ISD2500與ATmega8單片機(jī)配合使用的智能語音系統(tǒng)設(shè)計

1 引言
    語言是信息交流的最直接工具。在工業(yè)領(lǐng)域，在傳統(tǒng)的人機(jī)交互中，人們往往通過數(shù)碼顯示、光、電結(jié)合來接收機(jī)器發(fā)出的信息，這是由當(dāng)時的技術(shù)水平所決定的。隨著半導(dǎo)體技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，語音技術(shù)也在不斷取得突破，尤其是語音合成技術(shù)正在日臻完善，新型語音芯片不斷涌現(xiàn)，美國ISD公司生產(chǎn)的ISD2500系列語音芯片就是其中的優(yōu)秀產(chǎn)品。它可以采用單芯片控制方式，也可以采用微處理器控制方式。

2 ISD2500系列語音芯片介紹
    ISD2500系列語音芯片是一種高保真錄放一體化的單片固態(tài)語音集成電路，采用了ISD公司的專利“直接模擬存儲技術(shù)”，把模擬數(shù)據(jù)成功地存入半導(dǎo)體存儲器中。這種突破性的EEPROM存儲方法可以將模擬數(shù)據(jù)直接寫入單個存儲單元，而不需要A/D或D/A轉(zhuǎn)換。這種技術(shù)產(chǎn)生的效果是：(1)比同等的數(shù)字方式增加了集成度；(2)模擬數(shù)據(jù)的存儲是不揮發(fā)的。按錄放時間的不同，ISD2500系列芯片可以分為ISD2560、2575、2590和25120 4種型號。
2.1 ISD2500的封裝和引腳功能
    ISD2500采用DIP-28封裝，引腳排列如圖1所示，引腳功能如表l所列。

2.2 工作模式
    當(dāng)最高位地址(MSB)A8、A9都為高電平時，地址端就作為操作模式選擇端(高電平有效)。其工作模式如表2所示。

    使用工作模式時需要注意兩點(diǎn)：
    (1)所有工作模式下的操作都是從O地址開始，以后的操作根據(jù)模式的不同，而從相應(yīng)的地址開始工作。當(dāng)電路中錄音轉(zhuǎn)放音或進(jìn)入省電狀態(tài)時，地址計數(shù)器復(fù)位為0。
    (2)工作模式位不加鎖定，可以在MSB地址位為高電平時，CE電平變低的任何時間執(zhí)行工作模式操作。如果下一片選周期MSB地址位中有一個(或兩個)變?yōu)榈碗娖剑瑒t執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來設(shè)定的工作模式狀態(tài)丟失。

3 ISD2500和單片機(jī)的接口和編程
    ISD2500系列語音芯片結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，可以構(gòu)成簡單的單芯片應(yīng)用系統(tǒng)。但在很多場合下，由于語音數(shù)據(jù)的錄/放需要由其他信號自動控制，因此單芯片的ISD2500并不能滿足應(yīng)用的要求，這時就必須采用微控制器的語音系統(tǒng)，將不同的工作模式組合起來，根據(jù)需要靈活的錄制和播放多條信息。ISD2500可以與各種微控制器構(gòu)成智能語音系統(tǒng)。本文采用Atmel公司AVR系列單片機(jī)中的ATmega8為例與ISD2500構(gòu)成一個基本電路，此電路為一硬件平臺，可根據(jù)不同要求做相應(yīng)擴(kuò)展。
    以放音過程為例，其操作過程如下：
    (1)器件上電；
    (2)PD端置低電平；
    (3)輸入放音起始地址；
    (4)等待上電延遲(TPUD)后，使CE端由高變低，下降沿執(zhí)行放音操作。此時器件不再影響地址端和錄放控制端的再次跳變，注意在CE變低前的控制/地址建立時間(TSET)內(nèi)，應(yīng)保持上述引腳的穩(wěn)定；
    (5)在遇到EOM標(biāo)志時，器件繼續(xù)輸出聲音，當(dāng)EOM脈沖(TEOM)結(jié)束時，放音停止。
    錄音操作與放音操作過程基本一致，不再贅述。
    具體硬件連接電路如圖2所示。其中S1為“錄音”鍵，S2為“播放”鍵，S3為“段”操作鍵。
    使用單片機(jī)對ISD2500進(jìn)行控制時需注意以下幾點(diǎn)：
    (1)ISD2500系列地址建立時間(TSET)為300 ns，即應(yīng)保證地址信號在CE下降沿之前有300 ns的時延。有些速度很快的單片機(jī)就需要加延時。
    (2)ISD2500系列EOM脈沖寬度的典型值為12.5 ms，放音時可以用查詢或外部中斷的方式來檢測EOM端的上升沿，因?yàn)橹挥挟?dāng)EOM端變?yōu)楦唠娖胶?，CE信號才能開始下一個操作。其軟件流程如圖3所示。

    關(guān)鍵源程序如下：

4 結(jié)束語
    試驗(yàn)證明，ISD2500系列語音芯片與ATmega8單片機(jī)配合使用收到了良好的使用效果。它可以非常輕松的進(jìn)行擴(kuò)展和移植，應(yīng)用到機(jī)器人語音提示、飛機(jī)自動告警以及心電信號記錄回放等系統(tǒng)中去，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。