謝謝使用（15)，再見（16)。可以先找專業(yè)播音員 將這些字、詞錄到磁帶上，再轉(zhuǎn)錄到多媒體電腦中， 其中的“嘟嘟”提示音可從電腦的音效文件中找到， 然后通過ISD1425語音編程拷貝機及其電腦軟件， 將這些語音都按上述順序分段錄入到ISD1420芯片 中。然后將ISD1420芯片插到本語音組合電路板上。 插上新的語音片后語音組合電路還需要搜索并存儲 一次該語音芯片的各段地址，當(dāng)我們需要語音單元 說“木材重量為一千二百六十千克，請下衡，謝謝 使用！ ”時，就可以按照語音芯片中語音段的段位 序號和命令格式對本電路單片機的RX端發(fā)碼_? AA AA0F01 0D 03 0C 07 OB 0EDD11 13 14DD15FF。其中 “AA AA”表示“下面開始輸入放音的段號了”， “DD”是表示此時要暫停放音0.5s，相當(dāng)于一個逗 號，“0F”是用十六進制表示的語音芯片第16段（十 進制），這一段是語音“木材重量為”，如此類推都 是要播放的各段語音，最后“FF”表示“現(xiàn)在即將 上述各段語音順序播放出 來”。代碼發(fā)完后要合成的 語句也就隨之播放出來了。

3.軟件設(shè)計

錄、放音的程序流程圖如圖4。

例：放音內(nèi)容為“木材重量為1852kg”，各字段 錄入如下：

語音信息：0 1 9千百十木材重量為千克 錄音段控制碼(H) 40 41 …48 49 4A 4B 4C 4D ~ 50 51 -53

放音段控制碼(H) 80 81 …88 89 8A 8B 8C 8E-91 92-93

千、百、十、個位數(shù)的控制碼分別放在R0、R1、 R2、R4 中

程序入口：

ALARM: MOV 40H,#8EH 木材重量為”字段 ACALL PLAY ;調(diào)放音子程序(子程序中延時為

1.5s)

MOV 40H,R0 ACALL PLAY MOV 40H,#8AH ; “ ACALL PLAY MC)V40H，R1; “8” ACALL PLAY MOV 40H,#8CH ; “ ACALL PLAY MC)V40H，R2; “5” ACALL PLAY MOV 40H，#8EH ; “ ACALL PLAY MOV40H, R3; “2”

ACALL PLAY MOV 40H，#92H;“千克”

ACALLPLAY;

END

說明：40H是放音子程序的入口參數(shù)，調(diào)用子 程序前先將控制碼放入40H，按照語句的順序選擇 對應(yīng)的字或詞段組合放音，即可實現(xiàn)所要播放語 句。

4.結(jié)束語

將數(shù)字語音錄放系統(tǒng)應(yīng)用在智能地磅數(shù)據(jù)采集 器中，可以指導(dǎo)人們?nèi)绾螌χ悄艿睾膺M行控制，不 僅減少了人為操作的弊端，而且方便了廣大的使用 者。本文所論述的是一個簡單的設(shè)計理念.完全可 以應(yīng)用能錄音放音時間更長的IS D系列的其他芯 片，實現(xiàn)更長時間的語音組合，將更豐富的語音信 息錄入其中，這樣人機對話的功能將更加強大。人 們也可以對單片機小系統(tǒng)進行功能擴展，如加上實 時時鐘芯片12887進行時間功能的控制，還可以加 上程序存儲器、鎖存器、鍵盤、A/D和D/A、PRINT 等，這樣對語言提示器的控制就更方便、更完善了。