语音芯片ISD1400 及其应用

语音芯片ISD及其应用

贺忠海　倪　勇　王　京　王宝光

(天津大学精密仪器与光电子工程学院,300072)

　　现代控制系统中,指示灯被广泛应用,但如果有声音提示,效果会更好。

本文介绍一种简单实用的语音芯片ISD,用该芯片可以方便地组成板上语音系

SOIC封装。

21ISD1400的管脚介绍

图2为ISD1400的管脚排列图。

VCCA,VCCD(电源)——为了减小片内噪声,模拟电路和数字电路在ISD1400内部是分开的,这些电源总线在封装上也是分开的。为了减小噪声,提高声音质量,这两个电源引脚应离电源尽可能的近,而且电源的去耦电容应离引脚越近越好。

VSSA,VSSD(地线)——与电源相类似,模拟电路和数字电路在芯片内部使用分离的地线以减小噪声。这两个引脚的连接线应尽可能地靠近芯片;此外,地线应尽可能的粗。

REC(录音)——REC是低电平有效信号输入。无论REC何时变低管子都开始录音,且在录音期间REC应始终保持低电平。与回放输入信号(PLAYE或PLAYL)相比,REC有优先权,即在放音过程中,如果REC

统,电路相当简单。

ISD系列语音芯片是美国ISD(InformationStorageDevice)公司的新型产

品。ISD系列产品采用直接存储模拟信号的方式,从而打破了传统的先A󰃗D再D󰃗A的模式。这种新型存储形式的优点:一是提高了存储密度,二是模拟数据得到永久保存。下面以ISD1400系列为例进行介绍,其它系列的芯片大同小异。

11ISD1400的特点及结构简图

ISD1400的功能块图如图1所示,其特

点是:①易于使用的单片语音录音󰃗回放;②高质量的声音复制效果;③自动省电模式:在录音和回放之后马上进入等待模式,等待电流015ΛA;④零功率信息存储:无电池状态下的备份电路;⑤可存储多段信息;⑥100年信息存储;⑦重复录音10万次;⑧有片上时钟源;⑨单+5V电源供电;βκ可选择DIP或

变低,则电路马上由放音过程转为录音过程,

反之则不行。当REC变高或存储空间变满时录音过程结束。一个信息结束标记(EOM)会出现在录音截止的地方,这样就能保证以后的放音有正确的结束点。

PLAYE(回放,边缘触发)——当一个低电平跳变出现在这个引脚时,回放过程开始。当遇到信息结束标记(EOM)或存储空间的末尾时,回放过程结束。在回放过程中PLAYE变高并不能中断回放过程。

PLAYL(回放,电平触发)——当这个引脚的电平由高变低时,回放过程开始,回放过程持续到PLAYL由高变低或遇到EOM。

RECLED(录音LED输出)——在录音过程中RECLED输出变低,该输出可用于驱

图1　ISD1400功能块图

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动一个LED以提供正在录音的提示信息。

MIC(话筒输入)——MIC把其输入信号传给片上预放大器,片上自动增益控制(AGC)电路控制片上预放大器的增益从-15至24之间变化。外部话筒输入应通过电要求时钟信号特别精确,一般不推荐使用外部时钟输入,内部时钟已经能使芯片很好地工作。

SP+,SP-(扬声器输出)——SP+和SP-引脚提供了扬声器的直接驱动功能,而输出电阻只有168。对于直接驱动的扬声器来说,也可以只用一个输出端,但是双端极性的输出比单端输出的功率高了4倍。此外,当使用SP+和SP-时,扬声器耦合电容就没有必要了,单端连接则需要在SP+端和扬声器之间连接交流耦合电容。在录音期间扬声器输出端保持高阻状态。

A0～A7(地址输入)——地址输入用于芯片有分段录音时,不同的地址端口对应不同的录音片断,这是分段录音和选择段落回放的保证。

容交流耦合至本引脚,电容值和本引脚上的片内10k8电阻决定了芯片的低频截止频率。

图2　ISD1400管脚排列图

31实用电路举例

应用电路实例见图3。(1)录音

把REC端信号置低电平,就开始了一个从芯片的开始存储空间录音的过程,如果保持低电平,录音过程会一直保持到存储空间满为止。

(2)边缘触发形式的放音

PLAYE置低电平就开始了一个回放过

MICREF(话筒基准)——MICREF输

入是话筒预放大器的反相端输入,它提供了较好的噪声抑制比和较高的共模抑制比。

AGC(自动增益控制)——AGC动态地调整预放大器的放大倍数以扩大话筒输入的范围。AGC功能允许更大范围的声音输入,从小声耳语到很大的声音都能得到很好的录音效果,并在整个范围内保持小的失真率。

ANAOUT(模拟输出)——本引脚向用户提供预放大器的输出,预放大器的电压放大倍数由AGC引脚的电压所决定。

ANAIN(模拟输入)——ANAIN引脚把输入信号传给片内以便录音,对于话筒输入模式,ANAIN引脚应通过外部电容连接到ANAOUT引脚。如果外部输入信号的来源不是话筒,则输入信号可通过电容直接耦合给ANAIN。

XCLK(外部时钟输入)——ISD1400系列对外部的时钟输入,其内部有下拉元件,一旦接入外部时钟,内部时钟自动失去作用。如果没有用,则该引脚应当接地。另外,如不是

程,放音从存储空间的开始部分或选定的段开始放音。PLAYE变高电平对放音过程没有影响,放音会持续到遇到EOM信号为止。

(3)电平触发形式的放音

PLAYL置低开始了一个回放过程,但在

放音过程中,PLAYL要一直保持低电平,放音过程会持续到遇到EOM信号为止。如果在遇到EOM信号之前变高,放音即结束。

41分段录音和放音简介

由于分段录音和放音涉及到芯片的一些参数设定和查表,系统介绍需较多篇幅,因此本文不再给出详尽的解释,而只用一些简单

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图3　应用电路实例

的例子加以说明。例子中所涉及到的参数不作详细的说明,只求能说明问题即可。

首先说明,地址并不是存储信息的序号,它是芯片存储区的指针,实际上,它和单片机的存储区地址是类似的。以ISD1416为例,此芯片的存储时间为16秒,最小录音时间为100ms,因此可以分段的总数为16÷0.1=160段。如果想从第10秒处开始录音,则所

需地址为10÷0.1=100,换算为二进制地址01100100,因此只要按上述给定地址配置芯

片地址引脚(A0～A7)的状态,然后按一般情况进行录音即可。放音与录音类似,重要的是配置好地址状态。

ISD1400的地址线有8根,很多情况下

当系统上电时有时会出现意料之外的录

音过程,而这个意外的录音过程会妨碍以前的声音进行回放,一个伪EOM标记会出现在存储空间的开始部分。

为了防止这种现象的发生,在控制端(REC和VCC)之间并联一个电容(大约为01001ΛF)即可。它使控制端的电压同步拉起,一旦电压变高,电压上拉部分将保持高电平直到人为地使电压变低,从而防止伪EOM标记的产生。

既然这种异常现象与使用者的印刷线路板的电容有关,因此不是每个人都会遇到这种情况。但为了使电路稳定工作,这个电容是必须的。

参考文献

[1]ISDInc.,ISDdatabook,2ndEdition,1996[2]何立民编著1单片机应用系统设计1北京航空航

用不了这么多根地址线,而且单片机输出端口也提供不了如此多的地址线。为了解决这个问题,我们可以简单地把一些低位地址线接地,而只用高位地址线,这样我们就可以得到大片的而且很实用的录音区域,并且减小了对单片机的控制线需求。以ISD1416为例,如果我们把A0～A3全部接地,那末我们得到的最小分段间隔为116秒,而且只需4根地址线即可选完这几个区域。如果把A4也接地,分段间隔则为312秒。

天大学出版社,1994

(收稿日期:1999210225)

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