ISD2560芯片在汽车报站器的应用

近年来，随着科学技术的发展，微型计算机技术日益发展，已经在许多领域得到了广泛的应用。在声学领域，微机技术与各种语音芯片相结合，即可完成语音的合成技术，使得汽车报站器的实现成为可能，使得人们能够得到更加人性化的服务。目前的汽车报站器中用的语音芯片为固态数字化声音压缩存储形式，工作方式为，声音一模拟量一A／D一存储一D／A一模拟量一播放，这种方式的语音芯片外围电路复杂，对声音质量有一定的失真。本文介绍采用模拟语音数据直接存储语音芯片ISD2560在汽车报站器上的设计应用，使语音报站器的语音自然、使用方便。

1 语音合成芯片ISD2560简介

语音合成芯片ISD2560是美国ISD公司生产的语音录入和重放的ISD系列芯片之一，美国ISD公司生产的ISD2500系列语音合成芯片，采用E2PROM存储方法将模拟语音数据直接写入半导体存储单元中，不需另加A／D或D／A变换来存放或重放。该器件有音质自然、使用方便、单片存放、反复录音、低功耗、抗断电等许多特点。因此，在许多领域获得了广泛的应用。他的主要特点为：

(1)录放时间可达60 s；
(2)高质量、自然的语音还原技术；
(3)自动静噪功能；
(4)内置微控制器串行通信接口；
(5)具有多段信息处理功能，最大可分400段。

ISD2560芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值直接存储在片内单个E2PROM单元中，不需另加A／D或D／A变换来存储和重放，能够非常自然、真实地再现语音，音乐，音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和"金属声"，因此，作为目前国内外较为理想的语音芯片，在许多领域得到了广泛地应用。

2 汽车报站器的功能及电路设计

汽车报站器件框图如图1所示。他以8031单片机为核心，主要扩展电路包括语音报站电路、站名显示电路、输入键盘电路以及程序存储器电路等。


汽车报站器具有如下功能：

(1)可重复性的预报站名、报站名；
(2)可设置上、下行路线；
(3)音量可调；
(4)在语音报站名的同时，用LED显示汉字站名(限于篇幅，只对语音部分做一阐述)。

3 电路设计

3.1 语音控制电路的硬件设计

语音芯片音质的优劣、功能的强弱决定了报站器的语音效果和性能。如图2和图3所示，语音控制电路包括8031最小系统、语音电路、音频功率放大电路等。其中，该系统中单片机的P1端口为人机接口，P2端口为单片机与语音芯片的通讯口，P3口为LED显示的通讯口。ISD2560中，模拟电源(VCCA)和数字电源(VCCD)使用不同的电源总线，分别引到外封装上；模拟地(VSSA)和数字地(VSSD)也使用不同的地线；地址端A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7接地，A8，A9接单片机的P2．1端口。


3.2 人机接口

如图3所示，该图为8031的P1口设计为人机接口的电路图。系统设有7个功能键，依次为：

K0为上／下行键，按下此键，将报下行方向站名，再按下此键，报上行站名。
K1为预报键，按下此键，播报车辆起步时的服务用语，预报下一站站名。
K2为报站键，到站按下此键，播报车辆到站时的服务用语。
K3为重复键，按下此键，将重复前一按键的播报内容。
K4为音量键。音量设定为高、中、低三档，开机时设定为中档，按下此键，音量变为高档，再按则为低档。
K5为快进键，按下此键，则向前越过一个站名，按下n次，则越过n各站名。
K6为快退键，按下此键，则向后越过一个站名，依此类推。
系统还设有一个红色的发光二极管，发光时代表车辆运行在下行方向，否则为上行方向。

3.3声音信号的放大设置

由于环境的影响，公交车上的扬声器功率较大，所以需要把ISD语音芯片内部的扬声器驱动器信号放大。ISD的优点在于其输出信号是平衡馈给信号，通过从SP+和SP一两端同时驱动放大器，就可以避免由于掉电周期可能造成的"?quot;声。

扬声器驱动电路如图2所示。其中MC34119为低功率音频放大器，Fc1输入端和VIN输入端由ISD扬声器输出作差分放大驱动，R3是控制增益的反馈电阻，通过调整R3来控制扬声器的音量。

4 系统的工作方式及程序

ISD2560系列具备微控制器所需控制接口。通过操纵地址和控制线可完成不同的任务，实现复杂的信息处理，如信息的组合、连接、管理和设定固定的信息段等。所以通过采样8031单片机作为语音芯片的控制器，用户的意图通过按键来实现。具体分析如下：

片选(CE)接单片机的P2．3端口，芯片在本端的下降沿锁存地址线和P／R端的状态。也就是，本端口接收到单片机传来的低电平时(在节电控制为低时)，允许语音芯片进行录放操作。录放模式(P／页)端口在CE的下降沿锁存，在接收到单片机的高电平时进行放音操作，放音时，由地址端提供起始地址，放音持续到信息结尾标志(EOM)。信息结尾标志(EOM)与单片机的INTl口相接，采用中断方式对放音状态进行控制。

在没有要求单片机工作之前，单片机处于循环查询状态，一旦端口的按键有信号发出，指针表会跳转至各自子程序执行相应的操作。

系统的软件主要由键盘扫描及显示程序、各功能键程序以及中断服务程序组成。键盘扫描及显示程序完成按键的识别和站名显示，功能键程序完成报站的各项功能。由于ISD2560内置了若干操作模式，因此可用最少的外围器件实现最大的功能。本系统ISD2560的编程思路为：

(1)地址的状态取决于地址输入端口最高2位(即A8，A9)的状态。当最高2位中有1个为0时，作为当前放音操作的起始地址。

(2)PD端口在高电平时芯片停止工作，进入节电塞；由高电平变为低电平，芯片进入预工作状态。

(3)CE端加低脉冲启动放音。

5 结 语

ISD2560语音芯片采样多电平直接模拟量存储专利技术，能够非常自然地再现声音；同时，具备微控制器所需接口，便于与微机的连接，是汽车报站器语音芯片很好的选择。本文设计的基于ISD2560的汽车报站器，实现了车辆报站的自动化，其语音音质好，功能强，实验运行效果较好。