隨著城市文明化和現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，對(duì)建筑物中電梯的服務(wù)要求也越來(lái)越高，人們?cè)絹?lái)越追求智能化、人性化的乘梯環(huán)境。在電梯語(yǔ)音服務(wù)方面，目前主要是傳統(tǒng)的人工服務(wù)，即通過(guò)電梯管理員告知乘客所要到達(dá)的樓層以及其他相關(guān)的服務(wù)信息。本文以單片微機(jī)和ISD語(yǔ)音芯片為核心，設(shè)計(jì)了一種電梯語(yǔ)音服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電梯語(yǔ)音服務(wù)的智能化和自動(dòng)化，以適應(yīng)各種對(duì)服務(wù)要求比較高的電梯中。
2 器件功能介紹
Winbond公司的ISD系列語(yǔ)音芯片采用了“直接模擬量存儲(chǔ)”(DAST)專利技術(shù)，信號(hào)無(wú)需經(jīng)過(guò)D/A，A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字壓縮和語(yǔ)音合成等復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理過(guò)程，減少了失真，使其聲音存貯效果較以前產(chǎn)品有大幅提高，實(shí)際試聽(tīng)主觀評(píng)價(jià)可以達(dá)到磁帶錄音機(jī)的水平，是目前市場(chǎng)上錄放效果最好的語(yǔ)音電路之一。
ISD4004語(yǔ)音芯片采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含晶體振蕩器、防混疊濾波器、平滑濾波器、自動(dòng)靜噪、音頻功率放大器及高密度多電平閃爍存儲(chǔ)陳列等(見(jiàn)圖１)，因此只需很少的外圍器件就可構(gòu)成一個(gè)完整的聲音錄放系統(tǒng)。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作由微控制器控制，操作命令通過(guò)串行通信接口(SPI或Micwire)送入。采樣頻率可為4.0kHz、 5.3kHz、6.4kHz、8.0kHz頻率越低，錄放時(shí)間越長(zhǎng)，而音質(zhì)則有所下降。片內(nèi)信息存于閃爍存儲(chǔ)器中，可在斷電情況下保存100年(典型值) 反復(fù)錄10萬(wàn)次。器件工作電壓3Ｖ，工作電流25~30mA，維持電流1uA，單片錄放語(yǔ)音時(shí)間8~16min，音質(zhì)好，適用于移動(dòng)電話機(jī)及其它便攜式電子產(chǎn)品中。
2.1 引腳描述
ISD4004系列芯片引腳圖如圖2所示:
同相模擬輸入(ANA IN+)—這是錄音信號(hào)的同相輸入端，輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。單端輸入時(shí)，信號(hào)由耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值32ｍＶ，耦合電容和本端的3ｋΩ輸入阻抗決定了芯片頻率的低端截止頻率。在差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，信號(hào)最大幅度為峰峰值16ｍＶ。
反相模擬輸入(ANA IN-)—差分驅(qū)動(dòng)時(shí)，這是錄音信號(hào)的反相輸入端。信號(hào)通過(guò)耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值16ｍＶ，本端的標(biāo)稱輸入阻抗為56ｋΩ，單端驅(qū)動(dòng)時(shí)，本端通過(guò)電容接地。 兩種方式下，ANA IN+和ANA IN-端的耦合電容值應(yīng)相同。
·音頻輸出(AUD OUT)—提供音頻輸出，可驅(qū)動(dòng)5Ω的負(fù)載。
·片選(SS)—此端為低，即選中ISD4004 系列。
·串行輸入(MOSI)—此為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端，供ISD 輸入。
·串行輸出(MISO)—串行輸出端，ISD未選中時(shí)，本端呈高阻態(tài)。
·串行時(shí)鐘(SCLK)—ISD的時(shí)鐘輸入端，由主控制器產(chǎn)生，用于同步 MOSI 和MISO的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在SCLK上升沿鎖存到ISD，在下降沿移出ISD。
·中斷(INT)—本端為漏極開(kāi)路輸出，ISD在任何操作(包括快進(jìn))中檢測(cè)到EOM或OVF時(shí)，本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個(gè)SPI周期開(kāi)始清除，中斷狀態(tài)也可用RINT指令讀取。
·行地址時(shí)鐘(RAC)—漏極開(kāi)始輸出。每個(gè)RAC周期表示 ISD存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行(ISD4004系列中的存儲(chǔ)器有2400行)。8kHz采樣頻率的器件，RAC周期為200ms，其中175ms保持高電平，低電平為25ms�？爝M(jìn)模式下，RAC為218.75ms高電平，31.25ms為低電平，該端可用于存儲(chǔ)管理技術(shù)。
·外部時(shí)鐘(XCLK)—本端有內(nèi)部下拉元件，芯片內(nèi)部的采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)校，誤差在+1％內(nèi)，在不外接時(shí)鐘時(shí)，此端必須接地。
·自動(dòng)靜噪(AM CAP)—1μF電容構(gòu)成內(nèi)部峰值檢測(cè)電路的一部分，檢測(cè)出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較，決定自動(dòng)靜噪電路的工作與否。大信號(hào)時(shí)自動(dòng)靜噪電路不衰減，靜音時(shí)衰減6dB。同時(shí)，1μF電容也影響自動(dòng)靜噪電路時(shí)信號(hào)幅度的響應(yīng)速度，本端接VCCA則禁止自動(dòng)靜噪。
2.2 SPI接口
ISD4004工作于SPI串行接口。SPI協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，協(xié)議假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿動(dòng)作。因此，對(duì)ISD4004而言，在時(shí)鐘上升沿鎖存MOSI引腳數(shù)據(jù)，在下降沿將數(shù)據(jù)送至MISO引腳。協(xié)議具體內(nèi)容如下:
(1) 所有串行數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始于SS下降沿;
(2) SS在傳輸期間必須保持為低電平，在兩條指令之間保持為高電平;
(3) 數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿移入，在下降沿移出;
(4) SS變低，輸入指令和地址后，ISD行才開(kāi)始錄放操作;
(5) 指令格式是8位控制碼加16位地址碼;
(6) ISD的任何操作(含快進(jìn))如果遇到EOM或OVF，則產(chǎn)生一個(gè)中斷，該中斷狀態(tài)在下一個(gè)SPI周期開(kāi)始時(shí)被清除;
(7) 使用“讀”指令會(huì)使中斷狀態(tài)位移出ISD的MISO引腳時(shí)，控制及地址數(shù)據(jù)也同步從MOSI端移入;
(8) 所有操作在運(yùn)行位(RUN)置１時(shí)開(kāi)始，置0時(shí)結(jié)束;
(9) 所有指令都在SS端上升沿開(kāi)始執(zhí)行。
OVF標(biāo)志指示ISD錄放操作已到達(dá)存儲(chǔ)器的末尾。EOM標(biāo)志只在放音過(guò)程中檢測(cè)到內(nèi)部的EOM標(biāo)志時(shí)，此狀態(tài)位置１，如圖3所示。SPI指令碼如表１所示。
