ISD2560语音芯片在排队机系统中的应用
摘要：详细介绍了Winbond公司生产的ISD2560语音芯片的引脚功能、操作模式以及具体使用方法，给出了用AT89C51与ISD2560构成的语音系统的硬件结构和软件设计方法。
关键词：单片机；ISD2560；语音芯片；ISD1425
目前，电脑语音服务的应用范围越来越广，如电脑语音钟、语音型数字万用表、手机话费查询系统以及公共汽车报站器等。而Ｗｉｎｂｏｎｄ公司生产的ＩＳＤ２５００系列语音芯片是具有较强功能的一种电脑语音录放器件，它能够应用在很多需要语音服务的场合。ＡＴ８９Ｃ５１是ＡＴＭＥＬ公司生产的性能良好、价格便宜的单片机。文中介绍了用ＡＴ８９Ｃ５１和ＩＳＤ２５６０构成的智能型排队机的语音部分，可实现语音的分段录取和组合回放，同时可通过修改软件实现整段或循环播放。本文重点介绍了用该电路来完成语音的组合播放等功能的实现方法。
ＩＳＤ２５６０是ＩＳＤ系列单片语音录放集成电路的一种。这是一种永久记忆型语音录放电路，录音时间为６０ｓ，可重复录放１０万次。该芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值可直接存储在片内单个ＥＥＰＲＯＭ单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，从而避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。该器件的采样频率为８．０ｋＨｚ，同一系列的产品采样频率越低?录放时间越长?但通频带和音质会有所降低。此外，ＩＳＤ２５６０还省去了Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换器。其集成度较高，内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器和４８０ｋ字节的ＥＥＰＲＯＭ。ＩＳＤ２５６０内部ＥＥＰＲＯＭ存储单元均匀分为６００行，有６００个地址单元，每个地址单元指向其中一行，每一个地址单元的地址分辨率为１００ｍｓ。此外，ＩＳＤ２５６０还具备微控制器所需的控制接口。通过操纵地址和控制线可完成不同的任务，以实现复杂的信息处理功能，如信息的组合、连接、设定固定的信息段和信息管理等。ＩＳＤ２５６０可不分段，也可按最小段长为单位来任意组合分段。
１ＩＳＤ２５６０的引脚功能
ＩＳＤ２５６０具有２８脚ＳＯＩＣ和２８脚ＰＤＩＰ两种封装形式。图１所示是其引脚排列。各引脚的主要功能如下：
电源（ＶＣＣＡ，ＶＣＣＤ）：为了最大限度的减小噪声，芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并且分别引到外封装上。模拟和数字电源端最好分别走线，并应尽可能在靠近供电端处相连，而去耦电容则应尽量靠近芯片。
地线（ＶＳＳＡ，ＶＳＳＤ）：由于芯片内部使用不同的模拟和数字地线，因此，这两脚最好通过低阻抗通路连接到地。
节电控制（ＰＤ）：该端拉高可使芯片停止工作而进入节电状态。当芯片发生溢出?即ＯＶＦ端输出低电平?后，应将本端短暂变高以复位芯片；另外，ＰＤ端在模式６下还有特殊的用途。
片选（ＣＥ）：该端变低且ＰＤ也为低电平时，允许进行录、放操作。芯片在该端的下降沿将锁存地址线和Ｐ／Ｒ端的状态；另外，它在模式６中也有特殊的意义。
录放模式（Ｐ／Ｒ）：该端状态一般在ＣＥ的下降沿锁存。高电平选择放音，低电平选择录音。录音时，由地址端提供起始地址，直到录音持续到ＣＥ或ＰＤ变高，或内存溢出；如果是前一种情况，芯片将自动在录音结束处写入ＥＯＭ标志。放音时，由地址端提供起始地址，放音持续到ＥＯＭ标志。如果ＣＥ一直为低，或芯片工作在某些操作模式，放音则会忽略ＥＯＭ而继续进行下去，直到发生溢出为止。
信息结尾标志（ＥＯＭ）：ＥＯＭ标志在录音时由芯片自动插入到该信息段的结尾。当放音遇到ＥＯＭ时，该端输出低电平脉冲。另外，ＩＳＤ２５６０芯片内部会自动检测电源电压以维护信息的完整性，当电压低于３．５Ｖ时，该端变低，此时芯片只能放音。在模式状态下，可用来驱动ＬＥＤ，以指示芯片当前的工作状态。
图2
溢出标志（ＯＶＦ）：芯片处于存储空间末尾时，该端输出低电平脉冲以表示溢出，之后该端状态跟随ＣＥ端的状态，直到ＰＤ端变高。此外，该端还可用于级联多个语音芯片来延长放音时间。
话筒输入（ＭＩＣ）：该端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路（ＡＧＣ）可将增益控制在－１５～２４ｄＢ。外接话筒应通过串联电容耦合到该端。耦合电容值和该端的１０ｋΩ输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。
话筒参考（ＭＩＣＲＥＦ）：该端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，并提高共模抑制比。
自动增益控制（ＡＧＣ）：ＡＧＣ可动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，这样在录制变化很大的音量（从耳语到喧嚣声）时就能保持最小失真。响应时间取决于该端内置的５ｋ 《ISD2560语音芯片在排队机系统中的应用》
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关键词：单片机；ISD2560；语音芯片；ISD1425
目前，电脑语音服务的应用范围越来越广，如电脑语音钟、语音型数字万用表、手机话费查询系统以及公共汽车报站器等。而Ｗｉｎｂｏｎｄ公司生产的ＩＳＤ２５００系列语音芯片是具有较强功能的一种电脑语音录放器件，它能够应用在很多需要语音服务的场合。ＡＴ８９Ｃ５１是ＡＴＭＥＬ公司生产的性能良好、价格便宜的单片机。文中介绍了用ＡＴ８９Ｃ５１和ＩＳＤ２５６０构成的智能型排队机的语音部分，可实现语音的分段录取和组合回放，同时可通过修改软件实现整段或循环播放。本文重点介绍了用该电路来完成语音的组合播放等功能的实现方法。
ＩＳＤ２５６０是ＩＳＤ系列单片语音录放集成电路的一种。这是一种永久记忆型语音录放电路，录音时间为６０ｓ，可重复录放１０万次。该芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值可直接存储在片内单个ＥＥＰＲＯＭ单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，从而避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。该器件的采样频率为８．０ｋＨｚ，同一系列的产品采样频率越低?录放时间越长?但通频带和音质会有所降低。此外，ＩＳＤ２５６０还省去了Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换器。其集成度较高，内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器和４８０ｋ字节的ＥＥＰＲＯＭ。ＩＳＤ２５６０内部ＥＥＰＲＯＭ存储单元均匀分为６００行，有６００个地址单元，每个地址单元指向其中一行，每一个地址单元的地址分辨率为１００ｍｓ。此外，ＩＳＤ２５６０还具备微控制器所需的控制接口。通过操纵地址和控制线可完成不同的任务，以实现复杂的信息处理功能，如信息的组合、连接、设定固定的信息段和信息管理等。ＩＳＤ２５６０可不分段，也可按最小段长为单位来任意组合分段。
１ＩＳＤ２５６０的引脚功能
ＩＳＤ２５６０具有２８脚ＳＯＩＣ和２８脚ＰＤＩＰ两种封装形式。图１所示是其引脚排列。各引脚的主要功能如下：
电源（ＶＣＣＡ，ＶＣＣＤ）：为了最大限度的减小噪声，芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并且分别引到外封装上。模拟和数字电源端最好分别走线，并应尽可能在靠近供电端处相连，而去耦电容则应尽量靠近芯片。
地线（ＶＳＳＡ，ＶＳＳＤ）：由于芯片内部使用不同的模拟和数字地线，因此，这两脚最好通过低阻抗通路连接到地。
节电控制（ＰＤ）：该端拉高可使芯片停止工作而进入节电状态。当芯片发生溢出?即ＯＶＦ端输出低电平?后，应将本端短暂变高以复位芯片；另外，ＰＤ端在模式６下还有特殊的用途。
片选（ＣＥ）：该端变低且ＰＤ也为低电平时，允许进行录、放操作。芯片在该端的下降沿将锁存地址线和Ｐ／Ｒ端的状态；另外，它在模式６中也有特殊的意义。
录放模式（Ｐ／Ｒ）：该端状态一般在ＣＥ的下降沿锁存。高电平选择放音，低电平选择录音。录音时，由地址端提供起始地址，直到录音持续到ＣＥ或ＰＤ变高，或内存溢出；如果是前一种情况，芯片将自动在录音结束处写入ＥＯＭ标志。放音时，由地址端提供起始地址，放音持续到ＥＯＭ标志。如果ＣＥ一直为低，或芯片工作在某些操作模式，放音则会忽略ＥＯＭ而继续进行下去，直到发生溢出为止。
信息结尾标志（ＥＯＭ）：ＥＯＭ标志在录音时由芯片自动插入到该信息段的结尾。当放音遇到ＥＯＭ时，该端输出低电平脉冲。另外，ＩＳＤ２５６０芯片内部会自动检测电源电压以维护信息的完整性，当电压低于３．５Ｖ时，该端变低，此时芯片只能放音。在模式状态下，可用来驱动ＬＥＤ，以指示芯片当前的工作状态。
图2
溢出标志（ＯＶＦ）：芯片处于存储空间末尾时，该端输出低电平脉冲以表示溢出，之后该端状态跟随ＣＥ端的状态，直到ＰＤ端变高。此外，该端还可用于级联多个语音芯片来延长放音时间。
话筒输入（ＭＩＣ）：该端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路（ＡＧＣ）可将增益控制在－１５～２４ｄＢ。外接话筒应通过串联电容耦合到该端。耦合电容值和该端的１０ｋΩ输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。
话筒参考（ＭＩＣＲＥＦ）：该端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，并提高共模抑制比。
自动增益控制（ＡＧＣ）：ＡＧＣ可动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，这样在录制变化很大的音量（从耳语到喧嚣声）时就能保持最小失真。响应时间取决于该端内置的５ｋ 《ISD2560语音芯片在排队机系统中的应用》
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