ISD2500與ATmega8單片機配合使用的智能語音系統設計

　　1 引言

　　語言是信息交流的最直接工具。在工業領域，在傳統的人機交互中，人們往往通過數碼顯示、光、電結合來接收機器發出的信息，這是由當時的技術水平所決定的。隨著半導體技術和計算機技術的飛速發展，語音技術也在不斷取得突破，尤其是語音合成技術正在日臻完善，新型語音芯片不斷涌現，美國ISD公司生產的ISD2500系列語音芯片就是其中的優秀產品。它可以采用單芯片控制方式，也可以采用微處理器控制方式。

　　2 ISD2500系列語音芯片介紹

　　ISD2500系列語音芯片是一種高保真錄放一體化的單片固態語音集成電路，采用了ISD公司的專利“直接模擬存儲技術”，把模擬數據成功地存入半導體存儲器中。這種突破性的EEPROM存儲方法可以將模擬數據直接寫入單個存儲單元，而不需要A/D或D/A轉換。這種技術產生的效果是：(1)比同等的數字方式增加了集成度;(2)模擬數據的存儲是不揮發的。按錄放時間的不同，ISD2500系列芯片可以分為ISD2560、2575、2590和25120 4種型號。

　　2.1 ISD2500的封裝和引腳功能

　　ISD2500采用DIP-28封裝，引腳排列如圖1所示，引腳功能如表l所列。

　　2.2 工作模式

　　當最高位地址(MSB)A8、A9都為高電平時，地址端就作為操作模式選擇端(高電平有效)。其工作模式如表2所示。

　　使用工作模式時需要注意兩點：

　　(1)所有工作模式下的操作都是從O地址開始，以后的操作根據模式的不同，而從相應的地址開始工作。當電路中錄音轉放音或進入省電狀態時，地址計數器復位為0。

　　(2)工作模式位不加鎖定，可以在MSB地址位為高電平時，CE電平變低的任何時間執行工作模式操作。如果下一片選周期MSB地址位中有一個(或兩個)變為低電平，則執行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來設定的工作模式狀態丟失。

　　3 ISD2500和單片機的接口和編程

　　ISD2500系列語音芯片結構簡單、使用方便，可以構成簡單的單芯片應用系統。但在很多場合下，由于語音數據的錄/放需要由其他信號自動控制，因此單芯片的ISD2500并不能滿足應用的要求，這時就必須采用微控制器的語音系統，將不同的工作模式組合起來，根據需要靈活的錄制和播放多條信息。ISD2500可以與各種微控制器構成智能語音系統。本文采用Atmel(代理商：聚興科技)公司AVR系列單片機中的ATmega8為例與ISD2500構成一個基本電路，此電路為一硬件平臺，可根據不同要求做相應擴展。

　　以放音過程為例，其操作過程如下：

　　(1)器件上電;

　　(2)PD端置低電平;

　　(3)輸入放音起始地址;

　　(4)等待上電延遲(TPUD)后，使CE端由高變低，下降沿執行放音操作。此時器件不再影響地址端和錄放控制端的再次跳變，注意在CE變低前的控制/地址建立時間(TSET)內，應保持上述引腳的穩定;

　　(5)在遇到EOM標志時，器件繼續輸出聲音，當EOM脈沖(TEOM)結束時，放音停止。

　　錄音操作與放音操作過程基本一致，不再贅述。

　　具體硬件連接電路如圖2所示。其中S1為“錄音”鍵，S2為“播放”鍵，S3為“段”操作鍵。
       

　　使用單片機對ISD2500進行控制時需注意以下幾點：

　　(1)ISD2500系列地址建立時間(TSET)為300 ns，即應保證地址信號在CE下降沿之前有300 ns的時延。有些速度很快的單片機就需要加延時。

　　(2)ISD2500系列EOM脈沖寬度的典型值為12.5 ms，放音時可以用查詢或外部中斷的方式來檢測EOM端的上升沿，因為只有當EOM端變為高電平后，CE信號才能開始下一個操作。其軟件流程如圖3所示。

　　關鍵源程序如下：

　　4 結束語

　　試驗證明，ISD2500系列語音芯片與ATmega8單片機配合使用收到了良好的使用效果。它可以非常輕松的進行擴展和移植，應用到機器人語音提示、飛機自動告警以及心電信號記錄回放等系統中去，具有十分廣闊的應用前景。