“利用單片機和ISD1420芯片設計的語音編輯器可以方便地對播放的語音文件進行分段播放，分段組合，以及分段錄音等功能。該語音編輯器可以用在測試儀以及其他產品上，也可以單獨用來控制語音播放設備。”

引言

在嵌入式系統飛速發展的今天，人們的身邊無時無刻不存在著嵌入式的產品。利用單片機和ISD1420芯片設計的語音編輯器可以方便地對播放的語音文件進行分段播放、分段組合、以及分段錄音等功能。該語音編輯器可以用在測試儀以及其他產品上，也可以單獨用來控制語音播放設備。

1 系統構成

語音編輯器要具有分段錄音、分段播放、分段組合播放等基本的語音編輯功能及良好的用戶操作界面。

系統設計主要圍繞用戶操作界面展開。在單片機控制下，對ISD1420進行上述基本的語音編輯操作。其系統結構如圖1所示。

顯示器顯示用戶在對系統進行操作時的相關信息。如，分段地址、錄放音提示、分段組合操作提示等等，以直觀地指示用戶操作。

鍵盤 圍繞語音編輯功能，系統應為用戶提供一個友好的操作界面，以使用戶方便靈活地使用本系統。

單片機 作為系統的控制核心，從鍵盤接受用戶命令，以控制系統顯示及語音電路工作。

ISD1420是一種錄音數據永久保存、高保真、低耗電、適用于同單片機接口的新一代語音器件，是系統功能實現的核心。在單片機控制下實現了題目要求的所有功能。

2 硬件方案

2．1 顯示部分

在分段錄音和放音過程中，系統應該為用戶提供段地址顯示，以為其指示當前正在操作的那個段，段地址為兩位。在這些操作中，系統還應該提供操作指示，如提示開始、進行中、結束等。系統設置一位數碼管，以閃爍、字符等形式提示用戶操作。系統選擇3位LED七段數碼管，已基本滿足操作提示的需求，如圖2所示。3位LED七段數碼管采用靜態顯示方式，其顯示穩定，程序簡單，電路實現也不復雜。它的顯示數據由8位D觸發器74LS374鎖存輸出，驅動數碼管顯示。8位D觸發器的輸入采用總線連接。其鎖存控制由單片機的寫命令WR，加上地址信息進行；其地址分配為FE00H，FD00H，FB00H。

2．2 鍵盤

鍵盤是人機的主要界面，所有用戶命令都是由它向單片機發出的。首先進行交互設計，根據功能要求設置功能鍵，包括錄音、放音、組合、分段等按鍵，其操作使用方法見用戶使用手冊。

對段地址，系統需要O～9的按鍵，以保證用戶能夠尋址ISD1420的所有段。系統總共由14個鍵構成。

為滿足系統結構的簡單起見，系統采用與鍵盤單獨接口。系統利用P1口與鍵盤陣列連接。其中，低4位作為單片機的鍵盤列掃描輸入；高4位作為單片機的鍵盤行掃描輸出。

系統采用中斷方式管理鍵盤，使系統能夠實時地響應用戶操作。鍵盤陣列的4列線，連接到4與門的輸入。4與門的輸出連接單片機INTl，為低有效。平時沒有按鍵按下時，4與門連接的上拉電阻使與門的輸出為高電平，無中斷產生。這時程序從列輸入的是1111。

在掃描鍵盤時，程序首先讓行掃描輸出0000，這樣，在這4行中的14個鍵，只要有一個鍵按下，與門都能輸出低電平而產生中斷。程序可通過鍵盤中斷服務程序具體確定是那一個鍵按下，如圖3所示。它的具體方法是，依次向各行（P1．7～P0．0）輸出0，程序就能從列端口讀出對應按鍵所在位置的列編碼（P1．3～P0．O）。如表1所示。這樣程序就能得到低4位與高4位的掃描值，得到對應鍵盤的編碼值。

2．3 ISDl420

與顯示器一起采用總線連接，段地址單片機通過74LS374鎖存后，再輸入到ISDl420，74LS374鎖存控制信號構成同顯示器，由單片機的WR加上地址信號組合構成。它的地址分配為7FOOH。單片機通過一條輸出指令完成語音電路的段地址輸出，以控制語音電路分段操作，如圖4所示。

系統控制芯片的PLAYE端口，平時為高電平，當出現下降沿時開始錄音。

信號EOM是語音段結束標志，當錄音結束，若存儲器沒完，ISD1420會自動為其加上EOM標志符，表示該段錄音結束。放音時，當遇到EOM標志符，EOM信號會由高電平輸出一個低脈沖。該信號連至單片機的T1／P3．5引腳，使單片機能夠及時知道該語音段結束，以便控制下一步操作。

2．4 單片機

這里選擇的89C51具有40個I／O口。系統不能采用簡單的最小系統連接，由上述可知，它無法滿足該系統的需求。該設計可利用它的開放總線連接更多的設備。

該設計將3個數碼管和語音芯片通過總線方式接入系統。低位地址不用，所以不用進行低8位的地址擴展。選擇A8，A9，A10分別作為3個數碼低電平的有效地址信號，再與單片機的WR信號組合。以構成帶地址信息的寫控制信號。這樣，程序便可像訪問存儲器一樣訪問這些端口，其地址為：FE00H，FD00H，FB00H。

語音芯片也是采用這種方式進入系統的，其地址是7F00H。這種方式既可使電路簡單，也可使操作簡單。P1口作為系統的鍵盤掃描接口，連接如前述，這里不再贅述。

3 用戶界面

用戶界面如下：

鍵盤：0～9、［錄音］、［放音］、［組合］、［分段］。

顯示：3位7段數碼管。段號2位，以確定錄音、放音位置；計數器1位，9～O減l計數。

指令格式：。

四個主要功能為：

（1）分段

操作：分段數+［分段］

（2）錄音

操作：欲錄音段號+［錄音］

顯示：當按下［錄音］時，欲錄音段號閃3下后，計數顯示9；錄音開始，計數器減l，直到O，錄音結束。

（3）回放

操作：欲放音段號+［放音］4）、組合放音：功能用于檢查組合放音效果。

操作：段號i+［組合］+段號j+［組合］+…+段號n+［組合］+［放音］

顯示：在組合時，顯示段號，閃爍，按下［組合］后顯示消失，再重復；組合放音時，顯示當前放音段號；計數器先顯示組合段總數，每放完一段減1，直到O。

4 軟件方案

內存分配如下：顯示緩沖為3個單元，第一、二單元用于存放段號，第三單元用于存放計數器值。組合段緩沖為一個單元，為一個放音段地址。考慮單片機的存儲容量與系統成本。設計考慮10個單元，FF為組合結束標志。當第一單元等于FF時，為緩沖器空，ISD1420的段地址從該緩沖區取出。軟件流程圖如圖5所示。

為方便起見，系統采用平均分段管理方式。根據ISDl420語音芯片器件使用手冊可知，最多可分為160個段。其中，O～159為分段使用的有效地址。系統按1 s四個字的語速算，對于20 s的存儲空間來說，最多不能超過80個段，該時段空間最小為1個字。其分段范圍為1

編輯：jq