??? 摘 要： 簡要介紹了ISD4000系列語音芯片" title="語音芯片">語音芯片的特點(diǎn)及工作原理。根據(jù)其工作特點(diǎn)設(shè)計(jì)了基于AVR單片機(jī)控制,、串口" title="串口">串口通信和MP3播放的智能語音錄制系統(tǒng),。詳細(xì)介紹了硬件電路設(shè)計(jì),、軟件實(shí)現(xiàn)和MP3的設(shè)計(jì)以及部分源程序。
??? 關(guān)鍵詞： ISD4002? ATMEGA16L? 串口通信" title="串口通信">串口通信? MP3播放

?

??? 語音電路已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于報(bào)告運(yùn)行狀態(tài),、運(yùn)行提示,、提示系統(tǒng)操作過程以及故障報(bào)警等功能的實(shí)現(xiàn)中。除了具有輸出接口的功能外,，它還具有輸入接口的功能,，用于語音識別、語音記錄等,。但是,，做為輸出接口應(yīng)用時(shí)，語音芯片中必須有已經(jīng)錄好的語音,，這就要求有一套快捷,、可靠的錄音系統(tǒng)?；谶@方面的考慮筆者設(shè)計(jì)了具有語音錄放功能的智能系統(tǒng),。本系統(tǒng)應(yīng)用串口通信很好地將錄音電路與PC機(jī)連接，克服了手動按鍵錄放的缺點(diǎn),，并且錄音的地址和長度也有很高的精度,，錄音長度可精確到0.1秒。
??? 本系統(tǒng)主要是針對當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的由美國信息存儲器件公司推出的ISD系列語音芯片中的ISD4000系列設(shè)計(jì)的,，本文中以ISD4003系列為例,，對于其他系列的產(chǎn)品稍加改動即可，其設(shè)計(jì)思路基本相同且管腳兼容,。
1 ISD 4003語音芯片簡介
??? ISD4003系列芯片的工作電壓3V,單片錄放時(shí)間4～8分鐘,，音質(zhì)好，適用于移動電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中,。芯片采用CMOS技術(shù),，內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器,、音頻放大器,、自動靜噪及高密度多電平閃爍存儲陣列。芯片設(shè)計(jì)基于所有操作必須由微控制器控制,，操作命令可通過串行通信接口(SPI)送入,。芯片采用多電平直接模擬量存儲技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存儲在片內(nèi)閃爍存儲器中,因此能夠真實(shí)自然地再現(xiàn)語音,、音樂,、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”,。采樣頻率可為4.0kHz,，5.3kHz，6.4kHz,，8.0kHz,。頻率越低，錄放時(shí)間越長,，音質(zhì)則有所下降,。片內(nèi)信息存于閃爍存儲器中，可在斷電情況下保存100年(典型值),，反復(fù)錄音10萬次,。
2 智能錄放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
??? 系統(tǒng)的整體思路是將錄制好的語音內(nèi)容打包成可在MP3中播放的文件，存儲在PC中,，通過串口和耳機(jī)插孔將錄放電路和PC機(jī)相連,。筆者自行用VB設(shè)計(jì)了MP3軟件用于播放語音文件，在此MP3中用戶可以自行設(shè)置錄放的起始地址和時(shí)間長度,。所以本系統(tǒng)的關(guān)鍵是PC機(jī)和錄放電路的通信以及錄放電路的設(shè)計(jì)和各功能的軟件實(shí)現(xiàn),。下面將從錄放系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)" title="軟件設(shè)計(jì)">軟件設(shè)計(jì)兩方面對本系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的闡述,。
2.1 硬件設(shè)計(jì)
??? 錄放電路是以ATMEL公司的ATMEGA16L為控制核心的,，通過串口接收由PC 機(jī)發(fā)送的控制命令,，同時(shí)通過SPI接口來控制語音芯片的錄放,。其總體電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

?

?

??? 由圖1可以看出,，核心控制單元通過串行接口從PC機(jī)接收用戶的錄放指令,，然后再由單片機(jī)和語音芯片的SPI接口的輸入來控制語音芯片的錄放音。
??? 串行通信接口電路部分選用的是MAXIM公司的MAX3232芯片,，這款芯片可以用3V供電且功耗較低,。前面提及ISD4003芯片供電電壓是3V，而傳統(tǒng)的MAX232芯片供電大部分為5V，給電路設(shè)計(jì)增加了不必要的麻煩（尤其在布線過程中）,。且MAX232比較耐用,，不宜燒毀，這使得電路的穩(wěn)定性大大提高（注：在許多資料上MAX3232周邊的四個(gè)電容可以是0.1?滋F的,，但經(jīng)筆者多次嘗試,，圖2為最佳匹配，不會出現(xiàn)異常,，若加0.1?滋F的電容會出現(xiàn)莫名的錯(cuò)誤）,。圖2中的TXD，RXD分別與ATMEGA16的TXD,，RXD連接（見圖3）,。

?

?

?

??? 核心控制芯片ATMEGA16L電路如圖3，用的是片內(nèi)的晶振,，所以7,、8管腳懸空。其JTAG下載口線采用雙排插針,。由于此款單片機(jī)性能相當(dāng)穩(wěn)定,，所以不需任何仿真模式，直接燒寫程序即可,，其內(nèi)部帶有16kB的Flash可反復(fù)擦寫,，筆者多次應(yīng)用沒出現(xiàn)過由于燒寫程序而損壞片子的情況，這也是選擇此款單片機(jī)的原因之一,。由于其SPI被JTAG占用,，所以用單片機(jī)PC口（圖3）來控制語音芯片的SPI接口。其中的LED為錄放指示和上電指示,。
??? 語音芯片接口電路部分基本為典型的電路連接如圖4,，但在PCB圖中必須注意在語音芯片的電源和地之間加一個(gè)去偶電容，以保護(hù)芯片,，并且電容要盡量靠近芯片（注：SPEAK為揚(yáng)聲器接口）,。

?

??? 系統(tǒng)中錄音流程和放音流程基本相同,，在此不作贅述,。
??? PC機(jī)MP3的設(shè)計(jì)主要是關(guān)于串口和錄音控件的VB程序設(shè)計(jì)，下面給出部分VB程序代碼,。其中包括了串口和錄音控件的編程,。
′初始化串行口
intPort=1
strSet=″9600，n,，8,，1″
′frmMain.ctrMSComm.InBufferSize=1024
′frmMain.ctrMSComm.OutBufferSize=512
If Not frmMain.ctrMSComm.PortOpen Then′嘗試打開串行口
???? frmMain.ctrMSComm.CommPort=intPort
???? frmMain.ctrMSComm.Settings=strSet
?????frmMain.ctrMSComm.PortOpen=True′打開串行口
End If

frmMain.ctrMSComm.PortOpen=False ′關(guān)閉串行口
??????
End Sub
錄音控件部分
MediaPlayer1.URL=File1.Path+″″+File1.FileName
Caption=″正在播放：″& File1.Path′要播放的mp3路徑′
??? 筆者所設(shè)計(jì)的智能錄放系統(tǒng)可應(yīng)用于各種語音的錄放，但最終應(yīng)用者的目的還是以錄音為主,，如公交車的報(bào)站系統(tǒng)中的語音錄制,。筆者所設(shè)計(jì)的這套錄放系統(tǒng)經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，證明性能穩(wěn)定,、錄放精確,，并已經(jīng)應(yīng)用于某警衛(wèi)系統(tǒng)的語音錄制工作中。
參考文獻(xiàn)
[1] ISD4000系列單片語音錄放電路.www.atvoc.com.
[2] 魯奇璞,，魏豐.ISD4004-16M語音芯片的循環(huán)錄放電路設(shè)計(jì).電子技術(shù)應(yīng)用,，2006，(2).
[3] 梁子伊.ISD4000系列語音芯片的單片機(jī)控制技術(shù).單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,，2002,，(2).