ISD4004語音芯片的工作原理及智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

作者：北方工業(yè)大學(xué)工學(xué)院 張常年 王振紅 李 洋 來源：《國外電子元器件》 摘要：isd4044是一種采用chipcorder專利技術(shù)的語音芯片。此芯片無須a/d轉(zhuǎn)換和壓縮就可以直接儲存，沒有a/d轉(zhuǎn)換誤差，在一個記錄位（bit）可存儲250級聲音信號，相當(dāng)于通常的a/d記錄的8倍。片內(nèi)集成了晶體振蕩器、麥克前置放大器、自動增益控制等，只要很少的外圍器件，就可以構(gòu)成個完整聲音錄放系統(tǒng)。本文介紹了isd4004的原理、特點、功能及其在智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：isd4004 單片機 89c51 1 概述 isd4004是美國isd公司制造的一種新款語音芯片。與isd其它系列語音產(chǎn)品不同的是，isd4004是一種微控制器“從”設(shè)備，而“主”控制器可以是內(nèi)置有spi兼容接口的微控制器，也可以用i/o仿真spi通信協(xié)議。isd4004系列工作電壓為3v，單片錄放時間為8～16分鐘，音質(zhì)好，適用于移動電話及其它便攜式電子產(chǎn)品中。該芯片采用cmos技術(shù)，內(nèi)含振蕩器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片的所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過串行通信接口（spi或microwire）送入。isd4004采用多電平直接模擬量存儲技術(shù)，每個采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。采樣頻率可為4.0，5.3，6.4，8.0khz，頻率越低，錄放時間越長，音質(zhì)則有所下降， 片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存100年（典型值），反復(fù)錄音10萬次。 2 引腳功能描述 isd4004的引腳排列如圖1所示，各引腳功能如下： 電源（vcca，vccd）：為使噪聲最小，芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝的不同管腳小，模擬和數(shù)字電源端最好分別走線。盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。 地線（vssa，vssd）：芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。 同相模擬輸入（ana in+）：錄音信號 的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。單端輸入時，信號由耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值32mv，耦合電容和本端的3kω電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅(qū)動時，信號最大幅度為峰峰值16mv，與isd33000系列相同。 反相模擬輸入（ana in-）：差分驅(qū)動時，為錄音信號的反相輸入端。信號通過耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值16mv。 音頻輸出（aud out）：提供音頻輸出，可驅(qū)動5kω的負載。 片選（ss）：此端為低，即向該isd4004芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。 串行輸入（mosi）：此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端，供isd輸入。 串行輸出（miso）：isd的串行輸出端。isd未選中時，本端呈高阻態(tài)。 串行時鐘（sclk）：isd的時鐘輸入端，由主控制器產(chǎn)生，用于同步mosi和miso的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在sclk上升沿鎖存到isd，在下降沿移出isd。 中斷（int）：本端為漏極開路輸出。isd在任何操作（包括快進）中檢測到eom或ivf時，本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個spi周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用rint指令讀取。 ovf標志用來指示isd的錄、放操作已到達存儲器的末尾。只在放音中檢測到內(nèi)部的eom標志時，此狀態(tài)位才置1。 行地址時鐘（rac）：漏極開路輸出。每個rac周期表示isd存儲器的操作進行了一行（isd4004系列中的存貯器共2400行）。該信號保持高電平的時間為175ms，低電平時間為25ms。在快進模式，rac可保持高電平218.75μs，低電平31. 25μs。該端可用于存儲管理技術(shù)。