基于ISD1760的智能語音計費顯示系統(tǒng)設計

0  引言

語音費額顯示器是用于普通和高速公路收費車道向應繳費車輛和人員顯示車型及收費金額等信息的一種機電設備。通常安裝于收費車道出入口的側部，可顯示車型、金額、余額及漢字信息等，同時具有通行指示、語音提示等功能。本文以SST89V58單片機和語音芯片ISD1760為核心，給出了一種語音費額顯示器的設計方法。

1  語音芯片ISDl760簡介

ISDl760是華邦公司新推出的單片優(yōu)質語音錄放電路ISDl700系列芯片中的一款。該芯片可用來替代已經(jīng)停產(chǎn)的ISD2560芯片。用戶可利用振蕩電阻來自已設定芯片的采樣頻率，從而決定芯片的錄放時間(40～120 s)和錄放音質(4～12kHz)。相比過去的ISD2560芯片，ISDl760在功能上集成了錄放功能，并增加了一些更加人性化的提示功能以及對存儲空間的精確操作功能，而且音質也有了明顯的提高。

ISDl760芯片提供的多項新功能包括內置多信息管理系統(tǒng)、新信息提示(vAlert)、雙運作模式(獨立模式和SPI模式)以及可定制的信息操作指示音效等。芯片內部包含有自動增益控制、麥克風前置擴大器、揚聲器驅動線路、振蕩器與內存等全方位整合系統(tǒng)功能。此外，該芯片還具有專利技術的模擬處理存儲方式，且錄放音質極佳，背景噪音很小，語音內容保存時間長且不易丟失。非常適用于公路收費站和公交車等場合進行語音播報。

ISDl760有獨立模式和SPI模式兩種工作模式。本系統(tǒng)采用SPI工作模式，其中單片機為主機，ISDl760作為從機。主控單片機主要通過四線(SCLK，MOSI，MISO，／SS)SPI協(xié)議來與ISDl760掛行串行通信，而且?guī)缀跛械牟僮鞫伎梢酝ㄟ^SPI協(xié)議來完成。

2  語音費額顯示器的硬件設計

一個語音費額顯示系統(tǒng)可由主控制模塊、存儲模塊、語音模塊、功放模塊，串口通信模塊、驅動模塊和顯示模塊等模塊組成，其主控系統(tǒng)框圖如圖1所示。費額顯示器的通信命令來源于收費系統(tǒng)的車道控制計算機。計算機可將根據(jù)車型、軸載重量、行駛公里數(shù)、計費標準等數(shù)學計算公式得到的最終數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)送給費額顯示器的RS-232通信芯片，再由RS-232通信芯片將數(shù)據(jù)輸入單片機進行處理。單片機處理后的數(shù)據(jù)可分兩路輸出，其中一路輸出至解碼、驅動芯片，以用于驅動數(shù)碼管的費額顯示；另一路則輸出奎語音芯片，以用于進行同步語音報價。

由于本系統(tǒng)采用的是2MB的串行FLASH芯片SST25LF020A來存儲字庫內容，故可采用帶有SPI接口的SST89V58單片機作為主控制芯片，并使用模擬SPI方式與ISD1760進行串行通信。

單片機上具有IO功能的四個管腳可分別與ISDl760上的SCLK、MOSI、MISO和SS連接；ISDl760的ROSC端可用一個80 kΩ的電阻接地，即設置的采樣頻率為8 kHz。該采樣率下的最大錄放音時間為60 s；SP+、SP-端外接TDA2009A組成的功率放大電路可實現(xiàn)播報語音的音量控制。TDA2009A是雙路音頻功率放大器，它具有過熱保護電路，而且外接元件少，安裝簡單。

費額顯示器的語音播報內容主要包括播報歡迎詞、車型、收費金額、車重、警報音等。本系統(tǒng)使用ISD1700語音編程拷貝機將錄制好的語音分段錄制到語音芯片中。另外，通過語音編程拷貝機也可以很方便地讀取每段語音信息的開始和結束地址，并可進行多片芯片語音信息的拷貝。

在語音錄制過程中，需要注意的問題首先是在燒錄語音前應檢查電腦聲卡驅動，應保證有驅動并且最新，最好將聲卡聲音輸出設置中的喇叭組態(tài)設置為耳機，輸出音量大小設置到三分之二的狀態(tài)；其次是在燒錄語音時，電腦除了運行燒錄語音的程序外，將其它的應用軟件(如殺毒軟件等)關閉，以保證沒有噪音混入；最后，在燒錄語音芯片結束后，可循環(huán)播放試聽一下，如果對音質不滿意，可使用Goldwave或者Adobe Audition等音頻編輯軟件再對語音文件進行編輯，已達到滿意的效果。

3  軟件程序設計

語音費額顯示器的系統(tǒng)軟件要實現(xiàn)的任務是處理收費亭中收費計算機發(fā)送的串行通信數(shù)據(jù)，完成相應的顯示功能并進行語音播報。其中的語音處理程序主要判斷是否需要播報語音信息，以及找到相應語音信息的存儲地址，播報制定段語音。其系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示。下面是模擬SPI發(fā)送數(shù)據(jù)子程序和播放制定地址段的子程序：

4 結束語

本系統(tǒng)采用單片機的IO口來模擬SPI接口以對ISDl760進行控制，適用于大多數(shù)的單片機與ISDl760進行通信。在實際應用中，模擬元件fAGC電阻和電容、耦合電容等)要盡量靠近ISD器件，元件的引腳要短，應把模擬和數(shù)字電源引腳都接到電源端，并在這兩個電源端口添加高頻去耦電容，且其等效串聯(lián)電阻要小，同時，電源本身一定不能有噪聲。