來源：電子技術應用 作者：楊振野 佘丙濤 朱仁才 賴 強

摘要：基于isd單片語音錄放集成電路和大容量ic卡，給出了ic卡電子語音書的設計方法。這種電子語音書具有體積小、重量輕、用電省和成本低的特點。

關鍵詞：ic卡 語音錄放 文本轉換所謂"ic卡電子語音書"，即讀取ic卡中的信息，再將其轉換成聲音信息，用以取代現有的書籍的電子裝置，可供不便于視覺閱讀的人群（如老年人、盲人或患者等）使用。

目前，國內市場銷售的ic卡的容量可達500k字節(jié)，如直接存儲語音信號（以8k/秒采樣率計），可存儲約62.5秒的直接語音信息。雖然所存儲的音質比較好，但顯然還不能滿足一般書藉大量信息存儲的要求。筆者以漢字的語音編碼（自定義）形式存儲，存儲一個漢字只占用1.5個字節(jié)（12位），則500k字節(jié)的ic卡可存儲的漢字不少于33.3萬個，可連續(xù)播放近30小時，足以滿足實用要求。

本文給出的設計方案以at89lv51單片機為微處理機，配以isd4004作語音支持，采用at45d041型ic卡作為電子書籍信息存儲載體。at45d041型ic卡是由美國atmel公司于近年推出的大容量存儲卡（4m位），是目前市場上易于購得的容量最大的ic卡。隨著技術的進步，改用容量更大的其它類型ic卡時，只要通訊方式不變，本設計方案仍然適用。即使是通過方式有所改變，亦只需對本設計方案銷作修改即可。

該裝置的基本工作過程如下：首先將漢字文本文件（如《三國演義》）轉換成語音編碼文件存儲于ic卡中（這一工作由pc機完成）；然后，當ic卡電子語音書工作時，播放裝置中的cpu將從ic卡中讀出語音編碼；最后，cpu再按此編碼控制isd單片語音錄放電路，播放出相應的語音。

本設計方案是一個經濟實用型電子語言書基本設計方案，雖然在音質方面不如語音直接存儲的方案，但具有裝置成本低廉、體積小巧、用電省和連續(xù)播放時間長的優(yōu)勢。

1 硬件設計播放裝置的電氣原理圖如圖1所示。

本設計中設有6個按鍵，分別為"播放"（button0）、"快進"（button1）、"慢進"（button2）、"快退"（button3）、"慢退"（button4）和"停止"（button5）。

為了能夠在下一次開機時從上一次中止處繼續(xù)播放，需要一個掉電保持的數據存儲器，本文中使用了at24c01a。

為使播放裝置的體積和重量盡可能減小，本裝置僅使用一節(jié)aa型（即5號）電池，因此需采用升壓式開關型穩(wěn)壓電源，本文采用的是max856。為了節(jié)省電池消耗，本裝置應具有自動斷電的功能。按下"播放"鍵時，max856芯片1腳將抬高為高電平，裝置上電。以后每隔16秒由單片機向max856芯片1腳發(fā)送一個高電平脈沖，讓裝置繼續(xù)被供電。當定時時間（60分鐘）到時，裝置停止向max856芯片發(fā)送高電平脈沖，則裝置自動斷電。

本設計中采用的at45d041型大容量ic存儲卡的主要功能和技術參數如下：

（1）具有與spi兼容的串行接口；

（2）4325376位；

（3）低功耗，動態(tài)電流為15ma，靜態(tài)待機電流為20μa；

（4）最大時鐘頻率為10mhz。

at45d041型大容量ic存儲卡的引腳及命令請參閱參考文獻[1]。圖1中ic_card的1～8腳對應于at45d041的1～8引腳；9和10為ic卡座的輔助觸點，用于檢測ic卡是否已插入。

本設計中采用的isd4004語音芯片的主要功能和技術參數如下：

（1）16分鐘語音錄放，最小段長200～400ms（本設計采用300ms）；

（2）最大段數2400段；

（3）spi接口方式。

isd4004語音芯睡的主要引腳及與單片機的連接方法描述如下：aud out--輸出音頻信號，為了得到較大的輸出，采用功率放大器lm386進行放大再提供給耳機或喇叭。ss--片選，低電平有效，兩條指令之間為高電平。mosi--串行輸入端，主控制器應在串行時鐘上升沿之前半個周期將數據放到本端。mis0--串行輸出端。sclk--串行時鐘輸入端，由主控制器產生，用于同步mosi和miso的數據傳輸。上述4個端子分別接單片機的p1.7～p1.4。/int--中斷，本端為漏極開路輸出，在任何操作中檢測到eom或ovf時，本端變低并保持；接單片機的int0。rac--行地址時鐘，漏極開路輸出，用于存儲管理，接單片機的p1.3。

2 語音碼文件的形成isd4004語音芯片是按段存放聲音的，每段一個音，每個音300ms。但應注意到有許多字具有相同的發(fā)音（如ye3：也、冶、野）；而有些發(fā)音并無漢字（如：wai2、sai3、ka2等）。對于每一個不同的音，又有5個基本的發(fā)聲（即陰平1、陽平2、上聲3、去聲4和輕聲5）順序。只要有漢字與之對應（相同發(fā)音只取一個），則賦予其一個編碼，如此即可得到全部語音碼。