实验二十四 语音芯片控制实验
一、实验目的
1．掌握采用单片机控制语音芯片（ISD1420）的硬件接口技术。 2．掌握语音芯片ZY1420控制程序的设计。 二、实验说明
近几年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等；作为输入时，则主要是语音的记录、语言库的建立和语音的识别。
在单片机的应用系统中，语音接口有如下特点：
1．输出的基本词汇都是确定的，且数量有限，如故障提示、操作提示、运行报告结果等； 2．发挥单片机灵活的控制功能，根据系统的实时状态结果，选择合适的语音词汇或语言段随时组合输出；
3．写入后不易遗失，修改方便。
现在语音处理合成芯片很多，大多是先将语音经A/D转换后存入内存中，放音时取出再经D/A转换输出。美国信息内存件公司推出的ISD系列语音电路采用直接模拟存储技术，不需要专用开发工具、编程器。
1）ISD1420芯片的特点
① 外围组件简单，仅需少量阻容组件、麦克风即可组成一完整录放系统。 ② 模拟信息存储重放音质极好，并有一定混响效果。 ③ 待机时低功耗(0.5uA)，典型放音电流15mA。 ④ 放音时间20s，可扩充级联。
⑤ 可持续放音，也可分段放音，最小分段20s/160段=0.125s/段，可分段数160段。 ⑥ 录放次数达10万次。
⑦ 断电信息存储，无需备用电池，信息可保100年。 ⑧ 操作简单，无需专用编程器及语音开发器。 ⑨ 高优先级录音，低电平或负边沿触发放音。 ⑩ 单电源供电，典型电压+5v 2）ISD1420的内部逻辑结构
ISD1420系列语音集成电路的内部结构由内部时钟电路，自动增益控制电路，前置控制电路，滤波器，差动功率放大电路，电源电路，内存EEPROM，地址译码电路，存储控制电路等组成。
3）ISD1420的封装引脚及含义
ISD1420系列语音芯片最后2位数字表示语音录放时间的长度。录放时间最长为20s ISD1420系列语音芯片的封装引脚如图所示。它是有28条引脚的双列直插式芯片。各条引脚的功能含义说明如下。A0～A7： 引脚1～6,9,10,地址输入端或控制命令输入端。A7,A6同时为高电平时，A4～A0为控制命令；否则，A7～A0为地址。
SP-,SP+： 扬声器连接端，输出音频信号。
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DGND： 引脚12,数字信号地线。 AGND： 引脚13,模拟信号地线。 V+： 模拟信号电源,+5V。 MIC： 引脚17，话筒输入端。 MIC REF： 引脚18，话筒参考输入端。 AGC： 引脚!9，自动增益控制端。 ANA IN： 引脚20，模拟信号输入端。 ANA OUT： 引脚21，模拟信号输出端。 PLAYL/： 引脚23，放音控制电平触发端。当
该端为低电平时，芯片进入放音周
期。当该端为高电平时，停止放音。 图29.1 ISD1420封装引脚
PLAYE/： 引脚24，放音控制脉冲触发端。该端输入由高电平向低电平跳变的下降沿时，
芯片进入放音周期。
RECLED/： 引脚25，录音显示端。该端接发光二极管，在录音时作录音指示灯。 XCLK： 引脚26，时钟控制端。
REC/： 引脚27，录音控制端。该端为低电平时，芯片进入录音状态，录音期间该端
必须保持低电平。REC/信号的优先级高与PLAYL/和PLAYE/两种放音信号。
4．ZY1420语音录放模块介绍
为减少外围元件，本实验系统使用了ZY1420语音录放模块。
ZY1420内部使用ISD1420作为主控芯片，且具备ISD1420的全部优良性能，如大容量的EEROM存储器，消噪的话筒放大器，自动增益调节AGC电路，专用语音滤波电路，高稳定性的时钟震荡电路和语音处理电路。
5．ZY1420的应用方法
ZY1420 具备ISD1420 的多种工作模式。
图29.2 ZY1420简单用法
（1）对于通常的使用，用户一般是采用一段录音放音的方法，这样ZY1420A 能为用户提供最长20 秒的录音和放音时间。图29.2给出的是采用最简单的按键操作的使用方法，用户也可以使用MCU 或逻辑电路来加以控制。
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当开始录音时，RECLED 脚变为低电平，可以下拉电流驱动一个LED 显示。ZY1420内部已经设计了一个LED 位置，用户也可以在外部设计一个LED 显示。如上图电路，接通电源后，电路自动进入节电准备状态。
录音：按住录音按键（REC 保持低电平），电路进入录音状态（录音指示LED 亮*见注1），当REC 变高或录音内存录满时，电路退出录音状态进入准备状态。注意REC 的优先级大于PALYE 和PLAYL 。
放音：放音有两种方式即触发放音和电平放音。
1）触发放音：轻按PLAYE 按键，这样给PLAYE 脚一个低电平脉冲，电路进入放音状态，
直到放音结束。
2）电平放音：按下PLAYL 按键（PLAYL 脚保持为低电平），电路进入放音状态，直到
PLAYL 变高或放音结束，电路重新进入准备状态。
（2）复杂操作方法
根据A6 A7 的电平不同，电路可以进入两种不同的工作模式：地址模式和操作模式。如果A7 A6 至少有一位为低电平，则电路认为A0-A7 全部为地址位，A0-A7 的数值将作为本次录音或放音操作的起始地址。A0-A7 全部为纯输入引脚，不会象操作模式中A0-A7 还可能输出内部地址信息。输入的A0-A7 的信息在PALYE，PLAYL 或REC 的下降沿被电路锁存到内部使用。
1）地址模式
当A7 A6 至少有一位为0时，器件进入地址模式。在地址模式中，A0-A7 由低位向高位排列， 每位地址代表125毫秒的寻址，160 个地址覆盖20秒的语音范围（160*0.125s=20s），录音及放音功能均从设定的起始地址开始，录音结束由停止键操作决定，芯片内部自动在该段的结束位置插入结束标志（EOM）；而放音时芯片遇到（EOM）标志即自动停止放音。
2）操作模式
当A7 A6 全部为1 时，器件进入操作模式。ISD1420 内部具备有多种操作模式，并能以最少的组件实现较多的功能，下面将详细描述。操作模式的选择使用地址管脚来实现，但实际的地址在ISD1420 的有效地址外部。当地址的最高两位A7 A6 为高电平时，其余的地址位将被成为状态标志位而不再是地址位。因此，操作模式和寻址模式不能兼容，也就是说不能同时使用。
在使用操作模式时必须注意两点。第一，所有的操作开始于地址0，也就是ISD1420 的起始地址。以后的操作根据操作模式的不同可以从其它地址开始。另外，在操作模式中当A4=1， 从录音变换到放音而不是从放音到录音，器件地址指针复位到0。第二，操作模式的执行必须是A7 A6 为高电平在PALYL，PLAYE 或REC 变为低电平时开始执行。当前的操作模式将一致有效， 直到下一次的控制信号变低， 并取样地址线上的信息开始新的操作。
3）操作模式描述
可以使用微处理器来控制操作模式，也可以直接使用直接联机来实现需要的功能。 A0 – 信息检索：信息检索允许用户在内容上跳转浏览，而不必关系每个信息的实际物理位置。每个控制信号的低电平脉冲将内部地址指针转移到下一个信息位置。这种模式只能在放音中使用，通常与A4 操作同时应用。
A1 – 删除EOM 结尾标志：A1 操作模式允许多次记录的信息组合成一个信息，结束标志
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只出现在最后录制信息的结尾。当配置成这种模式后，多次录制的信息在放音时会形成连续的信息。
A2 – 没有使用
A3 – 循环播放：A3 操作模式能够实现自动连续的信息播放，播放的信息处于地址空间的起始处。如果一个信息充满了ISD1420，则用循环模式可以从头到尾连续地播放。PALYE 脉冲可以启动播放，PLAYL 脉冲可以结束播放。
A4 – 连续寻址：在通常的操作中，当放音操作遇到结尾标志（EOM）时，地址指针将复原到0。A4 操作模式将禁止地址指针的复位，允许信息能连续录制和播放。当电路处于静止状态，不是处于录音或放音状态，即可设置该脚为低电平，将禁止地址指针的复位。
A5 – 没有使用
表29-1 ZY1420 操作模式表 地址控制（高有效） A0 A1 A2 A3 A4 A5
在录音时，为防止开关抖动引起重复触发，应在信号启动后有一定的延时。 三、实验内容
示例程序运行时对按键控制来进行对ZY1420进行录音和放音操作。 四、实验电路
本实验所需电路请参见系统原理图的第一部分和图22-1 语音模块接口与音频驱动电路。
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功能 信息检索 删除结尾标志 没使用 循环 连续寻址 没使用 典型应用 正向信息快进 可以同时使用的模式 A4 将结尾标志置为最后 A3，A4 从地址0 连续放音 录音/放音连续执行 A1 A0，A1 表29-2 ISD1420 地址功能范例表
五、实验步骤
1) 系统各跳线器处在初始设置状态（参见附录四），使用语音接口模块, 将语音接口模块的JT60跳线器的SP+、SP-二只短路帽置位右边，JT60跳线器的VCC_1420短路帽置位左边，JT61跳线器的全部短路帽置位上边，J1都打在左边1，2处。
2) MIC端口插入麦克风。
3) 在所建的Project文件中添加“语音控制.ASM”文件，打开项目中的文件，阅读、分析、理解程序。下载程序，全速运行程序。（按下REC键进行录音操作，PLAYE键触发放音，PLAYL键电平放音）。
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