一种智能语音系统的电路设计实现

　　0.前言

　　近年来，语音电路发展极为迅速，在单片机系统中的应用越来越广。 语音接口作为输出口时，主要用于报告运行状态、运行结果、提示系统操作过程及故障报警。 随着城市文明化和现代化建设步伐的加快，对建筑物中电梯的服务要求也越来越高，人们越来越追求智能化、人性化的乘梯环境。 在电梯语音服务方面，目前主要是传统的人工服务，即通过电梯管理员告知乘客所要到达的楼层以及其他相关的服务信息。 本文以单片微机和 ISD 语音芯片为核心，设计一种电梯语音服务系统，实现了电梯语音服务的智能化和自动化，以适应各种对服务要求比较高的电梯中。

　　1.器件功能介绍

　　ISD4004 语音芯片采用 CMOS 技术 ，内含晶体振荡器 、防混叠滤波器、平滑滤波器、自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储陈列等，因此只需很少的外围器件就可构成一个完整的声音录放系统。 芯片设计是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通过串行通信接口(SPI 或 Micwire)送入。 采样频率可为 4.0kHz、5.3kHz、6.4kHz、8.0kHz 频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降。片内信息存于闪烁存储器中，可在断电情况下保存 100 年(典型值)反复录 10 万次。 器件工作电压 3V，工作电流 25～30mA，维持电流 1uA，单片录放语音时间 8～16min，音质好，适用于移动电话机及其它便携式电子产品中。引脚描述 ISD4004 系列芯片引脚图如图 1 所示。

　　同相模拟输入(ANA IN+)—这是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 输入阻抗决定了芯片频率的低端截止频率。

　　在差分驱动时，信号最大幅度为峰峰值 16mV。

　　反相模拟输入(ANA IN-)—差分驱动时，这是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，本端的标称输入阻抗为 56kΩ，单端驱动时， 本端通过电容接地。 两种方式下，ANAIN+和 ANA IN-端的耦合电容值应相同。

　　音频输出(AUD OUT)—提供音频输出，可驱动5Ω 的负载。

　　片选(SS)—此端为低，即选中 ISD4004 系列。

　　串行输入(MOSI)—此为串行输入端，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)—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。誗中断(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 OVF 时， 本端变低并保持。 中断状态在下一个 SPI周期开始清除，中断状态也可用 RINT 指令读取。