ISD33000型语音芯片及其应用

2009年06月25日　出处：ATChip 　浏览量：978次　 http://www.atchip.net

引言

　　语音记录芯片有很多种，但美国ISD公司的ISD系列芯片倍受广大用户的青睐，它采用直接模拟存储专利技术，把语音信号以原始的模拟形式直接存储在片内的EEPROM存储器中，无需进行A/D转换和压缩处理，没有大多数固态数字化声音存储技术对声音质量的影响，从而减少了失真，大大提高了录放音质量，并具有抗断电、音质好、使用方便、可反复录放，无需专用的语音开发工具，能随意更改内容和耗电省等优点，很适合于现场录放音系统。

　　ISD系列语音记录芯片广泛应用于自动化通信系统、移动电话、智能仪器及其他需要语音提示的各种电子产品中。本文介绍了ISD33180在一种可以进行心音记录的电子听诊器中的应用。

　　图1 ISD33000系列封装图

　　ISD33000的介绍

　　ISD33120/150/180/240系列是采用3伏电源供电的单片语音录/放设备，可存储2.0、2.5、3.0至4分钟的语音信息。四种型号的不同录放时间是靠不同的输入采样率来实现的，他们分别是8.0、6.4、5.3、4.0kHz。该CMOS工艺芯片包含一个内部时钟振荡器、抗混迭滤波器、平滑滤波器、自动选择器、音频放大器和高密度多层存储阵列。ISD33000系列的EEPROM的容量都为960K，可存储800行语音信息。

　　ISD33000系列具有TSOP和DIP/SOIC两种封装形式，如图1所示。

　　SS 片选信号(低电平允许芯片工作)；

　　MOSI 串行数据输入端；

　　MISO 串行数据输出端；

　　SCLK 串行时钟信号；

　　VCCA、VCCD模拟和数字电路电源端；

　　VSSA、VSSD模拟地和数字地；

　　AUD OUT 音频信号输出端，可驱动5kΩ负载；

　　AM CAP 自动静噪控制端；

　　ANA IN-、ANA IN+ 模拟信号输入端，模拟信号可以采用单端输入和差分输入两种方式；

　　RAC 行寻址时钟，当达到存储器每一行的末尾时该引脚保持137.5ms的高电平和12.5ms的低电平，可用于信息管理；

　　INT 中断端(低电平有效)；

　　XCLK 外部时钟输入端。

　　一组四线(SCLK，MOSI，MISO，SS)SPI接口提供了ISD33000系列的控制和寻址功能。ISD33000系列产品的构成就如在操作一个基于微控制器SPI总线接口的外围设备。对于所有的内部记录器的读写允许操作都是通过SPI接口实现的。数据转换方面的约定是，微控制器的SPI转换锁存器在SCLK的下降沿处锁定，对于ISD33000设备，MOSI引脚上的数据在SCLK的上升沿处被锁定，内部数据在SCLK的下降沿处被锁定输出到MISO引脚上。中断信号(INT)和内部的只读状态记录器是为了提供握手信号的目的。控制位和地址位的分布如下：〈5位控制位〉和〈11位地址位〉。需要说明的是ISD33120/150/180/240设备只需要10位地址位，但为了录音时间更长产品的需要保留了第11位。对于每一个以EOM和OVF结束的操作，包括信息检索周期，都将产生一个中断。这个中断将在下一个SPI周期有效时被清除。

　表1 控制位摘要

　　应用举例

　　所设计的电子听诊器对拾取心音的操作与普通的录音机相似，可以播放、记录，还可以在各段记录间搜索。这里采用89C51型单片机作为语音芯片的控制器，用户的意图通过按键来表达。

　　各指令与控制位的关系如表1所示。ISD33000设备启动要经过TPUD时间后才可进行操作(对于采样频率位8kHz的产品来说，约为25ms)。用户在发出操作命令之前要等待TPUD的时间。以播放操作为例，从地址address开始的播放操作应按下述的步骤进行：

　　发出POWERUP命令；

　　等待TPUD时间(启动延迟时间)；

　　发出从地址address的SETPLAY命令；

　　发出PLAY命令。

　　当发现EOM标记时产生一个中断，然后停止播放操作。

　　该应用中单片机的P1端口设计为人机接口，P2端口为单片机与语音芯片的通讯口。P1口的按键依次为：K1键为播放记录选择键(P/R)；K2键为开始键(START)；K3键为停止键(STOP)；K4键为前倒键(PRE)；K5键为后倒键(NEXT)，其中K1键为拨动开关，其余各键均为不可自锁的按键，发出脉冲信号。P2口依次连接33180的SCLK、MOSI、MISO、SS和RAC引脚，在记录操作期间，存储的信息达到存储阵列的每一行末尾时，RAC端会发出长度一定的高脉冲，单片机此时将地址变量加一，记录语音芯片的地址信息。在每段语音信息的末尾，语音芯片会发出一个中断，将该中断信号送入单片机外部中断0的输入端。

　　在没有要求单片机工作之前，单片机处于循环查询状态，一旦P1端口的K2、K4、K5、K6键有信号发出，指针表会跳转至各自子程序执行相应的操作。以播放操作子程序为例，先后向语音芯片发出POWERUP命令,SETPLAY命令和PLAY命令，然后进入等待状态查询P1.2端口STOP键是否有触发，如有触发则终止播放操作，进入循环查询部分。播放操作的正常结束是通过外部中断0的中断子程序。

　　播放子程序清单：

PLAY: MOV OISTO1, #20H LCALL TRANS ；发出POWERUP命令 MOV TMOD , #01H MOV DPTR ,#25536 MOV TH0, DPH MOV TL0, DPL SETB TR0 JNB TF0，$ ；等待TPUD40ms时间 MOV OISTO, PFROM MOV OISTO1, PFROM1 ；读取播放记录的首地址 ANL OISTO1, #07H ORL OISTO1, #0E0H LCALL TRANS ；发出SETPLAY命令 ORL OISTO1, #0F0H LCALL TRANS ；发出PLAY命令 MOV IE, #81H HERE: JB P1.2, OVER ；如果要求中止则结束 SJMP HERE OVER: MOV OISTO1, #10H LCALL TRANS；发出STOPPWRDN命令 LJMP SELECT INTX0: MOV IE, #0 LJMP OVER ；播放结束返回 RETI 注：TRANS 为单片机与语音芯片的通讯子程 OISTO和OISTO1为存储控制位和地址的寄存器 SELECT 为循环查询子程 INTX0为中断子程