论述了基于ISD1420和AT89C55的数字语音录放系统的设计方案，将其应用在智能地磅数据采集器 中，成为能够实现人机对话功能的语音提示器，可以大大提高工作效率，为智能地磅数据采集器的 推广使用提供了广阔的空间。
0.引言
随着现代电子、电器产品及设备智能化水平的 不断提高，数字语音系统在国内外都得到了广泛的 应用，渗透到仪器仪表、机电一体化、人工智能、 邮电业务等许多领域。传统语音组合电路设计复 杂，开发工具昂贵，语音录制及软件编制工作量巨 大，组合出来的语音效果也不甚理想，尤其在投资 不大的产品、系统中最为突出，从而制约了这一技 术的应用和发展。近几年来，模拟存储语音技术的 ISD芯片及其廉价的开发编辑工具的问世，才使得 情况大为改观。本文详细地论述了基于语音芯片 ISD1420和AT89C55的数字语音录放系统的设计方 案。
1.系统结构设计
用语音芯片ISD1420和单片机AT89C55设计的 数字语音录放系统应用在智能地磅数据采集器中， 只需简单的按键操作，就能实现人机对话控制，如 提醒货车上衡，对木材重量做出指示等。ISD1420可 分段存贮20s语音信息，将ISD1420的A1 -A7与单 片机CPU的I/O 口连接，可单独提取160段语音信 息，并且在软件的支持下可自动组合成若干段所需 要的完整的长短句。如：“欢迎使用，请上衡”，“木 材重量为五千三百二十六千克，请下衡”等。这样 既减少了人为操作的弊端，又方便了用户使用，为 智能地衡数据采集器的推广使用提供了更广大的空 间。系统框图如图]。
由图1可知整个数字语音系统的工作过程，当 用户进行录音或放音的按键操作时，单片机就会通 过口线给出语音段的起始地址，再给出低电平去触
发录音或放音。
1.1功放电路
功放电路如图2，若要改变放大电路的低段频 率响应，则可在电路图的1脚和5脚间串接一个RC 网络，该串接RC网络的阻容值应视具体要求而调
整。
1.2 ISD1420语音组合电路
1.2.1语音组合电路的原理
ISD1420是采用模拟存取技术集成的可反复录 放的20s语音芯片，具有掉电保护功能，最大可分 160段，最小每段语音长度为125ms，每段语音都可 由地址线控制输出，每125ms为一个地址，由A0- A7 8根地址线控制，用户录制的语音每一段结束后, 芯片自动设有段结束标志（EOM)，芯片录满后设 有溢出标志（OVF)。如果用单片机控制电路按某一 段的起始地址进行放音操作，遇到段结束标志(EOM)即自动停止放音，单片机收到段结束标志 (EOM )就开始触发下一段语音的起始地址，如此 控制便可以将很多不同段的语音组合成一句话放出 来，实现语音的自动组合。
每个语音段的时间其关系公式为：
7= 0.125 x (128A7+64A6+32A5+16A4+8A3+4A2+ 2A1+0)
用户可以先通过专用的ISD1425语音编程拷贝 机将需要的语音分段编程、连续录制到芯片中，每 段语音的长度不限，制成语音源片后，将源片的录 音端封住不让其再做录音操作，再由单片机电路控 制放音，其过程为：首先单片机将ISD1420语音芯 片完整搜索一遍，自动找出每一段的起始地址，按 分段顺序编号存入外置的串行存储器中；然后用户 通过单片机串口发出指令，单片机即将这些段的编 号、地址一一调出；依次向语音芯片发出首地址； 放音该段；该段结束；单片机收到EOM标志；单 片机发出下一段语音的首地址；放音该段，如此工 作?直到要求的一句话合成完毕。
这种控制方式有较强的通用性和方便性，它不 需要事先规定每段语音的时间长度、总段数，甚至 不需要知道每段语音在ISD1420芯片上的具体地址， 只要用户记住录入语音的段顺序即可控制各段语 音，头现自由组合。
1.2.2语音组合电路
语音组合电路如图3。首先，跳线开关置于“1- 2”学习功能位上，用户按动按键AN，单片机 AT89C55即控制ISD1420语音芯片从头至尾放音一 遍，它会将语音芯片中的每一段语音的起始地址都 记录到串行存储器24C16中，即完成了芯片搜索操 作。然后，跳线开关置于“2-3”组合功能位上，用 户可按照RS-232标准串口协议向单片机的RX端发 送合成指令，单片机即将合成命令翻译成对应的语 音芯片中各段语音的起始地址，并控制语音芯片发 出需要的语音，一段结束后立刻又播发需要的下一 段，如此将一句话合成“说”完。在单片机的TX 端将作为忙信号端使用，当有语音输出时该端将保 持低电平，空闲时为高电平。
单片机遵循标准5V的RS-2 32串口协议方式 (TX、RX双线，串口方式一、无校验），整个电路 的电源电压5-12V，静态电流13mA，工作电流 150mA,接口电平5V，外接喇叭4-8 0，输出音频 功率0.5W，还可以方便地外接功放机或有源音箱扩 音使用。
2.语音录放系统的应用
某系统中需要一个能提示货车上下衡以及播报 木材重量的语音单元，经过对所有语句的拆字分 析，有以下23段字、词素、提示音需要组合使用： 幺(00)、零(01)、-(02)、二(03)、三(04)、四(05)、五 (06)、六(07)、七(08)、八(09)、九(0A)、十(0B)、百 (0C)、千(0D)、千克（0E)、木材重量为（0F)、欢迎 使用（10)、请（11)、上（12)、下（13)、衡（14)， 谢谢使用（15)，再见（16)。可以先找专业播音员 将这些字、词录到磁带上，再转录到多媒体电脑中， 其中的“嘟嘟”提示音可从电脑的音效文件中找到， 然后通过ISD1425语音编程拷贝机及其电脑软件， 将这些语音都按上述顺序分段录入到ISD1420芯片 中。然后将ISD1420芯片插到本语音组合电路板上。 插上新的语音片后语音组合电路还需要搜索并存储 一次该语音芯片的各段地址，当我们需要语音单元 说“木材重量为一千二百六十千克，请下衡，谢谢 使用！ ”时，就可以按照语音芯片中语音段的段位 序号和命令格式对本电路单片机的RX端发码_? AA AA0F01 0D 03 0C 07 OB 0EDD11 13 14DD15FF。其中 “AA AA”表示“下面开始输入放音的段号了”， “DD”是表示此时要暂停放音0.5s，相当于一个逗 号，“0F”是用十六进制表示的语音芯片第16段（十 进制），这一段是语音“木材重量为”，如此类推都 是要播放的各段语音，最后“FF”表示“现在即将 上述各段语音顺序播放出 来”。代码发完后要合成的 语句也就随之播放出来了。
3.软件设计
录、放音的程序流程图如图4。
例：放音内容为“木材重量为1852kg”，各字段 录入如下：
语音信息：0 1 9千百十木材重量为千克 录音段控制码(H) 40 41 …48 49 4A 4B 4C 4D ~ 50 51 -53
放音段控制码(H) 80 81 …88 89 8A 8B 8C 8E-91 92-93
千、百、十、个位数的控制码分别放在R0、R1、 R2、R4 中
程序入口：
ALARM: MOV 40H,#8EH 木材重量为”字段 ACALL PLAY ;调放音子程序(子程序中延时为
1.5s)
MOV 40H,R0 ACALL PLAY MOV 40H,#8AH ; “ ACALL PLAY MC)V40H，R1; “8” ACALL PLAY MOV 40H,#8CH ; “ ACALL PLAY MC)V40H，R2; “5” ACALL PLAY MOV 40H，#8EH ; “ ACALL PLAY MOV40H, R3; “2”
ACALL PLAY MOV 40H，#92H;“千克”
ACALLPLAY;
END
说明：40H是放音子程序的入口参数，调用子 程序前先将控制码放入40H，按照语句的顺序选择 对应的字或词段组合放音，即可实现所要播放语 句。
4.结束语
将数字语音录放系统应用在智能地磅数据采集 器中，可以指导人们如何对智能地衡进行控制，不 仅减少了人为操作的弊端，而且方便了广大的使用 者。本文所论述的是一个简单的设计理念.完全可 以应用能录音放音时间更长的IS D系列的其他芯 片，实现更长时间的语音组合，将更丰富的语音信 息录入其中，这样人机对话的功能将更加强大。人 们也可以对单片机小系统进行功能扩展，如加上实 时时钟芯片12887进行时间功能的控制，还可以加 上程序存储器、锁存器、键盘、A/D和D/A、PRINT 等，这样对语言提示器的控制就更方便、更完善了。
