基于ISD4004语音芯片的语言学习机的设计

　　ISD公司多电位直接模拟量存储的专利技术成功地将模拟语音数据直接写入片内存储单元中，不需要经过A/D或D/A转换即可真实地、自然地再现语音信号。ISD4004系列语音芯片是其新的代表产品，它可提供一个高性能的单芯片语音录放存储的解决方案，芯片采用CMOS技术，内含振荡器、平滑滤波器、自动静噪、音频放大器以及多电平闪速存储器阵列，该芯片为非易失性器件(nonvolatile),无需电源可保存数据长达100年，记录时间长，有8、10、12、16分钟多种芯片，重复记录可100000次。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制，通过SPI总线和处理器相连，外围电路简单。

　　语言学习机在外语教学中的应用非常广泛，它主要提供语音的标准录放功能以外，还提供书签、自动断句、句子重复等功能，以及与主机的通信、接受主机的集中控制命令进行操作，是外语教学的重要手段之一。作者利用ISD4004语音芯片设计了一款语言学习机，ISD4004语音芯片提供了录音、放音、停止等操作，但没有提供暂停和自动断句功能，本文介绍ISD4004语音芯片在语言学习机中的主要应用电路及实现暂停和自动断句等功能的软件编程算法，ISD4004系列芯片的详细引脚说明及内部电路可查阅ISD公司提供的芯片资料。

　　一、 硬件电路的设计

　　语言学习机电路主要由显示单元、键盘阵列、录放电路、音频控制、音频放大等电路单元组成，这里主要介绍音频控制部分和微控制器的接口电路，如图1所示，电路主要由单片机AT89C52和ISD4004组成，其中89C52的P0、P2口分别用作键盘显示和其它控制口。

　　ISD4004芯片的工作电压是3V，而89C52是的供电电压是5V，图中用7805提供5V电源，经LM317降压提供3V电压;两者之间的信号连接要考虑电平匹配，其中ISD4004的3V电平输入引脚可直接连接到89C52的5V的I/O引脚，如MOSI、/SS、SCLK;而其输出引脚(除MISO引脚外)都是漏极开路信号，连接到89C52时都必须加上5V上拉电阻，如/INT、RAC引脚;其中MISO(串行输出端)要求较特殊，需增加电平转换电路，图中简单地用三极管Q1实现的3V-5V的电平转换，这里要注意的是5V信号从Q1的集电极引出，引起信号反相，89C52读入信号后应进行反相处理以恢复信号MISO,代表从ISD4004读出的状态和地址数据。P1.4接ISD4004的片选引脚/SS,以便与89C52进行SPI通信时控制选通ISD4004芯片。P1.1(SOUT)接ISD4004的SPI串行输入引脚MOSI,从该引脚给出放音和录音的起始地址。由89C52的P1.2提供SPI接口的时钟脉冲到ISD4004的SCLK引脚。ISD4004的中断信号/INT接P3.1(OVF)，作放音结束的触发信号。ISD4004的行地址时钟RAC输出到P1.5，因ISD4004芯片不提供控制放音结束的预置地址，用RAC可控制放音的长度以及定位，从而实现语言学习机的句子或段落的重复功能。