2009年第1期
TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY
0引言
目前基于单片微机的语音系统的应用越来越广泛，如电
脑语音钟、语音型数字万用表、手机话费查询系统、排队机、监控系统语音报警以及公共汽车报站器等等。

本文主要介绍用Flas h 单片机AT89C51和录放时间达60s 的数码语音芯片ISD2560设计的一套智能语音录放系统。

ISD2560是ISD 系列单片语音录放集成电路的一种，这是一种永久记忆型语音录放电路，录音时间为60s ，可重复录放10万次。

该芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值可直接存储在片内单个EEPROM 单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、
音乐、音调和效果声，从而避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。

此外，ISD2560还省去了A/D 和D/A 转换器。

其集成度较高，内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器和480K 字节的EEPROM 。

ISD2560内部EEPROM 存储单元均匀分为600行，有600个地址单元，每个地址单元指向其中一行，每一个地址单元的地址分辨率为100ms 。

此外，ISD2560还具备微控制器所需的控制接口。

通过操纵地址和控制线可完成不同的任务，以实现复杂的信息处理功能，如信息的组合、连接、设定固定的信息段和信息管理等。

1方案设计
自动控制是单片机应用的一个重要领域，在自动控制领
域中，除数字量之外，经常会遇到一种物理量，即模拟量，而声音就是一种模拟量。

由于单片机只能处理数字量的转换，因此计算机系统中凡遇到有模拟量的地方，就需要进行模拟量向数字量或数字量向模拟量转换，伴随而来的就出现了单片机的A/D 、D/A 转换的接口问题，虽然这些接口都已集成化，体积小，功耗低，并能方便地与单片机连接，但在转换之后仍然有一定程度的误差，特别是对语音的转换，有明显的失真。

因此，使语音能得到更好的还原是方案选择的最终出发点。

图1
方案原理框图
方案中采用了一片ISD2560语音芯片（如图1所示），这种突破性的EEPROM 存储方法可以将模拟语音数据直接写入单个存储单元，不需要经过A/D 或D/A 转换。

这种技术产生了2个效果：
比同等的数字方式具有更大的集成度；存储的模拟数据不挥发，而且它具有高质量、自然的语音还原技术。

语音芯片的控制采用的是89C51单片机，实现分段存储，本设计实现的是3段录音，由于ISD2560总录放时间是60s ，所以每段的录音时间是20s 。

这一方案的特点：能进行在现场的录音，随录随放，修改语音方便；修改录音内容时，可以通过更改软件程序，从其中任意一段开始修改其后的所有录音内容，不必从第一段开始全部修改；分段灵活，单片ISD 可分1～600个段，若多片级联还可更多，各个录音段的长度任意，只要总录音时间在所用器件的总时间之内即可；价格便宜，录制语音时，只需用软件立即可得到各段的地址进行录音，不需专用的设备。

2
电路设计
2.1
硬件电路设计
图2为AT89C51与ISD2560连接框图，语音芯片的低8
位地址与P0口相连，并有P0口给ISD2560录/放音的初始地址。

图3是89C51单片机的外围电路，用的是12M 晶振，即一个机器周期是1us ，采用的是按键复位方式，复位之后，录音或放音都是从第一段开始。

贾强（天津现代职业技术学院天津300222）
基于51单片机的语音控制系统
【摘要】介绍了由Flash 单片机AT89C51及数码语音芯片ISD2560组成的语音系统，设计出了系统的硬件电路。

实现了语音的分段录取、组合回放，通过软件的修改还可以实现整段录取，循环播放，而且不必使用专门的ISD 语音开发设备。

ISD2560不需要A/D 和D/A 转换，
并且集成度高，能实现复杂的信息处理功能，真实的再现语音。

【关键词】AT89C51ISD2560分段录音组合回放
收稿日期：2009-01-09
创新技术
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ISD器件选用录音时间为60s的ISD2560器件，以单片机为处理机，外接控制每个语音段录音开始与停止按键，外部存储器EEPROM用于保存每个语音首地址。

ISD与89C51的接口部分包含输入地址线A0～A9、片选CE（CE=0选中ISD 芯片）、芯片低功耗状态控制PD、录放音控制选择P/R（P/R=0为录音；P/R=1为放音）、录放音结束信号输出EOM，将它作为89C51外部中断的输入信号，放音时通过它告知本语音段结束，便于单片机立即播放另一个语音段。

我们需要的语音总时间小于60s，溢出端V OF未用；若需要总时间大于60s，可经级联多个ISD2560，此时需要使用溢出端V OF。

ISD2560一共需要10根控制线和一个外部是中断口，这里10根控制线使用89C51的P0和P2的部分端口，若系统中其他电路占用了部分P0口，则可使用另外的I/O口扩展器件（如82C55、373等）的扩展I/O口来控制ISD2560。

ISD2560的其他管脚所连电路为典型外围件配置，用于模拟语音的输入输出。

2.2软件设计
根据前面的分析和硬件原理图，软件部分的设计主要涉及到启动录音和停止录音、启动放音和停止放音、检测EOM、定时中断等子程序模块。

播放语音时，语音段尾的EOM信号触发外部中断，进入服务子程序。

首先停止语音播放，然后设置下一段语音播放标志。

各个语音段的组合播放顺序由主程序根据外部情况或设置情况自动变动，组合存放数字的各个语音段进行播放。

定时中断工作方式，定时周期为50ms。

为产生ISD2560每个信号段的100ms时间，设置一个定时计数器，计满2次定时周期即得100ms的时间，计数器加1。

系统软件的主程序流程图如图4所示。

图2系统硬件电路框图
图3AT89C51外围电路
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图4
主程序流程图
此外，语音芯片必须注意的几个问题：首先，ISD 语音段尾的EOM 标志并不是器件检测到语音结束时自动产生，实际是通过控制器件的工作方式来停止录音而产生的。

在录音状态下将CE 和PD 置高时，则停止录音，在语音段尾产生EOM 标志；同时ISD 器件在播放时遇到段尾的EOM 时也并不自
动停止播放，必须用中断捕捉它后，再用软件停止播放。

其次，ISD 器件的音频信号输出功率很小，并不能直接驱动扬声器，需要加音频功放，如LM386。

同时ISD 送出的信号直流分量，直接加在LM386上，
会使它处于饱和状态，无声音输出，需要通过电容耦合送入LM386，隔断直流。

再次，ISD 的CE 、P/R 、PD 在接控制信号时，一定要保证复位时为高电平，否则上电或复位时全为低，恰好处于录音状态，会冲掉芯片中原来的录音。

■参考文献
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大学出版社，1992.
[5]张克彦.A V R 单片机实用程序设计[M ].北京：北京航空航天
大学出版社，2004.
铁路平交道口是铁路和道路交通的结合部，道口安全不仅关系着铁路行车安全，也关系着道路车辆和行人安全。

随着我国国民经济和运输事业的不断发展，铁路和道路的交通运输日益繁忙，使得道口安全成为我国交通运输安全的一大隐患，并成为突出的社会问题。

针对这一问题，国家已予以高度重视，铁道部也采取如将主要干线的平交道口改为立体交叉、增设道口报警设备等一系列措施，使道口的安全问题有所好转。

然而，在铁路大型车站、调车场内及一些专用线上，由于铁路和道路运输忙、
人员流动量的密度大和地理位置的限制，仍有相当数量的道口既未改成立交也无人看守更无报警信号，其安全问题也越显突出。

另外，随着铁路多次提速，至使在铁路的长大钢桥上，隧道内进行各种作业工作人员的安全问题也倍受国家关注。

为此，我国铁道部最新修改、2007年4月1日起施行的“铁路技术管理规程”第36条、第49条、第102条分别详尽规定对全长500m 及以上钢桥，直线上全长1000m 及以上、
苏浩（天津铁道职业技术学院天津300240）
铁路道口、长大钢桥及隧道无线自动安全报警系统
【摘
要】随着人们对铁路、道路运输安全的重视，铁路平交道口各种车辆及行人的安全，在铁路、长大钢桥、隧道内作业工作人员的安全问题日益突出，为了解决这一问题，按规定在火车通过前至火车完全离开道口、钢桥、隧道的一定时间内必须报警，以通知相关人员避险。

着重介绍了可满足这一需要自行开发设计的无线自动安全报警系统。

【关键词】铁路道口钢桥隧道安全报警
收稿日期：
2008-12-23创新技术
38。