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ISD33000型语音芯片及其在心音记录方面的应用

发布时间:2020-07-21 19:00:46 阅读: 来源:木炭厂家

摘 要:本文介绍了ISD33000系列语音芯片的工作机制,介绍了其在心音记录方面的应用,并总结了该器件使用中的注意事项。关键词:语音记录;ISD33180;电子听诊器引言语音记录芯片有很多种,但美国ISD公司的ISD系列芯片倍受广大用户的青睐,它采用直接模拟存储专利技术,把语音信号以原始的模拟形式直接存储在片内的EEPROM存储器中,无需进行A/D转换和压缩处理,没有大多数固态数字化声音存储技术对声音质量的影响,从而减少了失真,大大提高了录放音质量,并具有抗断电、音质好、使用方便、可反复录放,无需专用的语音开发工具,能随意更改内容和耗电省等优点,很适合于现场录放音系统。ISD系列语音记录芯片广泛应用于自动化通信系统、移动电话、智能仪器及其他需要语音提示的各种电子产品中。本文介绍了ISD33180在一种可以进行心音记录的电子听诊器中的应用。

图1 ISD33000系列封装图

ISD33000的介绍ISD33120/150/180/240系列是采用3伏电源供电的单片语音录/放设备,可存储2.0、2.5、3.0至4分钟的语音信息。四种型号的不同录放时间是靠不同的输入采样率来实现的,他们分别是8.0、6.4、5.3、4.0kHz。该CMOS工艺芯片包含一个内部时钟振荡器、抗混迭滤波器、平滑滤波器、自动选择器、音频放大器和高密度多层存储阵列。ISD33000系列的EEPROM的容量都为960K,可存储800行语音信息。ISD33000系列具有TSOP和DIP/SOIC两种封装形式,如图1所示。SS 片选信号(低电平允许芯片工作);MOSI 串行数据输入端;MISO 串行数据输出端;SCLK 串行时钟信号;VCCA、VCCD模拟和数字电路电源端;VSSA、VSSD模拟地和数字地;AUD OUT 音频信号输出端,可驱动5kΩ负载;AM CAP 自动静噪控制端;ANA IN-、ANA IN+ 模拟信号输入端,模拟信号可以采用单端输入和差分输入两种方式;RAC 行寻址时钟,当达到存储器每一行的末尾时该引脚保持137.5ms的高电平和12.5ms的低电平,可用于信息管理;INT 中断端(低电平有效);XCLK 外部时钟输入端。一组四线(SCLK,MOSI,MISO,SS)SPI接口提供了ISD33000系列的控制和寻址功能。ISD33000系列产品的构成就如在操作一个基于微控制器SPI总线接口的外围设备。对于所有的内部记录器的读写允许操作都是通过SPI接口实现的。数据转换方面的约定是,微控制器的SPI转换锁存器在SCLK的下降沿处锁定,对于ISD33000设备,MOSI引脚上的数据在SCLK的上升沿处被锁定,内部数据在SCLK的下降沿处被锁定输出到MISO引脚上。中断信号(INT)和内部的只读状态记录器是为了提供握手信号的目的。控制位和地址位的分布如下:〈5位控制位〉和〈11位地址位〉。需要说明的是ISD33120/150/180/240设备只需要10位地址位,但为了录音时间更长产品的需要保留了第11位。对于每一个以EOM和OVF结束的操作,包括信息检索周期,都将产生一个中断。这个中断将在下一个SPI周期有效时被清除。

表1 控制位摘要

应用举例所设计的电子听诊器对拾取心音的操作与普通的录音机相似,可以播放、记录,还可以在各段记录间搜索。这里采用89C51型单片机作为语音芯片的控制器,用户的意图通过按键来表达。各指令与控制位的关系如表1所示。ISD33000设备启动要经过TPUD时间后才可进行操作(对于采样频率位8kHz的产品来说,约为25ms)。用户在发出操作命令之前要等待TPUD的时间。以播放操作为例,从地址address开始的播放操作应按下述的步骤进行:?发出POWERUP命令;?等待TPUD时间(启动延迟时间);?发出从地址address的SETPLAY命令;?发出PLAY命令。当发现EOM标记时产生一个中断,然后停止播放操作。该应用中单片机的P1端口设计为人机接口,P2端口为单片机与语音芯片的通讯口。P1口的按键依次为:K1键为播放记录选择键(P/R);K2键为开始键(START);K3键为停止键(STOP);K4键为前倒键(PRE);K5键为后倒键(NEXT),其中K1键为拨动开关,其余各键均为不可自锁的按键,发出脉冲信号。P2口依次连接33180的SCLK、MOSI、MISO、SS和RAC引脚,在记录操作期间,存储的信息达到存储阵列的每一行末尾时,RAC端会发出长度一定的高脉冲,单片机此时将地址变量加一,记录语音芯片的地址信息。在每段语音信息的末尾,语音芯片会发出一个中断,将该中断信号送入单片机外部中断0的输入端。在没有要求单片机工作之前,单片机处于循环查询状态,一旦P1端口的K2、K4、K5、K6键有信号发出,指针表会跳转至各自子程序执行相应的操作。以播放操作子程序为例,先后向语音芯片发出POWERUP命令,SETPLAY命令和PLAY命令,然后进入等待状态查询P1.2端口STOP键是否有触发,如有触发则终止播放操作,进入循环查询部分。播放操作的正常结束是通过外部中断0的中断子程序。播放子程序清单:PLAY: MOV OISTO1, #20HLCALL TRANS ;发出POWERUP命令MOV TMOD , #01HMOV DPTR ,#25536MOV TH0, DPHMOV TL0, DPLSETB TR0JNB TF0,$ ;等待TPUD40ms时间MOV OISTO, PFROMMOV OISTO1, PFROM1;读取播放记录的首地址ANL OISTO1, #07HORL OISTO1, #0E0HLCALL TRANS;发出SETPLAY命令ORL OISTO1, #0F0HLCALL TRANS;发出PLAY命令MOV IE, #81HHERE: JB P1.2, OVER ;如果要求中止则结束SJMP HEREOVER: MOV OISTO1, #10HLCALL TRANS;发出STOPPWRDN命令LJMP SELECTINTX0: MOV IE, #0LJMP OVER;播放结束返回RETI注:TRANS 为单片机与语音芯片的通讯子程OISTO和OISTO1为存储控制位和地址的寄存器SELECT 为循环查询子程INTX0为中断子程其他记录子程序,前倒子程序和后倒子程序与播放的程序相似,在此不再赘述。

ISD33000使用中应注意的几个问题·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送出的信号需通过电容耦合,隔离直流分量,以免其饱和。·应注意RAC端口,每完成一行的录音、放音及搜索操作,该端口输出一个正脉冲。单片机检测到此正脉冲,对应当前的行地址,可用于对录放信息的精确定位。·当中断数据从ISD33000设备的MISO引脚移出时,控制位和地址位同时移入MOSI引脚。所以应注意传送的数据是否符合当前系统的操作。■

参考文献1 唐明道.《15~60分钟数字语音处理器》.《国外电子元器件》.2000年8月2 何立民.《单片机应用系统设计》.北京航空航天大学出版社.1990年3 ISD. ISD33120/150/180/240 Products Notebook

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