語(yǔ)音芯片AP89010工作原理及其在POS系統(tǒng)中的應(yīng)用

引言

POS是Point Of Sales的英文縮寫(xiě)，即銷(xiāo)售點(diǎn)終端。它利用磁卡或IC卡作為支付手段，使用方便、快捷和安全，且附加了很多的統(tǒng)計(jì)功能。POS系統(tǒng)的應(yīng)用，減少了現(xiàn)金的流通量，方便了銀行及商戶(hù)之間的結(jié)算、統(tǒng)計(jì)等，使持卡人的消費(fèi)變成一種快樂(lè)的體驗(yàn)，提升了銀行的服務(wù)質(zhì)量與效率，提高了用戶(hù)的信譽(yù)度。

傳統(tǒng)金融POS，一般在酒店、商場(chǎng)、連鎖超市等場(chǎng)合使用，不帶語(yǔ)音功能。每次刷卡交易靠售貨員人工提示客戶(hù)，完成確認(rèn)金額、輸入密碼等操作。

臺(tái)灣Aplus公司生產(chǎn)的一次性編程語(yǔ)音芯片AP89010，控制簡(jiǎn)單、成本低。該方案很適合POS系統(tǒng)使用，可設(shè)計(jì)在POS主機(jī)或配套銷(xiāo)售的密碼鍵盤(pán)主機(jī)電路中。在成本增加不多的前提下，增加語(yǔ)音功能可以大大提高產(chǎn)品的定位和形象，增強(qiáng)其競(jìng)爭(zhēng)力。

1 AP89010工作原理

語(yǔ)音芯片AP89010具有DIPl6和SOPl6兩種封裝。出于體積較小考慮，POS系統(tǒng)選用SOPl6封裝，引腳定義如圖1所示。



AP89010工作電壓為2．6～3．3 V，靜態(tài)耗電<5μA，工作溫度范圍為一40～85℃。內(nèi)部包含語(yǔ)音處理器、EPROM存儲(chǔ)器、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器、邏輯接口控制器、音頻放大器、時(shí)鐘振蕩器等電路，完成從語(yǔ)音數(shù)據(jù)寫(xiě)入固化到語(yǔ)音高保真重放的全過(guò)程。外圍電路一般只需要幾個(gè)元件。AP89010支持PCM或ADPCM語(yǔ)音格式?？筛鶕?jù)需要分為1～12組錄放其語(yǔ)音，語(yǔ)音可錄入時(shí)間最大為10 s(使用6 kHz 4位ADPCM譯碼器)。其語(yǔ)音錄入需要在專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)編程器上進(jìn)行，一旦錄入即成為固定數(shù)據(jù)，不能再更改或抹掉，永久保存。

器件各引腳功能如表1所列。



2 應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例

作為POS系統(tǒng)中的一個(gè)子模塊，語(yǔ)音芯片AP89010與主控MCU的邏輯框圖如圖3所示。

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筆者設(shè)計(jì)的應(yīng)用電路如圖4所示。

2．1 AP89010的2種控制模式

AP89010芯片支持2種控制模式：按鍵觸發(fā)模式和CPU并行觸發(fā)模式。本例中采用CPU并行觸發(fā)模式。AUDIO_S1、AUDIO_S2、AUDIO_S3、AUDIO_S4和AUDIO_SBT同主控MCU的GPIO口連接。

SBT作為觸發(fā)信號(hào)，高電平選通播放。再通過(guò)分段控制S1～S4可選擇觸發(fā)12個(gè)不同的語(yǔ)音組，如表2所列。



軟件可參考圖5所示的時(shí)序進(jìn)行控制。



AP89010最多允許錄入124個(gè)語(yǔ)音片段，并最多允許組合成12個(gè)語(yǔ)音組。對(duì)于POS系統(tǒng)，可考慮表3和表4所列的語(yǔ)句組合。


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語(yǔ)音源文件的采樣率較高，音質(zhì)效果相對(duì)好些，但會(huì)造成文件容量的增加。設(shè)計(jì)者需兼顧AP89010容量，控制在256 Kb以?xún)?nèi)。如果無(wú)法容納，可以考慮選用Aplus公司同系列的AP89021芯片，內(nèi)部EPROM容量為512 Kb。

語(yǔ)音源文件的錄入，在調(diào)試階段需用專(zhuān)門(mén)的編程器，配合PC端程序進(jìn)行；量產(chǎn)階段則可向供應(yīng)商定制，在廠(chǎng)內(nèi)一次性燒片，固化語(yǔ)音信息后再出貨。

ROSC振蕩電阻的取值，根據(jù)語(yǔ)音文件的采樣頻率而定，可從表5中查出。



本例中，采樣頻率為8 kHz，因此ROSC電阻(即R1)取200 kΩ。

2．2 AP89010的2種輸出方式

AP89010芯片有2種輸出方式：一種利用芯片VOUTl、VOUT2引腳直接驅(qū)動(dòng)喇叭，但驅(qū)動(dòng)能力較弱，只能選用小功率的喇叭；另一種利用芯片 COUT引腳電流放大輸出，再外接三極管放大推動(dòng)喇叭。本例中采用后者，驅(qū)動(dòng)8 Ω、1W規(guī)格的喇叭。

COUT輸出3 mA電流，BCP68T1三極管放大倍數(shù)hFE接近100，如圖6所示。實(shí)際喇叭工作電流為三極管放大后的集電極電流Ic，根據(jù)ic=Ib·hFE，約為 300 mA。喇叭功率P=I2c·R，其中R為喇叭電阻8 Ω，可算出實(shí)際能驅(qū)動(dòng)的喇叭功率為O．72W。電阻R2推薦為390Ω，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整為360Ω。



2．3 3種選擇方式

OUTl、OUT2、OUT3可內(nèi)部編程，作為IC工作狀態(tài)的反饋信號(hào)，有表6所列的3種選擇方式。



可用于LED燈，如閃爍則說(shuō)明當(dāng)前處于播放狀態(tài)，不閃爍則說(shuō)明播放完畢。也可連接MCU的GPIO口線(xiàn)，通過(guò)BUSY和STOP狀態(tài)的讀取，判斷 AP89010是否處于播放狀態(tài)，以便操作系統(tǒng)調(diào)度其他任務(wù)。本例中，僅采用OUTl驅(qū)動(dòng)LED燈功能。當(dāng)D1閃爍時(shí)，說(shuō)明正在播放。

結(jié)語(yǔ)

筆者已在POS系統(tǒng)上調(diào)試驗(yàn)證了AP89010電路，并小批量生產(chǎn)，全部檢驗(yàn)通過(guò)。總體來(lái)說(shuō)，AP89010操作簡(jiǎn)便、音質(zhì)逼真，該應(yīng)用電路性能穩(wěn)定、可靠性好。