【什么是语音电路】火控系统中语音报的阅读设计

现代大多数控制系统通常使用发光二极管LED、数码管、液晶显示器、蜂鸣器等来执行状态/结果显示和错误警报。在显示器警报机中使用数字语言技术，可以用语言传输适合听觉传输的信息。可以发挥听觉的优势，弥补用视觉信号完全传达信息的不足。近年来，随着语音电路的迅速发展，语音芯片以其直观生动、与单片机接口方便等优点被越来越广泛地使用，成为现代控制系统人机连接的友好界面。

1语音电路分析

语言处理合成芯片大多使用语言信号-驻地麦克风-电压-滤波器放大-AD转换数字信号存储。隔音时使用：数字信号-DA转换、输出、实际使用时存在以下缺陷：

(1)若要不失真地取样语音，需要取样频率fs8 000 Hz。在小系统中以这种速度采样语音只是很短的时间，如果要花更长的时间，一定会占用很多存储空间。

(2)系统配置成本高，因为需要ADC、DAC、专用语音芯片和相关电路。

(3)失真程度不同(信号采样和恢复)。

(4)使用不灵活，可以录制什么，可以放什么，很难实现字母、单词、句子的组合。

ISD1420语音芯片是美国ISD公司生产的新型高端单片机录音电路，直接采用模拟存储技术DAST。主要由振荡器、语音存储设备、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。最小的录音系统包括一个麦克风、一个扬声器、两个按钮、一个电源和几个电阻容量。录音内容保管人的永久存储设备，提供零功率信息存储。这一唯一方法是通过美国ISD公司的专利3354多级直接模拟存储技术(DSTM)实现的。这样可以直接存储语音和音频信号，以原始模拟格式进入EEPROM内存和分段输出，从而减少失真，使语音效果真实自然地再现。可以避免量化和压缩产生的普通固体录音电路的定量噪音和“金属声”。使用方便，不需要专用的语音开发工具，成本低。使用直接模拟存储，可以使用单个实体电路方法再现原始语音。不仅语音质量优秀，而且还提供静电语音保护。因此被广泛应用于现代技术。主要特征包括：

(1)易于使用的单片再生系统，外部组件最少

(2)优质原声再现，无常见背景噪音。

(3)信息可以保存100年，反复录制10万次

(4)段定位能力强，最多可处理160条信息

(5)边缘/水平触发放电

(6)存储无功耗信息，节省备用电池

(7)自动睡眠模式

(8)录制或加入后立即进入维持状态，只需要0.5A电流即可

(9)工作电压：5伏

(10)工作电流：典型15毫安，最大30毫安(16欧姆)

2系统配置

本语音电路是火控计算机的一部分，主要是对目标距离的实时报纸阅读，使指挥人员能够提供观察和决策，选择最佳时间下达发射命令。语音电路配置框图如图1所示。从火控计算机主机发送RS232电平信号，在电平转换后由单片机AT89C52接收。单片机AT89C52控制高亮度数码管显示状态信息，同时控制语音芯片ISD1420实时读取大象距离。给指挥提供提示。

3语音信号控制

3.1语音电路特性

选择语音存储/播放芯片ISD1420。该电路采用EEP-ROM存储方法，将模拟语音数据直接写入半导体存储设备，具有音质自然、可重复录制、抗干扰、低功耗等诸多优点。ISD1420放电时间为20秒。最多可分为160段，每段长度至少为125毫秒。输入采样* kHz10万次录音周期5伏单电源，放电电流15毫安，电流保持0.5A .完全满足设计需求。

ISD1420芯片地址针脚(A0 ~ A7)输入提供双重功能，根据地址中A6、A7的平坦状态确定A0 ~ A7的功能。A6、A7中有一个是低电平，A0 ~ A7输入被解释为地址位，用作起始地址。地址位仅用作输入端，在操作过程中无法输出内部地址信息。根据PLAYL、PLAYE或REC的下降信号，地址输入将被锁定。如果A6、A7是高工作日，则为模式位(见表1)。

使用操作模式时，有两点需要注意。

(1)所有初始操作都以0地址开始，0地址是1420存储空间的开始，后续操作可能会因模式而异。使用不同的地址开始工作。当电路中的录音音切换或进入睡眠状态时，地址计数器将重置为0。

(2)如果PLAYL、PLAYE或REC成为低电平，A6、A7成为高电平，则执行相应的操作模式。此操作模式将一直运行到当前地址/模式信号采样并运行的下一个低级控制输入信号出现为止。操作模式可以与微控制器一起使用，也可以通过硬件连接获得所需的系统操作。

如上介绍所示，第160段对应于160个地址，由A0 ~ A7组合生成。要实施段重放，请执行以下操作

先要进行录音，录音可以采用高级的声音处理软件一次把声音灌进语音模块里头也可以采用分段录音的方法进行分段录制。在使用 ISD1400 系列的语音芯片时，应注意在 REC 和 VCC 之间接一个 0.1 mF 的电容，以防止在上电时出现录音操作而破坏原来录制的信息。

根据火控计算机系统报读的需要，放音内容为军用数字发音：“幺、两、三、四、五、六、拐、八、勾，洞”。我们利用 A0～A7 引脚的地址功能，通过声音处理软件结合 ISD1420 开发录放板，一次把声音灌进语音模块 ISD1420 中。这样每一个数字发音都对应一个内部存储空间。可以通过调整语音芯片的地址(P2 口控制)来选择合适的数据播放。

由于在户外使用，要求发出的声音具有一定的响度，即要求语音电路有较大功率输出。语音芯片 ISD1420 内部输出级带有放大器，其直接的扬声器驱动功率为 12.2 mW(16Ω负载)，这距离我们的实际需要相差很大，通常 1 W 以下的扬声器可用 LM386、D2283 D2822、MC34119、TA7368 等芯片驱动，1 W～lO w 的扬声器用 TDA2003、LA4440 芯片驱动，因此后级功放必须保证能在低电压下输出大功率信号，以推动扬声器发声，在这里我们选用了 LA4440 芯片驱动。

3.2 语音电路构成

语音部分电路设计见图 2 所示，在该电路中设计了以单片机 89C52 为核心的语音报读电路，89C52 的 P2 口用来实现地址选择，放音时先由软件给出一个地址，就是一个语音段首址，在这一放音过程中地址是不能变化的;LA4440 为音频功放电路，将 ISD1420 的音频输出放大推动喇叭，通过调整电阻 R1 的阻值可控制音量大小;语音芯片 ISD1420 周围的 RC 电路主要为了减小噪声的影响;MAX813L 则作为看门狗电路为单片机 AT89C52 提供上电复位和运行监控。

MAX232 将火控计算机主机送过来的 RS232 电平信号转换成 TTL 电平并送到单片机 AT89C52，单片机 AT89C52 对火控计算机主机的状态信息实时显示并进行报读，通过引脚 P3.6 控制 ISD1420 的放音，P2 口用来调整放音地址。通过按地址分时播放就可以实现分段播放了，而分段播放的最大优点是可以只要一些基本的声音就可以合成一段话。这样可以节省语音模块的空间，提高产品的灵活性，降低生产成本。分段播放可以用在一些发音的基本元素不多，但组合发音变化比较多的地方。

4 软件设计

AT89C52 的软件设计相对简单。主要包括与火控计算机主机的串行通讯程序 MHz 晶振、4800 波特率、八位异步方式)，放音控制程序，显示控制程序及看门狗程序。放音控制程序根据火控计算机系统的要求及实际情况，只对火控计算主机传送来信息的目标距离量进行实时报读。目标距离是实施射击和掌握开火时机的重要依据。它的报读原则是：“远距离报读间隔大一些，近距离报读间隔小一些，开火报到点上”。报读时，根据目标快速运动的特点，可以省略报读字节，提高反应速度和报读的清晰度。电平控制放音中开始地址和播放时间也是必不可少的，只要控制了这两个参数就可以确定播出内容。

5 结束语

按上述方法设计出的语音电路报读电路在某火控系统中得到实际应用，实践证明运行可靠、准确，具有一定的使用价值。