来源：电子技术应用 作者：杨振野 佘丙涛 朱仁才 赖 强

摘要：基于isd单片语音录放集成电路和大容量ic卡，给出了ic卡电子语音书的设计方法。这种电子语音书具有体积小、重量轻、用电省和成本低的特点。

关键词：ic卡 语音录放 文本转换所谓"ic卡电子语音书"，即读取ic卡中的信息，再将其转换成声音信息，用以取代现有的书籍的电子装置，可供不便于视觉阅读的人群（如老年人、盲人或患者等）使用。

目前，国内市场销售的ic卡的容量可达500k字节，如直接存储语音信号（以8k/秒采样率计），可存储约62.5秒的直接语音信息。虽然所存储的音质比较好，但显然还不能满足一般书藉大量信息存储的要求。笔者以汉字的语音编码（自定义）形式存储，存储一个汉字只占用1.5个字节（12位），则500k字节的ic卡可存储的汉字不少于33.3万个，可连续播放近30小时，足以满足实用要求。

本文给出的设计方案以at89lv51单片机为微处理机，配以isd4004作语音支持，采用at45d041型ic卡作为电子书籍信息存储载体。at45d041型ic卡是由美国atmel公司于近年推出的大容量存储卡（4m位），是目前市场上易于购得的容量最大的ic卡。随着技术的进步，改用容量更大的其它类型ic卡时，只要通讯方式不变，本设计方案仍然适用。即使是通过方式有所改变，亦只需对本设计方案销作修改即可。

该装置的基本工作过程如下：首先将汉字文本文件（如《三国演义》）转换成语音编码文件存储于ic卡中（这一工作由pc机完成）；然后，当ic卡电子语音书工作时，播放装置中的cpu将从ic卡中读出语音编码；最后，cpu再按此编码控制isd单片语音录放电路，播放出相应的语音。

本设计方案是一个经济实用型电子语言书基本设计方案，虽然在音质方面不如语音直接存储的方案，但具有装置成本低廉、体积小巧、用电省和连续播放时间长的优势。

1 硬件设计播放装置的电气原理图如图1所示。

本设计中设有6个按键，分别为"播放"（button0）、"快进"（button1）、"慢进"（button2）、"快退"（button3）、"慢退"（button4）和"停止"（button5）。

为了能够在下一次开机时从上一次中止处继续播放，需要一个掉电保持的数据存储器，本文中使用了at24c01a。

为使播放装置的体积和重量尽可能减小，本装置仅使用一节aa型（即5号）电池，因此需采用升压式开关型稳压电源，本文采用的是max856。为了节省电池消耗，本装置应具有自动断电的功能。按下"播放"键时，max856芯片1脚将抬高为高电平，装置上电。以后每隔16秒由单片机向max856芯片1脚发送一个高电平脉冲，让装置继续被供电。当定时时间（60分钟）到时，装置停止向max856芯片发送高电平脉冲，则装置自动断电。

本设计中采用的at45d041型大容量ic存储卡的主要功能和技术参数如下：

（1）具有与spi兼容的串行接口；

（2）4325376位；

（3）低功耗，动态电流为15ma，静态待机电流为20μa；

（4）最大时钟频率为10mhz。

at45d041型大容量ic存储卡的引脚及命令请参阅参考文献[1]。图1中ic_card的1～8脚对应于at45d041的1～8引脚；9和10为ic卡座的辅助触点，用于检测ic卡是否已插入。

本设计中采用的isd4004语音芯片的主要功能和技术参数如下：

（1）16分钟语音录放，最小段长200～400ms（本设计采用300ms）；

（2）最大段数2400段；

（3）spi接口方式。

isd4004语音芯睡的主要引脚及与单片机的连接方法描述如下：aud out--输出音频信号，为了得到较大的输出，采用功率放大器lm386进行放大再提供给耳机或喇叭。ss--片选，低电平有效，两条指令之间为高电平。mosi--串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端。mis0--串行输出端。sclk--串行时钟输入端，由主控制器产生，用于同步mosi和miso的数据传输。上述4个端子分别接单片机的p1.7～p1.4。/int--中断，本端为漏极开路输出，在任何操作中检测到eom或ovf时，本端变低并保持；接单片机的int0。rac--行地址时钟，漏极开路输出，用于存储管理，接单片机的p1.3。

2 语音码文件的形成isd4004语音芯片是按段存放声音的，每段一个音，每个音300ms。但应注意到有许多字具有相同的发音（如ye3：也、冶、野）；而有些发音并无汉字（如：wai2、sai3、ka2等）。对于每一个不同的音，又有5个基本的发声（即阴平1、阳平2、上声3、去声4和轻声5）顺序。只要有汉字与之对应（相同发音只取一个），则赋予其一个编码，如此即可得到全部语音码。