單片機的多段語音組合錄放系統設計

摘要：介紹一種基于單片機STC89C52RC、語音芯片ISD1730組成的多段語音錄放系統設計方案。描述了語音電路設計、語音分段錄入、語音段定位、語音段剪輯、多段語音組合輸出等的實現方法；并制作了一個具有語音輸出功能的溫度測量儀。實驗表明，具有語音輸出功能的溫度測量儀器更便于操作和使用。
關鍵詞：STC89C52RC；多段語音；錄放系統

引言
目前，在自動取款機、自動售貨機、工業報警系統、公路收費系統、汽車防撞系統、智能玩具等領域具有語音輸出功能的儀器設備越來越多。我們的工作和生活環境更加人性化、智能化。但在工業生產現場，數碼輸出的手持式測量儀器得到大量應用，給測量人員讀取測量結果帶來了極大的方便。但是具體操作時，測量人員需要將儀器置于便于觀察測量結果的地方，然后手持測量探頭進行測量，由于測量環境的復雜性，特別是在狹窄的工業生產現場，既便于實施測量作業又便于觀測測量結果，二者有時不能兼顧。此時，如果儀器具有語音輸出結果的功能，將會給測量工作人員帶來極大的方便。筆者設計了一個基于單片機STC89C52RC、DS18B20溫度傳感器、語音芯片ISD1730構成的語音溫度測量系統，給出了語音的分段錄入、各段語音存放地址的確定、各段語音的修正、多段語音組合輸出等環節的詳細設計過程。

1 系統結構及軟硬件設計
1．1 系統結構及工作原理
具有語音輸出功能的單片機測量、顯示系統結構框圖如圖1所示。系統主要由傳感器輸入、STC89C52RC及其外圍電路、顯示電路、語音電路和電源電路構成。設計時將需要播報的語音段(或字)錄入語音芯片(系統失電后語音信息并不會丟失)，系統工作時STC89C52RC會對傳感器的信號進行采集，通過處理后一方面將結果輸出顯示，另一方面分析需要播報哪些語音段，指令語音模塊將需要播報的語音段按要求組合進行播報。

1．2 系統硬件電路
1．2．1 數據采集與顯示部分
單片機及其外圍電路由STC89C52RC、復位電路、振蕩電路等構成單片機最小系統；數字溫度傳感器DS18B20以一線形式與STC89C52RC的P3．7端口連接；采用4位數碼管顯示，顯示數據通過STC89C52RC的P0口，經過74LS573鎖存驅動后對數碼管段控制，P2．0～P2．2通過74LS 138譯碼后對數碼管的字控制，實現動態掃描顯示。
1．2．2 語音電路設計
語音芯片采用美國Winbond公司的ISD1730，工作電壓范圍為2．4～5．5V，適合與單片機共用電源。該芯片適用于需要多段語音存儲與回放的各種高端電子系統，根據其外接振蕩電阻的大小不同，可以存儲20～60s的信息。語音電路如圖2所示。在電路中，振蕩電阻為80kΩ，最小存儲分辨率為125 ms，可以存放30 s的語音。信號以自然語音的形式按行存儲在其內部的多級固態存儲器內，可以通過指令中的11位地址對每一行的信息精確尋址，存儲的語音信息斷電后不會丟失，理論上可以保持一百年，存儲10萬次。