首页资源分类电源技术 > ISD4004.pdf

ISD4004.pdf

已有 455103个资源

下载专区

文档信息举报收藏

标    签: ISD4004

分    享:

文档简介

ISD4004.pdf

文档预览

ISD4004 语音芯片的工作原理及智能控制系统中的应用 作者:北方工业大学工学院 张常年 王振红 李 洋 来源:《国外电子元器件》 摘要:ISD4044 是一种采用 ChipCorder 专利技术的语音芯片。此芯片无须 A/D 转 换和压缩就可以直接储存,没有 A/D 转换误差,在一个记录位(BIT)可存储 250 级声音信号,相当于通常的 A/D 记录的 8 倍。片内集成了晶体振荡器、麦克前置 放大器、自动增益控制等,只要很少的外围器件,就可以构成个完整声音录放系 统。本文介绍了 ISD4004 的原理、特点、功能及其在智能控制系统中的应用。 关键词:ISD4004 单片机 89C51 1 概述 ISD4004 是美国 ISD 公司制造的一种新款语音芯片。与 ISD 其它系列语音产品不同的是,ISD4004 是一种微控制器“从”设备,而“主”控制器可以是内置有 SPI 兼容接口的微控制器,也可以用 I/O 仿真 SPI 通信协议。ISD4004 系列工作电压为 3V,单片录放时间为 8~16 分钟,音质好,适用于移动电话及其它 便携式电子产品中。该芯片采用 CMOS 技术,内含振荡器、抗混叠滤波器、平滑滤波器、音频放大器、 自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片的所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通 信接口(SPI 或 Microwire)送入。ISD4004 采用多电平直接模拟量存储技术,每个采样值直接存贮在片 内闪烁存贮器中,因此能非常真实、自然地再现语音、音调和效果声,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”。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长, 音质则有所下降, 片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存 100 年(典型值),反复录音 10 万次。 2 引脚功能描述 ISD4004 的引脚排列如图 1 所示,各引脚功能如下: 电源(VCCA,VCCD):为使噪声最小,芯片的模 拟和数字电路使用不同的电源总线,并且分别引到外封装 的不同管脚小,模拟和数字电源端最好分别走线。尽可能 在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽量靠近器件。 地线(VSSA,VSSD):芯片内部的模拟和数字电路 也使用不同的地线。 同相模拟输入(ANA IN+):录音信号 的同相输入 端。输入放大器可用单端或差分驱动。单端输入时,信号 由耦合电容输入,最大幅度为峰峰值 32mV,耦合电容和 本端的 3kΩ 电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频 率。差分驱动时,信号最大幅度为峰峰值 16mV,与 ISD33000 系列相同。 反相模拟输入(ANA IN-):差分驱动时,为录音信 号的反相输入端。信号通过耦合电容输入,最大幅度为峰 峰值 16mV。 音频输出(AUD OUT):提供音频输出,可驱动 5kΩ 的负载。 片选(SS):此端为低,即向该 ISD4004 芯片发送指令,两条指令之间为高电平。 串行输入(MOSI):此端为串行输入端,主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到 本端,供 ISD 输入。 串行输出(MISO):ISD 的串行输出端。ISD 未选中时,本端呈高阻态。 串行时钟(SCLK):ISD 的时钟输入端,由主控制器产生,用于同步 MOSI 和 MISO 的数据传输。 数据在 SCLK 上升沿锁存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 中断(INT):本端为漏极开路输出。ISD 在任何操作(包括快进)中检测到 EOM 或 IVF 时,本端 变低并保持。中断状态在下一个 SPI 周期开始时清除。中断状态也可用 RINT 指令读取。 OVF 标志用来指示 ISD 的录、放操作已到达存储器的末尾。只在放音中检测到内部的 EOM 标志 时,此状态位才置 1。 行地址时钟(RAC):漏极开路输出。每个 RAC 周期表示 ISD 存储器的操作进行了一行(ISD4004 系列中的存贮器共 2400 行)。该信号保持高电平的时间为 175ms,低电平时间为 25ms。在快进模式, RAC 可保持高电平 218.75µs,低电平 31. 25µs。该端可用于存储管理技术。 3 工作原理与功能特性 ISD4004 声音录放采用 CchipCorder 专利技术,即无须 A/D 转换和压缩就可以直接储存,没有 A/D 转换误差,在个记录位(BIT)可存储 250 级声音信号,相当于通常的 A/D 记录的 8 倍。 3.1 SPI(串行外设接口) ISD4004 工作于 SPI 串行接口。SPI 协议是一个同步串行数据传输协议,该协议假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿工作,因此对于 ISD4004 而言,在时钟上升沿将锁存 MOSI 引脚的数据, 而在下降沿则将数据送至 MISO 引脚。 3.2 SPI 接口指令 SPI 的接口指令如表 1 所列。 表 1 SPI 的接口指令 指令 8 位控制码<16 位地址> 操作摘要 POWERUP SET PLAY PLAY SET REC REC SET MC MC STOP WRDN RINT 00100XXX 上电:等待 TPUD 后操作可以工作 11100XXX 从指定地址开始放音。必须后跟 PLAY 指令使放音继续 11110XXX 从当前地址开始录音(直至 EOM 或 OVF) 10100XXX 从指定地址开始录音。必须后跟 REC 指令录音继续 10110XXX 从当前址开始录音(直至 OVF 或停止) 11101XXX 从指定地址开始快,必须后跟 MC 指令快进继续 11111XXX 停止当前操作 0X01XXXX 停止当前操作并掉电 0X110XXX 读状态:OVF 和 EOM 3.3 SPI 端口的控制位 SPI 端口控制位如图 2 所示。 3.4 SPI 控制寄存器 SPI 控制寄存器控制器件可以实现如录放、录音、信息检索(快进)、上电/掉电、开始和停止操 作、忽略地址指针等功能。具体控制位如表 2 所列。 表 2 控制寄存器功能表 位 RUN P/R 值 功能 允许/禁止操作 1 开始 0 停止 录/放模式 1 放音 0 录音 快进模式 1 允许快进 0 禁止 位 PU IAB P15P0 A15A0 值 功能 电源控制 1 上电 0 停电 操作是否使用指令地址 1 忽略输入地址寄存内容 0 使用输入地址寄存的内容 行指针寄存器输出 输入地址寄存器 当 IAB 置 0 时,录、放操作从 A9~A0 地址开始。为了能连贯地录、放到后续的存储空间,在操作 到达该行末之前,应发出第二个 SPI 指令将 IAB 置 1,否则器件在同一个地址上将反复循环。这一点对 语音提示功能很有用。RAC 脚和 IAB 位可用于信息管理。 4 在智能控制中的典型应用 本系统是以单片机,语音处理芯片及报警传感器为基础,利用公共电话网络建立起来的智能家居服 务系统。它具有以下主要功能: (1)家电控制功能:打电话在通过密码校验后,在语音的提示下,进行远程控制家电、查询其工 作状态及家电定时操作。 (2)电话录音功能:可来电留主及用户自己录音。 (3)自动语音报警功能:在无的情况下,监控系统检测到非法闯入,能自动拔打报警电话。在叫 通后,能接报警信息以语音的形式发送出去。 由上可以看到,在整个家居服务系统中,要多次实现语音提示,应答,查询等功能。这些功能的实 现是靠单片机 89C51 与 ISD4004 之间的通讯来完成的。89C51 与 ISD4004 的连接如图 3 所示。 图中,ISD4004 的 13 管脚是模拟语音信号的输出端,输出的语音信号通过 LM386 功率放大器放大, 然后经过变压器耦合到电话线上。 MIC 是麦克风,即语音信号的输入端,输出的模拟语音信号通过三极管组成放大器加到 ISD4004 语 音芯片的输入端。 该系统的录音子程序如下: LUYIN: ;用户录音子程序 MOV R0,# # # # # # # # # # ACALL FAST ;语音提示如何修改 JB P3.5,$ MOV A,#20H ;语音芯片上电 ACALL ISDX SETB P1.0 ACALL YS50 ;上电延时 ACALL YS50 MOV A,# # # # # ;“# # # # # #”表示是录音具体地址 ACALL ISDX ;置录音地址 MOV A,#0A0H ACALL ISDX SETB P1.0 LUY1:MOV R1,#20H ;录音开始 LUY2:ACALL YS50 DJNZ R1,LUY2 MOV A,#0B0H ;录音 ACALL ISDX SETB 1.0 JNB P3.3,$ LUY9:MOV A,#30H ACALL ISDX SETB P1.0 LUY3:MOV R5,#10H LUY5:JNB P1.4,LUY4 ;检查录音是否超时 JNB P3.5,LUY3 DJNZ R5,LUY5 MOV A,#30H ;录音停止 ACALL ISDX SETB P1.0 LUY6:MOV R4,#0FFH LUY7:MOV R5,#0FFH LUY8:MOV R6,#0FFH LUYA:JNB P3.5,LUY9 DJNZ R6,LUYA DJNZ R5,LUY8 DJNZ E4,LUY7 SJMP GUANJI LUY4:MOV R0,# # # # # #;“录音超过,请重录制” ACALL FSAT SJMP LUYIN 放音子程序: FANGYI:MOV R0,# # # # # #;“提示放音程序开始工作” ACALL FAST FANGY2:MOV R1,#0FFH FANGY3:MOV R2,#0FFH FANGY4:MOV A,#0FFH MOV P0,A SETB P0.7 SETB P0.4 CLR P0.5 SETB P0.6 MOV A,P0 ;读 8880 状态寄存器 JB ACC.2,FANGY6 FANGY6:DJNZ R2,FANGY4 DJNZ R1,FANGY3 SJMP GUANJI CLR P0.4 MOV A,P0 ;读 8880 接收数据寄存器 ANL A,#0FH ;屏蔽高四位 CJNE A,#02H,FANGYI;查询是否“2”键按下,是则放音 FANGY5:MOV A,#0FFH MOV P0,A SETB P0.7 SETB P0.4 CLR P0.5 SETB P0.6 MOV A,P0 JNB ACC.2,FANGY5 MOV R0,# # # # # ACALL FAST INC R0 SJMP FANGY2

Top_arrow
回到顶部
EEWORLD下载中心所有资源均来自网友分享,如有侵权,请发送举报邮件到客服邮箱bbs_service@eeworld.com.cn 或通过站内短信息或QQ:273568022联系管理员 高进,我们会尽快处理。