基于ISD4004芯片的电梯智能语音系统的设计

兑换券制作基于ISD4004芯片的电梯智能语音系统的设计
作者：靖大同　吴向前　司志泽
来源：《电子世界》2012年第21期

【摘要】针对蝶形螺丝ISD系列语音芯片“直接模拟量存贮”的特点，以单片机AT89C51和ISD4004语音芯片为核心，设计一种电梯语音服务系统，能够进行实时信号处理和自动控制，实现电梯语音服务的智能化和自动化，以适应各种对服务要求比较高的电梯，具有较高的实用价值。

【关键词】麦克风架ISD4004；AT89C51；接口电路；放音；录音；电梯

1.引言

随着城市文明化和现代化建设步伐的加快，对建筑中电梯的服务要求也越来越高，现代电梯技术已朝着更快、更稳、更安全及更人性化的方向迅速发展。电梯语音报站器就是体现其人性化设计的一个具体表现。用语音报告电梯将要到达或已经到达的楼层信息、电梯的运行状态、欢迎词和音乐等，可避免乘客搭错电梯或楼层、消除人们乘坐电梯的孤独感。

ISD4004是Winbond公司的ISD4000系列语音芯片。它采用了“直接模拟量存储”（DAST）专利技术，信号无需经过D/A角钉、A/D转换，数字压缩和语音合成等复杂的数字信号处理过程，减少了失真，使其声音存储效果较以前产品有大幅度提高，实际试听主观评价可以达到磁带录音机的水平，是目前市场上录放效果较好的语音电路之一。

本文以ATMEL公司的AT89C51和Winbond公司的ISD4004语音芯片为核心，设计了一种电梯语音服务系统，实现了电梯语音服务的智能化和自动化，以适应各种对服务要求比较高的电梯中。

2.硬件电路设计

本系统由信号采集与隔离电路、单片机及其外围电路、语音芯片电路和电源电路四大部分组成。电梯的楼层信号经过采集隔离处理后送至单片机，单片机分析、判断、提取出有效信息，再经过运算处理输出控制信号控制语音芯片电路实时播报。系统整体结构如下图1所示。

2.1 ISD4004语音芯片介绍及接口电路

ISD4004语音芯片采用CMOS技术，内含内部时钟、采样时钟、平滑滤波器、自动静噪、音频放大器、高密度多电平Flash ROM存储器及防混叠滤波器等，通过串行通信接口（SPI或Microwire总线协议）与微控制器（如MCS-51芯片）相连，所有操作均由微控制器控制。内部采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存储在片内Flash ROM存储器中，因此能逼真、自然地再现语音、音乐、音调等声响效果，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率可为4.0kHz、8.0kHz。频率越低，录放时间越长，音质则有所下降。片内信息存于Flash ROM中，可在断电情况下保存100年（典型值），反复录放10万次。器件工作电压3V，工作电流25～30mA，维持电流1uA，单片录放语音时间8～网约车管理系统16min，音质好，广泛应用于公共汽车语音报站系统、移动及自动应答电话设备及语音复读机等电子产品中。

2.1.1 SPI端口控制寄存器位及ISD4004粉末冶金烧结炉控制命令