語音電路在火控計算機中的應(yīng)用
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0 引言
在現(xiàn)代大多控制系統(tǒng)中，通常使用發(fā)光二極管LED、數(shù)碼管、液晶顯示器、蜂鳴器等進行狀態(tài)／結(jié)果顯示和故障報警，如果在顯示報警儀表上采用數(shù)字語言技術(shù)，使適合用聽覺傳送的信息用語言傳送，就可以發(fā)揮聽覺的優(yōu)勢，彌補完全用視覺信號傳遞信息的不足。近年來隨著語音電路的迅速發(fā)展，語音芯片已經(jīng)以其直觀、生動、與單片機接口方便等優(yōu)勢，越來越廣泛的應(yīng)用于單片機控制系統(tǒng)中了，成為現(xiàn)代控制系統(tǒng)中人機聯(lián)系的一個友好界面。
1 語音電路分析
語言處理合成芯片很多，大多采用：語言信號-駐極話筒-電壓-濾波放大-AD轉(zhuǎn)換數(shù)字信號存儲。放音時采用：數(shù)字信號-DA轉(zhuǎn)換、輸出，這在實際使用時存在著以下不足：
(1)要使語音不失真地被采樣，要求采樣頻率fs≥8 000 Hz。在小系統(tǒng)中，以這樣的速度采樣語音只能是很短的時間，若要稍長一段時間，勢必占用很大的存貯空間。
(2)系統(tǒng)構(gòu)成成本高，由于需要ADC，DAC，專用語音芯片及相關(guān)電路。
(3)存在不同程度的失真(信號采樣和恢復(fù))。
(4)使用不靈活，只能錄什么，放什么，難以實現(xiàn)字、詞、句的組合。
ISD1420語音芯片是美國ISD公司出品的新型優(yōu)質(zhì)單片錄放音電路，采用了直接模擬量存儲技術(shù)DAST。主要由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風(fēng)、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音內(nèi)容存人永久存儲單元，提供零功率信息存儲，這個獨一無二的方法是借助于美國ISD公司的專利――多電平直接模擬存儲技術(shù)(DAST TM)實現(xiàn)的。利用它，語音和音頻信號被直接存儲，以其原本的模擬形式進入EEPROM存儲器及分段輸出，因而失真小，能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音效果，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”。使用方便，不需專用語音開發(fā)工具，成本低廉。直接模擬存儲允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現(xiàn)。不僅語音質(zhì)量優(yōu)勝，而且斷電語音保護。因而在現(xiàn)代技術(shù)上得到廣泛使用。主要特點如下：
(1)使用方便的單片錄放系統(tǒng)，外部元件最少
(2)重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪音
(3)信息可保存100年，可反復(fù)錄放10萬次
(4)較強的分段選址能力可處理多達160段信息
(5)邊沿／電平觸發(fā)放音
(6)無耗電信息存儲，省掉備用電池
(7)具有自動節(jié)電模式
(8)錄或放后立即進入維持狀態(tài)，僅需0．5μA電流
(9)工作電壓：5 V
(10)工作電流：典型值15 mA，最大值30 mA(16歐姆)
2 系統(tǒng)構(gòu)成
本語音電路作為火控計算機的一部分，主要是對目標距離進行實時報讀，供指揮人員提供觀察和決策，以選擇最佳時機發(fā)出擊發(fā)命令。語音電路組成框圖如圖1所示。由火控計算機主機發(fā)出RS232電平信號，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后，為單片機AT89C52所接收。單片機AT89C52一方面控制高亮度數(shù)碼管顯示狀態(tài)信息，同時控制語音芯片ISD1420實時報讀目標距離。為指揮人員提供提示。
3 語音信號控制
3．1 語音電路特性
選用語音存儲／再生芯片ISD1420。該電路采用EEP-ROM存儲方法將模擬語音數(shù)據(jù)直接寫入半導(dǎo)體存儲單元中，具有音質(zhì)自然、可反復(fù)錄放、抗干擾、低功耗等許多優(yōu)點。ISD1420放音時間為20秒；最多可分為160段，每段段長最少125 ms；輸入采樣6．4 kHz；100 000次錄音周期；5 V單電源供電，放音電流15 mA，維持電流0．5μA。完全滿足設(shè)計需要。
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