IC卡电子语音书

    关键词：IC卡 语音录放 文本转换

所谓"IC卡电子语音书"，即读取IC卡中的信息，再将其转换成声音信息，用以取代现有的书籍的电子装置，可供不便于视觉阅读的人群（如老年人、盲人或患者等）使用。

目前，国内市场销售的IC卡的容量可达500K字节，如直接存储语音信号（以8K/秒采样率计），可存储约62.5秒的直接语音信息。虽然所存储的音质比较好，但显然还不能满足一般书藉大量信息存储的要求。笔者以汉字的语音编码（自定义）形式存储，存储一个汉字只占用1.5个字节（12位），则500K字节的IC卡可存储的汉字不少于33.3万个，可连续播放近30小时，足以满足实用要求。

本文给出的设计方案以AT89LV51单片机为微处理机，配以ISD4004作语音支持，采用AT45D041型IC卡作为电子书籍信息存储载体。AT45D041型IC卡是由美国ATMEL公司于近年推出的大容量存储卡（4M位），是目前市场上易于购得的容量最大的IC卡。随着技术的进步，改用容量更大的其它类型IC卡时，只要通讯方式不变，本设计方案仍然适用。即使是通过方式有所改变，亦只需对本设计方案销作修改即可。

该装置的基本工作过程如下：首先将汉字文本文件（如《三国演义》）转换成语音编码文件存储于IC卡中（这一工作由PC机完成）；然后，当IC卡电子语音书工作时，播放装置中的CPU将从IC卡中读出语音编码；最后，CPU再按此编码控制ISD单片语音录放电路，播放出相应的语音。

本设计方案是一个经济实用型电子语言书基本设计方案，虽然在音质方面不如语音直接存储的方案，但具有装置成本低廉、体积小巧、用电省和连续播放时间长的优势。

1 硬件设计

播放装置的电气原理图如图1所示。

图1 IC卡电子语音书电气原理图

本设计中设有6个按键，分别为"播放"（BUTTON0）、"快进"（BUTTON1）、"慢进"（BUTTON2）、"快退"（BUTTON3）、"慢退"（BUTTON4）和"停止"（BUTTON5）。

为了能够在下一次开机时从上一次中止处继续播放，需要一个掉电保持的数据存储器，本文中使用了AT24C01A。

为使播放装置的体积和重量尽可能减小，本装置仅使用一节AA型（即5号）电池，因此需采用升压式开关型稳压电源，本文采用的是MAX856。为了节省电池消耗，本装置应具有自动断电的功能。按下"播放"键时，MAX856芯片1脚将抬高为高电平，装置上电。以后每隔16秒由单片机向MAX856芯片1脚发送一个高电平脉冲，让装置继续被供电。当定时时间（60分钟）到时，装置停止向MAX856芯片发送高电平脉冲，则装置自动断电。

本设计中采用的AT45D041型大容量IC存储卡的主要功能和技术参数如下：

（1）具有与SPI兼容的串行接口；

（2）4325376位；

（3）低功耗，动态电流为15mA，静态待机电流为20μA；

（4）最大时钟频率为10MHz。

AT45D041型大容量IC存储卡的引脚及命令请参阅参考文献[1]。图1中IC_CARD的1～8脚对应于AT45D041的1～8引脚；9和10为IC卡座的辅助触点，用于检测IC卡是否已插入。

本设计中采用的ISD4004语音芯片的主要功能和技术参数如下：

（1）16分钟语音录放，最小段长200～400ms（本设计采用300ms）；

（2）最大段数2400段；

（3）SPI接口方式。

ISD4004语音芯睡的主要引脚及与单片机的连接方法描述如下：AUD OUT--输出音频