基于ISD1420的高响度语音电路设计
发布时间:2008/5/26 0:00:00 访问次数:903
作者：李平 李亚荣等
1 系统构成
语音电路组成框图如图1所示。由plc发布rs232电平信号，经电平转换后，为单片机at89c51所接收。一方面控制语音芯片isd1420放音，同时控制高亮度数码显示牌给出倒计时信号，为被训练人员提供提示。看门狗则保证该电路正常运行。
2 语音信号控制
2.1语音电路构成
根据训练要求，语音电路在起跑前10秒发出“长提示音”一声，然后每隔一秒发“短提示音”一声，计时回零时发“发令枪声”(发声规律可调)。
语音部分电路设计见图2。“提示音”与“起跑枪声”由语音存储/再生芯片isd1420分段存储，isd1420输出的音频信号经电容耦合到两片集成功率放大器tda2003构成的btl功放电路，最后由扬声器输出。max232将plc送过来的rs232电平信号转换成ttl电平并送到单片机at89c51，at89c51根据plc的指令，通过p3.6控制isd1420的放音，p3.2～p3.5用来调整放音地址。max813l则作为看门狗为单片机at89c51提供上电复位和运行监控，由p3.7提供喂狗信号。
2.2语音电路特性
选用语音存储/再生芯片isd1420。该电路采用eeprom存储方法将模拟语音数据直接写入半导体存储单元中，具有音质自然、可反复录放、抗干扰、低功耗等许多优点。isd1420放音时间为20秒；最多可分为160段，每段段长最少125ms；输入采样6.4khz；100000次录音周期；5v单电源供电，放音电流15ma，维持电流0.5μa。完全满足设计需要。使用28引脚的dip封装芯片，引脚功能见参考文献［5］。
地址引脚(a0～a7)有两个作用，取决于a7、a6的状态。当a7或a6有一个为“0”时，a0～a7解释为地址位，作为当前录放操作的起始地址。我们设计的电路使用了a0～a7的地址位功能。isd1420的地址空间分配见表1。
根据需要，语音信号分为“提示音”和“发令枪声”两段存储数据，“长提示音”或“短提示音”则由放音时间来区分。利用a0～a7引脚的地址功能，将isd1420的内部存储空间分成两部分。20秒存储空间分为前8秒存储“提示音”，后12秒存储“发令枪声”。本设计对语音信号的音质要求并不高，所以语音数据事先由模拟方式录入。由于实际放音持续时间都小于存储的时间(8秒、12秒)，可以通过调整语音芯片的低位地址a0、a1、a2(p3.2～p3.4控制)来选择合适的数据段播放。
如图2所示，语音电路在现场使用时只受控放音，
at89c51的p3.6控制，放音时间长短由p3.6低电平保持时间决定。放音地址则由p3.2～p3.5决定。p3.5=0为“提示音”地址；p3.5=1为“发令枪声”地址，p3.2～p3.4为地址微调。何时放音、放哪段声音、放多长时间均由plc发布命令。
2.3btl功放电路
起跑装置要求在无交流电源时，可用电瓶供电，所以电源设定为12v。由于在户外使用，要求发出的声音具有一定的响度，即要求语音电路有较大功率输出。isd1420内部输出级带有放大器，其直接的扬声器驱动功率为12.2mw(16ω负载)，这距离我们的实际需要相差很大，因此后级功放必须保证能在低电压下输出大功率信号，以推动扬声器发声。
要在单电源低电压条件下输出大功率信号，功放电路选择桥接式无变压器输出电路(即btl电路)，其基本工作原理由图3所示的分立元件btl电路简图说明。图中有四个输出管vt1～vt4，扬声器接在两个输出端之间。在输入信号u的正半周，vt1、vt4导
作者：李平 李亚荣等
1 系统构成
语音电路组成框图如图1所示。由plc发布rs232电平信号，经电平转换后，为单片机at89c51所接收。一方面控制语音芯片isd1420放音，同时控制高亮度数码显示牌给出倒计时信号，为被训练人员提供提示。看门狗则保证该电路正常运行。
2 语音信号控制
2.1语音电路构成
根据训练要求，语音电路在起跑前10秒发出“长提示音”一声，然后每隔一秒发“短提示音”一声，计时回零时发“发令枪声”(发声规律可调)。
语音部分电路设计见图2。“提示音”与“起跑枪声”由语音存储/再生芯片isd1420分段存储，isd1420输出的音频信号经电容耦合到两片集成功率放大器tda2003构成的btl功放电路，最后由扬声器输出。max232将plc送过来的rs232电平信号转换成ttl电平并送到单片机at89c51，at89c51根据plc的指令，通过p3.6控制isd1420的放音，p3.2～p3.5用来调整放音地址。max813l则作为看门狗为单片机at89c51提供上电复位和运行监控，由p3.7提供喂狗信号。
2.2语音电路特性
选用语音存储/再生芯片isd1420。该电路采用eeprom存储方法将模拟语音数据直接写入半导体存储单元中，具有音质自然、可反复录放、抗干扰、低功耗等许多优点。isd1420放音时间为20秒；最多可分为160段，每段段长最少125ms；输入采样6.4khz；100000次录音周期；5v单电源供电，放音电流15ma，维持电流0.5μa。完全满足设计需要。使用28引脚的dip封装芯片，引脚功能见参考文献［5］。
地址引脚(a0～a7)有两个作用，取决于a7、a6的状态。当a7或a6有一个为“0”时，a0～a7解释为地址位，作为当前录放操作的起始地址。我们设计的电路使用了a0～a7的地址位功能。isd1420的地址空间分配见表1。
根据需要，语音信号分为“提示音”和“发令枪声”两段存储数据，“长提示音”或“短提示音”则由放音时间来区分。利用a0～a7引脚的地址功能，将isd1420的内部存储空间分成两部分。20秒存储空间分为前8秒存储“提示音”，后12秒存储“发令枪声”。本设计对语音信号的音质要求并不高，所以语音数据事先由模拟方式录入。由于实际放音持续时间都小于存储的时间(8秒、12秒)，可以通过调整语音芯片的低位地址a0、a1、a2(p3.2～p3.4控制)来选择合适的数据段播放。
如图2所示，语音电路在现场使用时只受控放音，
at89c51的p3.6控制，放音时间长短由p3.6低电平保持时间决定。放音地址则由p3.2～p3.5决定。p3.5=0为“提示音”地址；p3.5=1为“发令枪声”地址，p3.2～p3.4为地址微调。何时放音、放哪段声音、放多长时间均由plc发布命令。
2.3btl功放电路
起跑装置要求在无交流电源时，可用电瓶供电，所以电源设定为12v。由于在户外使用，要求发出的声音具有一定的响度，即要求语音电路有较大功率输出。isd1420内部输出级带有放大器，其直接的扬声器驱动功率为12.2mw(16ω负载)，这距离我们的实际需要相差很大，因此后级功放必须保证能在低电压下输出大功率信号，以推动扬声器发声。
要在单电源低电压条件下输出大功率信号，功放电路选择桥接式无变压器输出电路(即btl电路)，其基本工作原理由图3所示的分立元件btl电路简图说明。图中有四个输出管vt1～vt4，扬声器接在两个输出端之间。在输入信号u的正半周，vt1、vt4导
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