基于單片機(jī)89C52的語(yǔ)音電路報(bào)讀電路在火控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　0 引言

　　在現(xiàn)代大多控制系統(tǒng)中，通常使用發(fā)光二極管LED、數(shù)碼管、液晶顯示器、蜂鳴器等進(jìn)行狀態(tài)/結(jié)果顯示和故障報(bào)警，如果在顯示報(bào)警儀表上采用數(shù)字語(yǔ)言技術(shù)，使適合用聽覺傳送的信息用語(yǔ)言傳送，就可以發(fā)揮聽覺的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)完全用視覺信號(hào)傳遞信息的不足。近年來(lái)隨著語(yǔ)音電路的迅速發(fā)展，語(yǔ)音芯片已經(jīng)以其直觀、生動(dòng)、與單片機(jī)接口方便等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于單片機(jī)控制系統(tǒng)中了，成為現(xiàn)代控制系統(tǒng)中人機(jī)聯(lián)系的一個(gè)友好界面。

　　1 語(yǔ)音電路分析

　　語(yǔ)言處理合成芯片很多，大多采用：語(yǔ)言信號(hào)-駐極話筒-電壓-濾波放大-AD轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)。放音時(shí)采用：數(shù)字信號(hào)-DA轉(zhuǎn)換、輸出，這在實(shí)際使用時(shí)存在著以下不足：

　　(1)要使語(yǔ)音不失真地被采樣，要求采樣頻率fs≥8 000 Hz。在小系統(tǒng)中，以這樣的速度采樣語(yǔ)音只能是很短的時(shí)間，若要稍長(zhǎng)一段時(shí)間，勢(shì)必占用很大的存貯空間。

　　(2)系統(tǒng)構(gòu)成成本高，由于需要ADC，DAC，專用語(yǔ)音芯片及相關(guān)電路。

　　(3)存在不同程度的失真(信號(hào)采樣和恢復(fù))。

　　(4)使用不靈活，只能錄什么，放什么，難以實(shí)現(xiàn)字、詞、句的組合。

　　ISD1420語(yǔ)音芯片是美國(guó)ISD公司出品的新型優(yōu)質(zhì)單片錄放音電路，采用了直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)DAST。主要由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音內(nèi)容存人永久存儲(chǔ)單元，提供零功率信息存儲(chǔ)，這個(gè)獨(dú)一無(wú)二的方法是借助于美國(guó)ISD公司的專利——多電平直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)(DAST TM)實(shí)現(xiàn)的。利用它，語(yǔ)音和音頻信號(hào)被直接存儲(chǔ)，以其原本的模擬形式進(jìn)入EEPROM存儲(chǔ)器及分段輸出，因而失真小，能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音效果，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”。使用方便，不需專用語(yǔ)音開發(fā)工具，成本低廉。直接模擬存儲(chǔ)允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語(yǔ)音的再現(xiàn)。不僅語(yǔ)音質(zhì)量?jī)?yōu)勝，而且斷電語(yǔ)音保護(hù)。因而在現(xiàn)代技術(shù)上得到廣泛使用。主要特點(diǎn)如下：

　　(1)使用方便的單片錄放系統(tǒng)，外部元件最少

　　(2)重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪音

　　(3)信息可保存100年，可反復(fù)錄放10萬(wàn)次

　　(4)較強(qiáng)的分段選址能力可處理多達(dá)160段信息

　　(5)邊沿/電平觸發(fā)放音

　　(6)無(wú)耗電信息存儲(chǔ)，省掉備用電池

　　(7)具有自動(dòng)節(jié)電模式

　　(8)錄或放后立即進(jìn)入維持狀態(tài)，僅需0.5μA電流

　　(9)工作電壓：5 V

　　(10)工作電流：典型值15 mA，最大值30 mA(16歐姆)

　　2 系統(tǒng)構(gòu)成

　　本語(yǔ)音電路作為火控計(jì)算機(jī)的一部分，主要是對(duì)目標(biāo)距離進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)讀，供指揮人員提供觀察和決策，以選擇最佳時(shí)機(jī)發(fā)出擊發(fā)命令。語(yǔ)音電路組成框圖如圖1所示。由火控計(jì)算機(jī)主機(jī)發(fā)出RS232電平信號(hào)，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后，為單片機(jī)AT89C52所接收。單片機(jī)AT89C52一方面控制高亮度數(shù)碼管顯示狀態(tài)信息，同時(shí)控制語(yǔ)音芯片ISD1420實(shí)時(shí)報(bào)讀目標(biāo)距離。為指揮人員提供提示。

　　3 語(yǔ)音信號(hào)控制

　　3.1 語(yǔ)音電路特性

　　選用語(yǔ)音存儲(chǔ)/再生芯片ISD1420。該電路采用EEP-ROM存儲(chǔ)方法將模擬語(yǔ)音數(shù)據(jù)直接寫入半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元中，具有音質(zhì)自然、可反復(fù)錄放、抗干擾、低功耗等許多優(yōu)點(diǎn)。ISD1420放音時(shí)間為20秒;最多可分為160段，每段段長(zhǎng)最少125 ms;輸入采樣6.4 kHz;100 000次錄音周期;5 V單電源供電，放音電流15 mA，維持電流0.5μA。完全滿足設(shè)計(jì)需要。

　　ISD1420芯片地址引腳(A0～A7)輸入有雙重功能，根據(jù)地址中的A6，A7的電平狀態(tài)決定A0～A7的功能。如果A6，A7有一個(gè)是低電平，A0～A7輸入全解釋為地址位，作為起始地址用。地址位僅作為輸入端，在操作過(guò)程中不能輸出內(nèi)部地址信息。根據(jù)PLAYL、PLAYE或REC的下降沿信號(hào)，地址輸入被鎖定。如果A6，A7同為高電平時(shí)，它們即為模式位(見表1)。

　　使用操作模式有兩點(diǎn)要注意：

　　(1)所有初始操作都是從0地址開始，0地址是1420存儲(chǔ)空間的起始端，以后的操作可根據(jù)模式的不同。而從不同的地址開始工作。當(dāng)電路中錄放音轉(zhuǎn)換或進(jìn)入省電狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。

　　(2)當(dāng)PLAYL、PLAYE或REC變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)A6，A7為高電平時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作模式。這種操作模式一直執(zhí)行到下一個(gè)低電平控制輸入信號(hào)出現(xiàn)為止，這一刻現(xiàn)行的地址/模式信號(hào)被取樣并執(zhí)行。操作模式可以與微控制器一起使用，也可用硬件連線得到所需系統(tǒng)操作。

　　通過(guò)以上介紹可知，160段對(duì)應(yīng)著160個(gè)地址，由A0～A7組合產(chǎn)生。要實(shí)現(xiàn)分段播放先要進(jìn)行錄音，錄音可以采用高級(jí)的聲音處理軟件一次把聲音灌進(jìn)語(yǔ)音模塊里頭也可以采用分段錄音的方法進(jìn)行分段錄制。