基于語音合成芯片MSP50C30和MELP的電子語音導游機

　　●具有ROM接口，23根地址線可尋址8M字節(jié);

　　●帶有28個軟件可編程雙向I/O口;

　　●具有內嵌和外接兩種靈活的時鐘方式;

　　●內嵌D/A，共有2種輸出方式;

　　●含7級堆棧，具有外部控制的中斷功能;

　　●可支持10kHz或8kHz語音采樣速率;

　　●可用軟件配置進入低功耗睡眠狀態(tài);

　　●支持LPC、MELP、CELP、FM、PCM等多種壓縮算法。

　　MSP50C30與同步芯片相比，其最大優(yōu)點在于具有豐富的I/O接口和高達64M位的外部尋址能力，是長時間放音系統(tǒng)的理想選擇。

　　3 硬件電路設計

　　筆者設計的語音導游機的硬件原理圖如圖2所示。該系統(tǒng)以MSP50C30為核心，外接存儲電路、鍵盤接口電路、顯示電路、功放電路和DC-DC變換電路，其中MSP50C30完成語音的合成與控制功能。存儲器選用INTEL公司生產的64M位FLASH ROM 28F640J5，其地址線和數據分別與MSP50C30的地址線(A0～A22)和數據線(ID0～ID7)直接相連，語音數據已事先經TI公司提供的專用軟件進行壓縮，并通過編程器燒錄至FLASH ROM中。為便于數據更換，電路中還設計了存儲器和編程器的接口，因此可通過編程并關的切換將28F640J5與語音合成電路分離，從而可方便的實現語音數據的更換。該導游機的鍵盤采用4×4矩陣式鍵盤，共設16個按鍵，其中數字鍵10個(0～9)，用來實現數字選取;6個功能鍵用來實現播放、暫停、快進、快退等功能。鍵盤矩陣與MSP50C30端口PA0～PA7相接，系統(tǒng)通過鍵值掃描程序讀取按鍵狀態(tài)。液晶顯示采用3位LCD數碼顯示器;ED-S812并用MSP50C30的PB0～PB7作為控制數碼顯示的I/O口，其驅動芯片采用MC14543來實現BCD譯碼，交流驅動方波(80Hz～100Hz)通過74HC14振蕩電路產生。

　　為便于導游機的攜帶，系統(tǒng)采用兩節(jié)5#電池供電，由于系統(tǒng)需5V電源，故需設計DC-DC變換電路。設計時，選用了MAXIM公司MAX756，該器件的輸入電壓可低至0.7V，通過管腳2的選擇可輸出3V和5V兩種電壓。

　　當系統(tǒng)復位后，MSP50C30啟動鍵值掃描程序，以使其從PA口讀取所按鍵值，并通過PB口將鍵值送出，經過MC14543譯碼，可在液晶顯示器上顯示相應的數字。然后MSP50C30通過內部程序查表，送給語音合成器，合成后的語音從DAC+和DAC-腳送出，通過外部功放電路驅動揚聲器發(fā)聲。系統(tǒng)所需時鐘由內部晶振提供。

　　4 軟件電路設計

　　4.1 語音合成程序設計

　　MSP50C30采用MELP算法來合成語音，它是LPC的改進算法，其優(yōu)點在于：MELP算法不需要專業(yè)的修音設備，語音數據由專用的壓縮軟件來完成，而且合成后的語音音質良好。對于語音實時存儲系統(tǒng)來說，它是一種理想的壓縮算法。MELP算法的幀格式與LPC幀格式近似，只是在濁音幀中引入了基音抖動參數和清濁強度參數來對濁音幀的基音周期進行修正。若每幀以20ms計算，則MELP算法最大壓縮率為62×50=3100bit/s(每幀被量化為62bit)。由于采用了變速率編碼方式，從而使平均壓縮率變得更低。另外，用戶還可根據自己對話音質量的要求，按照自己的算法自行設計幀格式以產生更好的音質。語音合成子程序的流程圖如圖3所示。

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