探究ISDl420的语音编辑器设计

“利用单片机和ISD1420芯片设计的语音编辑器可以方便地对播放的语音文件进行分段播放，分段组合，以及分段录音等功能。该语音编辑器可以用在测试仪以及其他产品上，也可以单独用来控制语音播放设备。”

引言

在嵌入式系统飞速发展的今天，人们的身边无时无刻不存在着嵌入式的产品。利用单片机和ISD1420芯片设计的语音编辑器可以方便地对播放的语音文件进行分段播放、分段组合、以及分段录音等功能。该语音编辑器可以用在测试仪以及其他产品上，也可以单独用来控制语音播放设备。

1 系统构成

语音编辑器要具有分段录音、分段播放、分段组合播放等基本的语音编辑功能及良好的用户操作界面。

系统设计主要围绕用户操作界面展开。在单片机控制下，对ISD1420进行上述基本的语音编辑操作。其系统结构如图1所示。

显示器显示用户在对系统进行操作时的相关信息。如，分段地址、录放音提示、分段组合操作提示等等，以直观地指示用户操作。

键盘 围绕语音编辑功能，系统应为用户提供一个友好的操作界面，以使用户方便灵活地使用本系统。

单片机 作为系统的控制核心，从键盘接受用户命令，以控制系统显示及语音电路工作。

ISD1420是一种录音数据永久保存、高保真、低耗电、适用于同单片机接口的新一代语音器件，是系统功能实现的核心。在单片机控制下实现了题目要求的所有功能。

2 硬件方案

2．1 显示部分

在分段录音和放音过程中，系统应该为用户提供段地址显示，以为其指示当前正在操作的那个段，段地址为两位。在这些操作中，系统还应该提供操作指示，如提示开始、进行中、结束等。系统设置一位数码管，以闪烁、字符等形式提示用户操作。系统选择3位LED七段数码管，已基本满足操作提示的需求，如图2所示。3位LED七段数码管采用静态显示方式，其显示稳定，程序简单，电路实现也不复杂。它的显示数据由8位D触发器74LS374锁存输出，驱动数码管显示。8位D触发器的输入采用总线连接。其锁存控制由单片机的写命令WR，加上地址信息进行；其地址分配为FE00H，FD00H，FB00H。

2．2 键盘

键盘是人机的主要界面，所有用户命令都是由它向单片机发出的。首先进行交互设计，根据功能要求设置功能键，包括录音、放音、组合、分段等按键，其操作使用方法见用户使用手册。

对段地址，系统需要O～9的按键，以保证用户能够寻址ISD1420的所有段。系统总共由14个键构成。

为满足系统结构的简单起见，系统采用与键盘单独接口。系统利用P1口与键盘阵列连接。其中，低4位作为单片机的键盘列扫描输入；高4位作为单片机的键盘行扫描输出。

系统采用中断方式管理键盘，使系统能够实时地响应用户操作。键盘阵列的4列线，连接到4与门的输入。4与门的输出连接单片机INTl，为低有效。平时没有按键按下时，4与门连接的上拉电阻使与门的输出为高电平，无中断产生。这时程序从列输入的是1111。

在扫描键盘时，程序首先让行扫描输出0000，这样，在这4行中的14个键，只要有一个键按下，与门都能输出低电平而产生中断。程序可通过键盘中断服务程序具体确定是那一个键按下，如图3所示。它的具体方法是，依次向各行（P1．7～P0．0）输出0，程序就能从列端口读出对应按键所在位置的列编码（P1．3～P0．O）。如表1所示。这样程序就能得到低4位与高4位的扫描值，得到对应键盘的编码值。

2．3 ISDl420

与显示器一起采用总线连接，段地址单片机通过74LS374锁存后，再输入到ISDl420，74LS374锁存控制信号构成同显示器，由单片机的WR加上地址信号组合构成。它的地址分配为7FOOH。单片机通过一条输出指令完成语音电路的段地址输出，以控制语音电路分段操作，如图4所示。

系统控制芯片的PLAYE端口，平时为高电平，当出现下降沿时开始录音。

信号EOM是语音段结束标志，当录音结束，若存储器没完，ISD1420会自动为其加上EOM标志符，表示该段录音结束。放音时，当遇到EOM标志符，EOM信号会由高电平输出一个低脉冲。该信号连至单片机的T1／P3．5引脚，使单片机能够及时知道该语音段结束，以便控制下一步操作。

2．4 单片机

这里选择的89C51具有40个I／O口。系统不能采用简单的最小系统连接，由上述可知，它无法满足该系统的需求。该设计可利用它的开放总线连接更多的设备。

该设计将3个数码管和语音芯片通过总线方式接入系统。低位地址不用，所以不用进行低8位的地址扩展。选择A8，A9，A10分别作为3个数码低电平的有效地址信号，再与单片机的WR信号组合。以构成带地址信息的写控制信号。这样，程序便可像访问存储器一样访问这些端口，其地址为：FE00H，FD00H，FB00H。

语音芯片也是采用这种方式进入系统的，其地址是7F00H。这种方式既可使电路简单，也可使操作简单。P1口作为系统的键盘扫描接口，连接如前述，这里不再赘述。

3 用户界面

用户界面如下：

键盘：0～9、［录音］、［放音］、［组合］、［分段］。

显示：3位7段数码管。段号2位，以确定录音、放音位置；计数器1位，9～O减l计数。

指令格式：。

四个主要功能为：

（1）分段

操作：分段数+［分段］

（2）录音

操作：欲录音段号+［录音］

显示：当按下［录音］时，欲录音段号闪3下后，计数显示9；录音开始，计数器减l，直到O，录音结束。

（3）回放

操作：欲放音段号+［放音］4）、组合放音：功能用于检查组合放音效果。

操作：段号i+［组合］+段号j+［组合］+…+段号n+［组合］+［放音］

显示：在组合时，显示段号，闪烁，按下［组合］后显示消失，再重复；组合放音时，显示当前放音段号；计数器先显示组合段总数，每放完一段减1，直到O。

4 软件方案

内存分配如下：显示缓冲为3个单元，第一、二单元用于存放段号，第三单元用于存放计数器值。组合段缓冲为一个单元，为一个放音段地址。考虑单片机的存储容量与系统成本。设计考虑10个单元，FF为组合结束标志。当第一单元等于FF时，为缓冲器空，ISD1420的段地址从该缓冲区取出。软件流程图如图5所示。

为方便起见，系统采用平均分段管理方式。根据ISDl420语音芯片器件使用手册可知，最多可分为160个段。其中，O～159为分段使用的有效地址。系统按1 s四个字的语速算，对于20 s的存储空间来说，最多不能超过80个段，该时段空间最小为1个字。其分段范围为1

编辑：jq