新型ISD语音组合电路设计与应用.doc

新型ISD语音组合电路设计与应用 现代电子、电器产品及设备的智能化水平不断提高，在人机界面设计上不但有了文字标识、发光管指示、显像屏显示等视觉表达，而且还有各种听觉表达，如最简单的“滴滴、嘟嘟”讯响声、稍丰富些的音乐声，甚至用人的语言直接对用户“说话”等。用简单的数码语音集成电路可以实现一句或多句语言的播放，如掩模芯片中的“欢迎光临”、“有电危险、请勿靠近”等，还有如ISD系列、APR9600（IVS1560）等芯片可由开发人员或用户任意录制、播放需要的一段或几段语音等。在听觉表达中最复杂的就是语音的组合，它是将用户预存的多段语音选择顺序连续播放，将字或词素组合成一句话、甚至一段话播放出来，从而实现最准确、定量的语义表达，例如“嘟，现在温度37.5度，温度偏高”、“现在时间五点二十五分三十三秒”等。 传统语音组合电路的设计十分复杂，开发工具十分昂贵，语音录制及软件编制工作量巨大，而且组合出来的语音效果也不甚理想，尤其在投资不大的产品、系统中最为突出，从而制约了这一技术的应用和发展。只在近一、两年来，模拟存储语音技术的ISD芯片及其廉价的开发编辑工具问世后，情况才大为改观。现在已有专业公司开发出通用ISD语音组合模块，用户只需要在ISD语音芯片中分段录入要求的词素，即可方便地用单片机控制输出这些词素的任意组合成句、成段，词素的语音容量从20秒至480秒甚至更长，以至可以容纳所有的中文汉字发音，详见 http:// 。下面介绍一种用途最广泛的通用语音组合模板的设计与应用。 一、原理 ISD1420是采用模拟存取技术集成的可反复录放的20秒语音芯片，掉电语音不丢失，最大可分160段，最小每段语音长度为125ms，每段语音都可由地址线控制输出，每125ms为一个地址，由A0-A7八根地址线控制，地址语音控制表如表（一）所示。用户录制的语音每一段结束后芯片自动设有段结束标志（EOM），芯片录满后设有溢出标志（OVF），一片分段录好音的ISD1420芯片语音地址结构如图（一）示意。如果用单片机等控制电路按某一段的起始地址进行放音操作，遇到段结束标志（EOM）即自动停止放音，单片机收到段结束标志（EOM）就开始触发下一段语音的起始地址，如此控制，即可以将很多、不同段的语音组合在一起成一句话放音出来，实现语音的自动组合。 用户可以先通过专用的ISD1425语音编程拷贝机将需要的语音分段编程、连续录制到芯片中，每段语音的长度不限，制成语音源片后，将源片的录音端封住不让其再做录音操作，再由单片机电路控制放音。首先，单片机将ISD1420语音芯片完整搜索一遍，自动找出每一段的起始地址，按分段顺序编号存入外置的串行存储器中；然后用户通过单片机串口发出指令，单片机即将这些段的编号、地址一一调出，依次向语音芯片发出首地址——放音该段——该段结束，单片机收到EOM标志——单片机发出下一段语音的首地址——放音该段——如此工作，直到要求的一句话合成完毕。 这种控制方式有较强的通用性和方便性，它不需要事先规定每段语音的时间长度、总段数，甚至不需要知道每段语音在ISD1420芯片上的具体地址，只要用户记住录入语音的段顺序即可控制各段语音的自由组合。 十进制 地址数 二进制 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 ISD1420 （秒） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0.125 2 0 0 0 0 0 0 1 0 0.25 8 0 0 0 0 1 0 0 0 1.0 10 0 0 0 0 1 0 1 0 1.25 50 0 0 1 1 0 0 1 0 6.25 100 0 1 1 0 0 1 0 0 12.5 159 1 0 0 1 1 1 1 1 19.875 160 1 0 1 0 0 0 0 0 溢出标志 表（一）ISD1420地址语音表 二、电路结构 图（二） ISD1420语音组合电路图 图（二）的电路图可以很好地实现语音组合。由于其中包含了大量最新的器件和技术成果，如可更换、反复使用的先进数字语音录放芯片（ISD1420），控制灵活功能强大的片内可擦写程序存储器的微型单片机（AT89C2051），非易失大容量I2C串行存储器24C16，低压差微功耗的三端稳压器（HT7251）使输入电源电压范围扩至5-12伏，平衡输入单端输出的LM386