基于ISD1760的智能語(yǔ)音計(jì)費(fèi)顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0  引言

語(yǔ)音費(fèi)額顯示器是用于普通和高速公路收費(fèi)車(chē)道向應(yīng)繳費(fèi)車(chē)輛和人員顯示車(chē)型及收費(fèi)金額等信息的一種機(jī)電設(shè)備。通常安裝于收費(fèi)車(chē)道出入口的側(cè)部，可顯示車(chē)型、金額、余額及漢字信息等，同時(shí)具有通行指示、語(yǔ)音提示等功能。本文以SST89V58單片機(jī)和語(yǔ)音芯片ISD1760為核心，給出了一種語(yǔ)音費(fèi)額顯示器的設(shè)計(jì)方法。

1  語(yǔ)音芯片ISDl760簡(jiǎn)介

ISDl760是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語(yǔ)音錄放電路ISDl700系列芯片中的一款。該芯片可用來(lái)替代已經(jīng)停產(chǎn)的ISD2560芯片。用戶可利用振蕩電阻來(lái)自已設(shè)定芯片的采樣頻率，從而決定芯片的錄放時(shí)間(40～120 s)和錄放音質(zhì)(4～12kHz)。相比過(guò)去的ISD2560芯片，ISDl760在功能上集成了錄放功能，并增加了一些更加人性化的提示功能以及對(duì)存儲(chǔ)空間的精確操作功能，而且音質(zhì)也有了明顯的提高。

ISDl760芯片提供的多項(xiàng)新功能包括內(nèi)置多信息管理系統(tǒng)、新信息提示(vAlert)、雙運(yùn)作模式(獨(dú)立模式和SPI模式)以及可定制的信息操作指示音效等。芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等全方位整合系統(tǒng)功能。此外，該芯片還具有專利技術(shù)的模擬處理存儲(chǔ)方式，且錄放音質(zhì)極佳，背景噪音很小，語(yǔ)音內(nèi)容保存時(shí)間長(zhǎng)且不易丟失。非常適用于公路收費(fèi)站和公交車(chē)等場(chǎng)合進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。

ISDl760有獨(dú)立模式和SPI模式兩種工作模式。本系統(tǒng)采用SPI工作模式，其中單片機(jī)為主機(jī)，ISDl760作為從機(jī)。主控單片機(jī)主要通過(guò)四線(SCLK，MOSI，MISO，／SS)SPI協(xié)議來(lái)與ISDl760掛行串行通信，而且?guī)缀跛械牟僮鞫伎梢酝ㄟ^(guò)SPI協(xié)議來(lái)完成。

2  語(yǔ)音費(fèi)額顯示器的硬件設(shè)計(jì)

一個(gè)語(yǔ)音費(fèi)額顯示系統(tǒng)可由主控制模塊、存儲(chǔ)模塊、語(yǔ)音模塊、功放模塊，串口通信模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和顯示模塊等模塊組成，其主控系統(tǒng)框圖如圖1所示。費(fèi)額顯示器的通信命令來(lái)源于收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)道控制計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)可將根據(jù)車(chē)型、軸載重量、行駛公里數(shù)、計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等數(shù)學(xué)計(jì)算公式得到的最終數(shù)據(jù)，通過(guò)串口發(fā)送給費(fèi)額顯示器的RS-232通信芯片，再由RS-232通信芯片將數(shù)據(jù)輸入單片機(jī)進(jìn)行處理。單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)可分兩路輸出，其中一路輸出至解碼、驅(qū)動(dòng)芯片，以用于驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的費(fèi)額顯示；另一路則輸出奎語(yǔ)音芯片，以用于進(jìn)行同步語(yǔ)音報(bào)價(jià)。

由于本系統(tǒng)采用的是2MB的串行FLASH芯片SST25LF020A來(lái)存儲(chǔ)字庫(kù)內(nèi)容，故可采用帶有SPI接口的SST89V58單片機(jī)作為主控制芯片，并使用模擬SPI方式與ISD1760進(jìn)行串行通信。

單片機(jī)上具有IO功能的四個(gè)管腳可分別與ISDl760上的SCLK、MOSI、MISO和SS連接；ISDl760的ROSC端可用一個(gè)80 kΩ的電阻接地，即設(shè)置的采樣頻率為8 kHz。該采樣率下的最大錄放音時(shí)間為60 s；SP+、SP-端外接TDA2009A組成的功率放大電路可實(shí)現(xiàn)播報(bào)語(yǔ)音的音量控制。TDA2009A是雙路音頻功率放大器，它具有過(guò)熱保護(hù)電路，而且外接元件少，安裝簡(jiǎn)單。

費(fèi)額顯示器的語(yǔ)音播報(bào)內(nèi)容主要包括播報(bào)歡迎詞、車(chē)型、收費(fèi)金額、車(chē)重、警報(bào)音等。本系統(tǒng)使用ISD1700語(yǔ)音編程拷貝機(jī)將錄制好的語(yǔ)音分段錄制到語(yǔ)音芯片中。另外，通過(guò)語(yǔ)音編程拷貝機(jī)也可以很方便地讀取每段語(yǔ)音信息的開(kāi)始和結(jié)束地址，并可進(jìn)行多片芯片語(yǔ)音信息的拷貝。

在語(yǔ)音錄制過(guò)程中，需要注意的問(wèn)題首先是在燒錄語(yǔ)音前應(yīng)檢查電腦聲卡驅(qū)動(dòng)，應(yīng)保證有驅(qū)動(dòng)并且最新，最好將聲卡聲音輸出設(shè)置中的喇叭組態(tài)設(shè)置為耳機(jī)，輸出音量大小設(shè)置到三分之二的狀態(tài)；其次是在燒錄語(yǔ)音時(shí)，電腦除了運(yùn)行燒錄語(yǔ)音的程序外，將其它的應(yīng)用軟件(如殺毒軟件等)關(guān)閉，以保證沒(méi)有噪音混入；最后，在燒錄語(yǔ)音芯片結(jié)束后，可循環(huán)播放試聽(tīng)一下，如果對(duì)音質(zhì)不滿意，可使用Goldwave或者Adobe Audition等音頻編輯軟件再對(duì)語(yǔ)音文件進(jìn)行編輯，已達(dá)到滿意的效果。

3  軟件程序設(shè)計(jì)

語(yǔ)音費(fèi)額顯示器的系統(tǒng)軟件要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)是處理收費(fèi)亭中收費(fèi)計(jì)算機(jī)發(fā)送的串行通信數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)的顯示功能并進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。其中的語(yǔ)音處理程序主要判斷是否需要播報(bào)語(yǔ)音信息，以及找到相應(yīng)語(yǔ)音信息的存儲(chǔ)地址，播報(bào)制定段語(yǔ)音。其系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示。下面是模擬SPI發(fā)送數(shù)據(jù)子程序和播放制定地址段的子程序：

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)采用單片機(jī)的IO口來(lái)模擬SPI接口以對(duì)ISDl760進(jìn)行控制，適用于大多數(shù)的單片機(jī)與ISDl760進(jìn)行通信。在實(shí)際應(yīng)用中，模擬元件fAGC電阻和電容、耦合電容等)要盡量靠近ISD器件，元件的引腳要短，應(yīng)把模擬和數(shù)字電源引腳都接到電源端，并在這兩個(gè)電源端口添加高頻去耦電容，且其等效串聯(lián)電阻要小，同時(shí)，電源本身一定不能有噪聲。