最新ISD1420语音接口芯片及其应用
ISD1420语音芯片在PIC单片机系统的应用
文章编号： １ ７ －０ １ （０ ６ ３ ０ ５ － ３ １１ ４ ２ ０ ）０ ・ ０ ２ ０ ６
Ｉ Ｄ１ ２ Ｓ ０语 音 芯 片在 ＰＣ 单 片机 系统 的应 用 ４ Ｉ
徐 捷 ，徐华 中
（ 汉理 工大 学 信息工 程 学院 ，武汉 ４ ０ ７ ） 武 ３ ０ ０
摘要 ：Ｉ Ｄ ４ ０是一种录音数据永久保 存．高保真 ．耗 电小 ，适用于同单片 Ｓ １２ 机接 口的新一代语音器件 。本 文介绍了 Ｉ １ ２ 的特点和引脚功 能，详细 ＳＤ ４ ０ 介绍 了 Ｉ Ｄ ４ ０ 在 ＰＣ 单片机系统中的具 体应用。 Ｓ １２ Ｉ 关键词 ：语音器件 ： ＰＣ单 片机 Ｉ 中田分类号： Ｔ ３ ４７ 文献标识码 ： Ｂ Ｐ３．
以下就是本作者利用 Ｉ Ｄ１０ Ｓ ４ ｏ系列中的 ＩＤ１２ Ｓ ４ ０与 ＰＣ１Ｆ ８ Ｉ ６ ８７ 单片机设计的语音系统应用 电路 。
２ 系统 硬 件 电路 设 计 ２ １ ＩＤ１ ０ ． Ｓ ４ ０系列语音芯 片的特 点
ＩＤ１ ０ Ｓ ４ ０系列语音芯片具有 以下特点 ： （） １ 采用直接模拟量存储技术 （ ＡＳ ）重显优质原音 ； Ｄ Ｔ。 （） ２ 零功率信 息存 储 。无需备 用电池 ．存储 的信息可保 留 １ ０ 年 以上； （） ３ 易于使用 。无需编程 。可随意 改变录音 内容 ，录放次数达
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流 的变化实施控制 的做法是可行的。霍耳 电流传感器正好为电流的 检测提供 了简便 的办法 。图 ２为检测 电流时相关控制 电路 ．
＾
Ｂ
ＶＢ， 、巳输 出为零 ：当无 磁场时 ， Ａ点 电位 迅速降低 ， ＶＡ 与 则 门 ＶＢ 比较后放大输出。 分 析判断部分 为多输 入 的与； ＇。各输 入端均 为高 电平 时开 ｌｌ ｌ ｑ 门，其 中有一 个以上为低 电平时 关门。 开关控制部分 由大功率 晶体 管 ＢＧ 和直流 继电器 Ｊ构成。当某 种 （ 或一相）故障 时。继 电器 动作，保护整个设备。●
语音芯片ISD1400 及其应用
语音芯片IS D 及其应用贺忠海 倪 勇 王 京 王宝光(天津大学精密仪器与光电子工程学院,300072) 现代控制系统中,指示灯被广泛应用,但如果有声音提示,效果会更好。
本文介绍一种简单实用的语音芯片ISD ,用该芯片可以方便地组成板上语音系统,电路相当简单。
ISD 系列语音芯片是美国ISD (Info rm ati on Sto rage D evice )公司的新型产品。
ISD 系列产品采用直接存储模拟信号的方式,从而打破了传统的先A D 再D A 的模式。
这种新型存储形式的优点:一是提高了存储密度,二是模拟数据得到永久保存。
下面以ISD 1400系列为例进行介绍,其它系列的芯片大同小异。
11IS D 1400的特点及结构简图ISD 1400的功能块图如图1所示,其特点是:①易于使用的单片语音录音 回放;②高质量的声音复制效果;③自动省电模式:在录音和回放之后马上进入等待模式,等待电流015ΛA ;④零功率信息存储:无电池状态下的备份电路;⑤可存储多段信息;⑥100年信息存储;⑦重复录音10万次;⑧有片上时钟源;⑨单+5V 电源供电;βκ可选择D IP或图1 ISD 1400功能块图SO I C 封装。
21IS D 1400的管脚介绍图2为ISD 1400的管脚排列图。
V CCA ,V CCD (电源)——为了减小片内噪声,模拟电路和数字电路在ISD 1400内部是分开的,这些电源总线在封装上也是分开的。
为了减小噪声,提高声音质量,这两个电源引脚应离电源尽可能的近,而且电源的去耦电容应离引脚越近越好。
V SS A ,V SSD (地线)——与电源相类似,模拟电路和数字电路在芯片内部使用分离的地线以减小噪声。
这两个引脚的连接线应尽可能地靠近芯片;此外,地线应尽可能的粗。
R EC (录音)——R EC 是低电平有效信号输入。
无论R EC 何时变低管子都开始录音,且在录音期间R EC 应始终保持低电平。
中职类学校学生宿舍火灾预警疏导智能系统
中职类学校学生宿舍火灾预警疏导智能系统0 引言近年来，国内几所高校学生宿舍起火事件屡次发生，造成不可挽回的后果，也不断给予我们反思。
学生宿舍的安防系统是否需要进一步完善，学生自我保护和突发事件应对能力是否需要加强培养等问题，一再成为学校和社会讨论的重点。
而中职类学校的学生，大部分都还处于青春懵懂时期，没有太多的成长阅历和生活经验，为人处世还欠成熟，对于突发事件能力薄弱，自我保护意识欠缺，为减少在中职类学校学生宿舍安全隐患，迫切需要一个能够针对火灾事故及时预警、通知学生和校内负责人员、并有效指导学生选择最优逃生方法，正确有序的逃离火灾现场的智能安防引导系统，以此来把损失降低到最小。
鉴于此，拟设计一套智能火灾报警及引导系统，本系统通过温度探测器和CO气体探测器实时监测宿舍内空气温度和烟雾浓度信息，来判断是否出现火情；配有预警监控系统，再次确定报警信号，并作出最及时的处理，拉响宿舍火灾警铃；开启电磁阀喷洒自来水，通过宿舍内广播引导学生正确逃生，从而达到预防事故恶化的效果。
1 系统硬件设计本系统硬件主要有以下几部分组成：火灾探测系统、自动报警系统、紧急疏散系统三个模块。
各硬件模块组成框图如下：火灾探测系统自动报警系统紧急疏散系统1.1 火灾探测系统火灾探测系统主要功能是通过相关传感器，时时采集宿舍环境温度、一氧化碳气体浓度等数据，并检查学生宿舍内实际灾情。
本系统主要使用温度传感器和气体传感器相结合，不仅降低由于各种环境因素干扰而引起误报的概率，而且由于气体传感器的探测还大大提高了早期火灾隐患的探知能力。
本系统中选用美国DALLAS半导体公司生产的DS1820型单线智能温度传感器。
这是一种新一代适配微处理器的智能温度传感器，其独特的“单线总线”专有技术，通过串行通信接口（I/O）直接输入被测温度值；其温度测量范围是-55～125°C，分辨率为0.5°C，若采用高分辨率模式的话，可高达0.1°C；该器件内含寄生电源，即可由单线总线供电，也可用外部+5V电源供电。
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6、电路原理图
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7、工作原理
❖ 先给语音芯片录三段音。 ❖ 给该装置上电后，先调节时间，按确定键后时钟
芯片开始运行，并按设定参数进行定时。 ❖ 定时时间到后，语音报警并且相应的报警灯亮。 ❖ 该装置运行过程中，一旦光线过暗，或者看书人
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❖ 光线太暗输出接中断0，距离太近输出接中断1。
❖ 主程序中，通过模拟I2C总线与PCF8563进行通 信，主程序开始运行时，先向时钟芯片写入初始 时间和倒计时时间，接着等待按键以调节初始时 间，达到校准时间的目的。设置完后开始读取 PCF8563的时间并在数码管上显示，这时若有外 部中断，则进入中断服务程序。
离桌面太近，语音报警并且相应的报警灯亮。
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8、软件设计
❖ 程序设计分为两部分,一部分用于控制ISD1420进 行分段录音和放音,录好音后供主程序调用。另一 部分为主程序，在主程序中，实现时钟芯片初始 时间的设定，读取芯片时间并在数码管上显示， 同时在外界的光线过暗或人距离书本过近时，响 应中断，并在中断中控制语音芯片放音以及控制 相关的LED灯发光。
❖ 3）测距：阅读姿势不正确，即眼睛离书本太近时，蜂鸣 器发声，提示改正坐姿，并且指示灯亮。距离预设为 30cm，可调节。
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3、方案论证
1）计时与定时采用PCF8563
毕业论文-煤气泄漏检测及报警系统设计
煤气泄漏检测与报警系统设计摘要：对煤气泄漏实时精确监控是十分重要的。
本文介绍一种基于单片机技术的智能型煤气监控系统,可对煤气浓度进行智能地实时检测和监控、报警,而且还能实现自动开启和关闭煤气管道阀门,经过多次运行,精确度、灵敏度和稳定性均达到设计要求,且造价低,操作方便,可广泛作为智能报警器及监控系统来使用。
本系统以ATMEGA16单片机为核心，论述了基于测控技术的煤气泄漏监测报警装置的硬件和软件方案设计与实现。
文中重点阐述了信号采集调理电路与语音电路的设计。
实验表明，设计制作的系统满足设计要求，具有实用价值。
关键词：单片机处理器;一氧化碳传感器；煤气浓度；声光报警；煤气泄漏Design of Gas-leaking Monitoring and Alarming System Abstract：Accurate real-time monitoring of the gas leak is important. This paper describes a single chip technology based on intelligent gas monitoring system, the gas concentration can be intelligent in real time detection and monitoring, alarm, and can automatically open and close the gas pipeline valves, after several runs, precision, sensitivity and stability meet the design requirements, and low cost, easy to operate, can be widely as a smart alarm and monitoring system to use.This system uses the ATMEGA16 as control core. This paper introduces the both scheme design and implement of hardware and software on the gas-leaking monitoring and alarming system based on measure and control technology. The experiment shows that the system of design and make satisfies the requirement, and holds better practicability.Key words:Single chip processor;CO Sensor, Gas concentration, voice and light alarm, Gas-leaking目录第1章绪论 (2)1.1 课题背景、目的及意义 (4)1.1.1 课题的背景 (4)1.1.2 课题的目的及意义 (5)1.2 系统设计内容 (5)第2章系统硬件设计实现 (6)2.1 一氧化碳浓度检测电路设计 (6)2.1.1 CO传感器原理介绍与选型 (6)2.1.2 NAP-505型一氧化碳传感器介绍 (7)2.2 键盘及显示电路接口设计 (9)2.2.1 键盘/显示器电路设计 (9)2.3 稳压电源电路设计 (12)2.4 声光报警电路设计 (13)2.4.1 声音报警电路 (13)第3章系统软件设计 (16)3.1 系统软件总体设计 (16)3.2 开机自检模块程序设计 (17)3.3 键盘处理、显示模块程序设计 (18)3.4 数据A/D转换模块程序设计 (21)3.5 数据处理和报警、控制模块程序设计 (22)结论 (23)致谢 (25)参考文献 (25)第1章绪论本章主要介绍本次毕业设计的研究的背景、目的与作用，以及在本次设计的主要内容和技术指标。
语音芯片1420
语音芯片1420语音芯片是一种集成电路，能够实现语音信号的处理和分析的功能。
它是一种关键的技术，广泛应用于智能手机、智能音箱、语音识别系统等领域。
语音芯片的主要功能有以下几个方面：1. 语音识别：语音芯片能够通过内置的识别算法，将语音信号转换为文字信息。
这为人与机器之间的交互提供了一个高效、便捷的方式，在智能手机和语音助手等应用中得到了广泛应用。
2. 语音合成：语音芯片可以将文字信息转换为语音信号。
通过内置的合成算法，它能够模拟人的语音特征，实现自然、流畅的语音合成。
这在智能音箱和语音导航系统中得到了广泛应用。
3. 语音处理：语音芯片可以对语音信号进行降噪、增强和变声等处理。
通过这些处理，它可以提高语音的清晰度和可懂度，使得语音识别和语音合成的效果更好。
4. 语音分析：语音芯片可以对语音信号进行频谱分析和语音特征提取。
通过这些分析，它可以实现声音识别、情感分析和人声识别等功能。
这在安防监控和智能家居等领域得到了广泛应用。
语音芯片的工作原理是通过采集、处理和输出三个步骤来完成的。
首先，它会通过麦克风采集外界的语音信号。
然后，它会将采集到的语音信号进行处理和分析，得到需要的语音特征或文本信息。
最后，它会通过喇叭或耳机等设备将处理后的语音信号输出。
语音芯片的设计和制造是一个复杂的过程。
通常它集成了多个功能模块，包括模拟前端电路、数模转换器、数字信号处理器和功率放大器等。
同时，它还需要搭配算法库和软件开发工具，以实现不同应用场景下的需求。
总的来说，语音芯片是一种重要的技术，它通过实现语音信号的处理和分析，为人与机器之间的交互提供了更加智能、自然的方式。
随着智能化和人工智能技术的发展，语音芯片的应用前景将会更加广阔。
基于51单片机火灾报警系统课程设计任务书
51单片机火灾报警系统课程方案设计本文设计的用于小型防火单位的单片机火灾报警系统具有以下特点:(1)能对室内烟雾(CO2, CO) 及温度突变进行报警,具有声、光双重报警功能。
(2)系统故障报警功能。
当系统出现硬件故障时，能发出故障报警信号。
(3)异常报警功能。
当环境出现异常(如烟雾浓度过大或是温度较高)时，能发出异常报警信号，引起人们注意，尽可能避免火灾的发生。
(4)火灾报警功能。
一旦真出现火灾(烟雾和温度同时出现异常)时，能立即发出语音、光火灾警报[15] 。
据类似本系统的报警器现场模拟实验表明, 本系统安全可靠, 误报率低。
且由于其体积小、操作维护方便、成本低廉等, 具有广阔的应用前景。
一、整体电路图二、系统结构图为了便于系统维护和功能扩充，采用了模块化程序设计方法，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。
本系统主要包括数据采集子程序、火灾判断与报警子程序等，系统程序流程图如图所示。
为了降低误报率，系统采用多次采集、多次判断的方法。
每次数据采集后根据得到的数据对现场情况进行判断，然后综合多次判断结果做出最终的火情判断。
主程序是一个无限循环体，其流程是：首先在上电之后系统的各部分包括单片机各个端口输入输出的设置、外围驱动电路和数据存储电路等完成初始化，其次是对芯片内的程序进行初始化，接下来执行火灾报警系统中的数据采集任务，数据通信任务和查询判断任务。
三、火灾报警系统硬件设计3.1 系统核心芯片选择3.1.1传感器介绍3.1.1.1 AD590温度传感器要准确地进行火灾报警，选择合适的温度和烟雾传感器是准确报警的前提。
综合考虑各因素，本文选择集成温度传感器AD590 和气体传感器TGS202 用作采集系统的敏感元件。
AD590是美国Analog Devices公司生产的一种电流型二端温度传感器。
电路如图3-1所示。
由于AD590 是电流型温度传感器，他的输出同绝对温度成正比，即1μA/k，而数模转换芯片ADC0809 的输入要求是电压量[2]，所以在AD590 的负极接出一个1kΩ的电阻R和一个100Ω的可调电阻W ，将电流量变为电压量送入ADC0809。
分布式燃气泄漏监测系统设计 2
分布式燃气泄漏监测系统设计针对当前家庭使用天然气存在的泄漏隐患问题，提出了一种基于单片机技术和无线射频技术的多点分布式天然气泄漏监测系统的设计方案。
阐述了系统的工作原理，详细介绍了硬件电路的设计和系统软件的设计。
一、引言随着国家节能减排和清洁能源计划的推进，越来越多的城镇居民家中通上了管道天然气，但主要成分为甲烷(CH4)的管道天然气对于使用家庭存在危险隐患，当甲烷在空气中含量为5%～16%时，具有爆炸危险性；当含量高于16%时，没有爆炸性，但可以燃烧；甲烷本身虽然无毒，但空气中甲烷浓度过高时，相对降低了空气的含氧量，对人有窒息作用。
目前开发的各种甲烷检测仪多为单点监测，无法实现多居室或多个潜在燃气泄漏点的同时监测，不适合在一般家庭普及使用。
为克服现有技术不足，基于单片机和无线射频技术设计了一种分布式天燃气泄漏监测系统。
该分布式燃气泄漏监测系统能够通过多点监测、射频模块无线传输方式实现对居室环境中可能存在燃气泄漏的多个监控点的同步实时监测。
二、系统组成和工作原理分布式燃气泄漏监测系统包括监控主机和多个数据采集从机，其原理框图如图1所示：监控主机包括单片机MSP430F247、人机交互模块、声光报警模块、GSM模块和ZigBee射频模块；数据采集从机如右侧所示，包括供电电源模块、燃气浓度检测模块、ZigBee射频模块。
数据采集从机放置在管道接口、厨房或燃气锅炉房等燃气泄漏重点监测区域，监控主机和多个数据采集从机之间通过ZigBee射频模块实现数据无线传输与交换。
数据采集从机中的燃气浓度检测模块通过MQ-9可燃气体传感器及其调理电路，将检测到的燃气浓度信息转化为电信号并放大后送ZigBee射频模块，射频模块通过无线传输模式将燃气浓度信息传输给监控主机，监控主机由单片机MSP430F247内置的A/D转换器将采集到的数据转换为数字信号并进行分析处理。
监控主机负责对其组网范围内的所有数据采集从机进行编码和身份确认并进行定时巡检，若无线射频模块接收到的数据超出监控主机的预设燃气浓度警戒数值，监控主机将其与预设数据比较后控制声光报警模块发出相应报警提示。
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ACALL TIMB
；延时0．5s对麦克风发音
; 录单字，如数字“1”，“
千”
MOV A，
＃0FFH
MOVX ＠DPTR，A
；停止录音
RET
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16
此子程序段可反复调用。 ❖ 当录入词段时，则根据词段长
度增加延时及地址段长度。如 录入“当前时间”字段需 1．55，占用三个地址段长； ❖ 首地址为42H，下一字段地址 码则为45H。
0．125s/段，可分段数160段；
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3
❖ 录放次数达10万次； ❖ 断电信息存贮，无需备用电池，信息可保存100（年）； ❖ 操作简单，无需专用编程器及语音开发器； ❖ 高优先级录音，低电平或负边沿触发放音； ❖ 单电源供电，典型电压十5V。
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4
二、内部结构介绍
ISD1420语音芯片内部结构框图如图10.1-1所示。 前置放大器对通过麦克风（MIC）送入的语音信号进 行放大，并受自动增益电路AGC控制，保证输入信号大 小变化时不失真。前置放大器输出（ANOUT）的信号可 通过电容耦合送入（ANIN）信号放大器，也可通过电容 耦合直接输入其它模拟信号，如录音机等的线路输出， 输入信号典型值为50mV（峰一峰）。
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·VCCA（16脚），模拟电源； ·MIC（17脚），话筒输入端，可用驻极体话简，
通过电容耦合； ·MICRef（18脚），话筒输入参考端，若不用，浮
空； ·AGC（19脚），自动增益控制端，调整芯片内部
前置放大器增益，使录入信号不失真； ·ANAIN、ANAOUT（20、21脚），模拟信号输入、
❖ 国内许多厂家在生产语音板，大多以该公司ISD 系列芯片为核心构成。现以ISD1400系列中ISD1420 芯片为例，介绍语音电路与单片机的应用接口。
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一、ISD1420芯片的特点
❖ 外围元件简单，仅需少量阻容元件、麦克风即可组成一完 整录放系统；
❖ 模拟信息存贮重放音质极好，并有一定混响效果； ❖ 待机时低功耗（仅0．5 μA），典型放音电流15mA； ❖ 放音时间20s，可扩充级联； ❖ 可 持 续 放 音 ， 也 可 分 段 录 放 ， 最 小 分 段 20s/160 段 ＝
以 MCS-51 系 列 单 片 机 为核心的一般工业控制系 统均以亮灯或响铃报警提 示，而配上语音接口后可 实现多路信息的语音报警 提示，提高系统的整体水 平，增强报警效果。
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一、硬件联接
如 图 10.2-1 所 示 ， 单 片 机 8031 通 过 一 片 74LS377 锁 存 器 实 现 对 ISDI420的多种控制操作，其语音接口地址为7FFFH。D6控制放音开始， D7控制录音、放音选择，A0、A1固定接地，8031输出数据D0～D7与 ISD1420录放控制码对应关系见表10.2-1，本例共分40段，每段时间 长度0．5s。
0
0
第0段
80H
1
00
0
0
0
0
1
第1段
81H
放音
…
……
…
…
…
…
…
…
…
1
01
0
0
1
1
0
第38段
A6H
1
01
0
0
1
1
1
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第39段
A7H 14
二、录入语言信息 本系统以语音方式报温度值、
压力值、流量值。需录入的单字 有 数 字 “ 0 ～ 9” ， 及 “ 千 ” 、 “百”、“十”、“度”、 “点”、“帕”等，0．5s一个 单字。词段有“当前时间”， 1．5s；“当前温度”，需1．5s。
ISD1420语音接口芯片及其应 用
❖ 现在语音处理合成芯片很多，大多均是先将语 音经A/D转换后存入存贮器中，放音时取出再经D/A 转换输出。
❖ 美国信息存贮器件公司推出的ISD系列语音电路 采用直接模拟存贮技术，不需要专用开发工具、编 程器，它操作简单，接口灵活，因此深受广大单片 机应用人员的欢迎。
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• 信号放大器输出送入（五阶）滤波器，在采样时钟和
模拟收发器控制下进行比较采样，存入不易失真模拟存
贮器单元。
•
录入信号输出经滤波器、输出放大器送到扬声器引
脚SP+、Sp-，从而完成语音的重放。
•
地址线（A0~A7）经缓冲器、译码器控制管理存贮
单 元 ， 控 制 逻 辑 控 制 芯 片 （ PLAYL 、 PLAYE 、 REC 、
假 设 段 码 值 放 入 40H 单 元 ， 子 程序如下：
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RECORD:MOV DPTR， ＃7FFFH ；语音接口地址
MOV A，
＃0FFH
MOV @DPTR，A ；送停止录放音码
MOV A，
40H ；录音控制码由40H送入A
ACALL TIMA
；延时20ms
MOVX ＠DFTR，A
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74LS377 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ISD1420 RD PL A7 A6 A5 A4 A3 A2
分段
段控制码
01
0
0
0
0
0
0
第0段
40H
录音
01
0
0
0
0
0
1
……
…
…
…
…
…
…
第1段
…
41H
…
01
1
0
0
1
1
0
第38段
66H
01
1
0
01Βιβλιοθήκη 11第39段
67H
1
00
0
0
0
RECLED）的录、放和触发控制以及输出指示等。
• 内部时钟及定时器、采样时钟为采样等提供时钟脉冲
信号。
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ISD1420语音芯片内部结构框图
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三、ISDl420封装及引脚介绍
ISD1420DIP硬封装和COB软封装均为28管 脚器件，其引脚如图10.1-2所示。
各引脚功能如下： ·A0～A7（1～6、9、10脚），地址或操 作模式控制端； ·NC（7、8、11、22脚），空脚； ·VSSD（12脚），数字地； ·VSSA（13脚），模拟地 ·SP＋、SP-（14、15脚），音频信号输 出端，驱动8～16Ω扬声器；
输出端，两端间接电容，该端可用于模拟信号的直接 输入；
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❖ PLAYL（23脚），电平放音控制（低电平有效）； ❖ PLAYE（24脚），边沿触发放音控制； ❖ RECLED（25脚），录音指示 ❖ XCLK（26脚），外部时钟或接地； ❖ REC（27脚），录音/放音控制，高电平为放音，低
电平为录音。 ❖ VCCD（28脚），数字电源。
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四 、 ISD1420 基 本 技 术 指 标 （均为典型值）
❖ 工作电源+5V ❖ 静态电流〈10ΜA； ❖ 工作电流15mA ❖ 信噪比S/N=43DB ❖ 录音时间：20s ❖ 每基本段时间长度：20s
／160段=0.125s／段。
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§10.2 ISDI420与单片机接 口举例