近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微型計算機(jī)技術(shù)日益發(fā)展，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在聲學(xué)領(lǐng)域，微機(jī)技術(shù)與各種語音芯片相結(jié)合，即可完成語音的合成技術(shù)，使得汽車報站器的實(shí)現(xiàn)成為可能，使得人們能夠得到更加人性化的服務(wù)。目前的汽車報站器中用的語音芯片為固態(tài)數(shù)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(fù)雜，對聲音質(zhì)量有一定的失真。本文介紹采用模擬語音數(shù)據(jù)直接存儲語音芯片ISD2560在汽車報站器上的設(shè)計應(yīng)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(chǎn)的語音錄入和重放的ISD系列芯片之一，美國ISD公司生產(chǎn)的ISD2500系列語音合成芯片，采用E2PROM存儲方法將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入半導(dǎo)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(zhì)自然、使用方便、單片存放、反復(fù)錄音、低功耗、抗斷電等許多特點(diǎn)。因此，在許多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。他的主要特點(diǎn)為： （1）錄放時間可達(dá)60 s； （2）高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù)； （3）自動靜噪功能； （4）內(nèi)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(shù)，每個采樣值直接存儲在片內(nèi)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(shí)地再現(xiàn)語音，音樂，音調(diào)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(nèi)外較為理想的語音芯片，在許多領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。 2 汽車報站器的功能及電路設(shè)計 汽車報站器件框圖如圖1所示。他以8031單片機(jī)為核心，主要擴(kuò)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(fù)性的預(yù)報站名、報站名； （2）可設(shè)置上、下行路線； （3）音量可調(diào)； （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(shè)計 3.1 語音控制電路的硬件設(shè)計 語音芯片音質(zhì)的優(yōu)劣、功能的強(qiáng)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(tǒng)、語音電路、音頻功率放大電路等。其中，該系統(tǒng)中單片機(jī)的P1端口為人機(jī)接口，P2端口為單片機(jī)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(shù)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(shù)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(jī)的P2．1端口。 3.2 人機(jī)接口 如圖3所示，該圖為8031的P1口設(shè)計為人機(jī)接口的電路圖。系統(tǒng)設(shè)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(yù)報鍵，按下此鍵，播報車輛起步時的服務(wù)用語，預(yù)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(wù)用語。 K3為重復(fù)鍵，按下此鍵，將重復(fù)前一按鍵的播報內(nèi)容。 K4為音量鍵。音量設(shè)定為高、中、低三檔，開機(jī)時設(shè)定為中檔，按下此鍵，音量變?yōu)楦邫n，再按則為低檔。 K5為快進(jìn)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(tǒng)還設(shè)有一個紅色的發(fā)光二極管，發(fā)光時代表車輛運(yùn)行在下行方向，否則為上行方向。 3.3 聲音信號的放大設(shè)置 由于環(huán)境的影響，公交車上的揚(yáng)聲器功率較大，所以需要把ISD語音芯片內(nèi)部的揚(yáng)聲器驅(qū)動器信號放大。ISD的優(yōu)點(diǎn)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(qū)動放大器，就可以避免由于掉電周期可能造成的"?quot;聲。 揚(yáng)聲器驅(qū)動電路如圖2所示。其中MC34119為低功率音頻放大器，F(xiàn)c1輸入端和VIN輸入端由ISD揚(yáng)聲器輸出作差分放大驅(qū)動，R3是控制增益的反饋電阻，通過調(diào)整R3來控制揚(yáng)聲器的音量。 4 系統(tǒng)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(wù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的信息處理，如信息的組合、連接、管理和設(shè)定固定的信息段等。所以通過采樣8031單片機(jī)作為語音芯片的控制器，用戶的意圖通過按鍵來實(shí)現(xiàn)。具體分析如下： 片選（CE）接單片機(jī)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(tài)。也就是，本端口接收到單片機(jī)傳來的低電平時（在節(jié)電控制為低時），允許語音芯片進(jìn)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(jī)的高電平時進(jìn)行放音操作，放音時，由地址端提供起始地址，放音持續(xù)到信息結(jié)尾標(biāo)志（EOM）。信息結(jié)尾標(biāo)志（EOM）與單片機(jī)的INTl口相接，采用中斷方式對放音狀態(tài)進(jìn)行控制。 在沒有要求單片機(jī)工作之前，單片機(jī)處于循環(huán)查詢狀態(tài)，一旦端口的按鍵有信號發(fā)出，指針表會跳轉(zhuǎn)至各自子程序執(zhí)行相應(yīng)的操作。 系統(tǒng)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(wù)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(xiàng)功能。由于ISD2560內(nèi)置了若干操作模式，因此可用最少的外圍器件實(shí)現(xiàn)最大的功能。本系統(tǒng)ISD2560的編程思路為： （1）地址的狀態(tài)取決于地址輸入端口最高2位（即A8，A9）的狀態(tài)。當(dāng)最高2位中有1個為0時，作為當(dāng)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(jìn)入節(jié)電塞；由高電平變?yōu)榈碗娖?，芯片進(jìn)入預(yù)工作狀態(tài)。 （3）CE端加低脈沖啟動放音。 5 結(jié) 語 ISD2560語音芯片采樣多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，能夠非常自然地再現(xiàn)聲音；同時，具備微控制器所需接口，便于與微機(jī)的連接，是汽車報站器語音芯片很好的選擇。本文設(shè)計的基于ISD2560的汽車報站器，實(shí)現(xiàn)了車輛報站的自動化，其語音音質(zhì)好，功能強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行效果較好。