单片机的多段语音组合录放系统设计

摘要：介绍一种基于单片机STC89C52RC、语音芯片ISD1730组成的多段语音录放系统设计方案。描述了语音电路设计、语音分段录入、语音段定位、语音段剪辑、多段语音组合输出等的实现方法；并制作了一个具有语音输出功能的温度测量仪。实验表明，具有语音输出功能的温度测量仪器更便于操作和使用。
关键词：STC89C52RC；多段语音；录放系统

引言
目前，在自动取款机、自动售货机、工业报警系统、公路收费系统、汽车防撞系统、智能玩具等领域具有语音输出功能的仪器设备越来越多。我们的工作和生活环境更加人性化、智能化。但在工业生产现场，数码输出的手持式测量仪器得到大量应用，给测量人员读取测量结果带来了极大的方便。但是具体操作时，测量人员需要将仪器置于便于观察测量结果的地方，然后手持测量探头进行测量，由于测量环境的复杂性，特别是在狭窄的工业生产现场，既便于实施测量作业又便于观测测量结果，二者有时不能兼顾。此时，如果仪器具有语音输出结果的功能，将会给测量工作人员带来极大的方便。笔者设计了一个基于单片机STC89C52RC、DS18B20温度传感器、语音芯片ISD1730构成的语音温度测量系统，给出了语音的分段录入、各段语音存放地址的确定、各段语音的修正、多段语音组合输出等环节的详细设计过程。

1 系统结构及软硬件设计
1．1 系统结构及工作原理
具有语音输出功能的单片机测量、显示系统结构框图如图1所示。系统主要由传感器输入、STC89C52RC及其外围电路、显示电路、语音电路和电源电路构成。设计时将需要播报的语音段(或字)录入语音芯片(系统失电后语音信息并不会丢失)，系统工作时STC89C52RC会对传感器的信号进行采集，通过处理后一方面将结果输出显示，另一方面分析需要播报哪些语音段，指令语音模块将需要播报的语音段按要求组合进行播报。

1．2 系统硬件电路
1．2．1 数据采集与显示部分
单片机及其外围电路由STC89C52RC、复位电路、振荡电路等构成单片机最小系统；数字温度传感器DS18B20以一线形式与STC89C52RC的P3．7端口连接；采用4位数码管显示，显示数据通过STC89C52RC的P0口，经过74LS573锁存驱动后对数码管段控制，P2．0～P2．2通过74LS 138译码后对数码管的字控制，实现动态扫描显示。
1．2．2 语音电路设计
语音芯片采用美国Winbond公司的ISD1730，工作电压范围为2．4～5．5V，适合与单片机共用电源。该芯片适用于需要多段语音存储与回放的各种高端电子系统，根据其外接振荡电阻的大小不同，可以存储20～60s的信息。语音电路如图2所示。在电路中，振荡电阻为80kΩ，最小存储分辨率为125 ms，可以存放30 s的语音。信号以自然语音的形式按行存储在其内部的多级固态存储器内，可以通过指令中的11位地址对每一行的信息精确寻址，存储的语音信息断电后不会丢失，理论上可以保持一百年，存储10万次。