作者：李平　李亞榮等 　

    1 系統(tǒng)構(gòu)成

    語(yǔ)音電路組成框圖如圖1所示。由plc發(fā)布rs232電平信號(hào)，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后，為單片機(jī)at89c51所接收。一方面控制語(yǔ)音芯片isd1420放音，同時(shí)控制高亮度數(shù)碼顯示牌給出倒計(jì)時(shí)信號(hào)，為被訓(xùn)練人員提供提示�？撮T(mén)狗則保證該電路正常運(yùn)行。 

    2 語(yǔ)音信號(hào)控制

    2.1語(yǔ)音電路構(gòu)成

    根據(jù)訓(xùn)練要求，語(yǔ)音電路在起跑前10秒發(fā)出“長(zhǎng)提示音”一聲，然后每隔一秒發(fā)“短提示音”一聲，計(jì)時(shí)回零時(shí)發(fā)“發(fā)令槍聲”(發(fā)聲規(guī)律可調(diào))。

    語(yǔ)音部分電路設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。“提示音”與“起跑槍聲”由語(yǔ)音存儲(chǔ)/再生芯片isd1420分段存儲(chǔ)，isd1420輸出的音頻信號(hào)經(jīng)電容耦合到兩片集成功率放大器tda2003構(gòu)成的btl功放電路，最后由揚(yáng)聲器輸出。max232將plc送過(guò)來(lái)的rs232電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成ttl電平并送到單片機(jī)at89c51，at89c51根據(jù)plc的指令，通過(guò)p3.6控制isd1420的放音，p3.2～p3.5用來(lái)調(diào)整放音地址。max813l則作為看門(mén)狗為單片機(jī)at89c51提供上電復(fù)位和運(yùn)行監(jiān)控，由p3.7提供喂狗信號(hào)。

    2.2語(yǔ)音電路特性

    選用語(yǔ)音存儲(chǔ)/再生芯片isd1420。該電路采用eeprom存儲(chǔ)方法將模擬語(yǔ)音數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元中，具有音質(zhì)自然、可反復(fù)錄放、抗干擾、低功耗等許多優(yōu)點(diǎn)。isd1420放音時(shí)間為20秒；最多可分為160段，每段段長(zhǎng)最少125ms；輸入采樣6.4khz；100000次錄音周期；5v單電源供電，放音電流15ma，維持電流0.5μa。完全滿足設(shè)計(jì)需要。使用28引腳的dip封裝芯片，引腳功能見(jiàn)參考文獻(xiàn)［5］。

    地址引腳(a0～a7)有兩個(gè)作用，取決于a7、a6的狀態(tài)。當(dāng)a7或a6有一個(gè)為“0”時(shí)，a0～a7解釋為地址位，作為當(dāng)前錄放操作的起始地址。我們?cè)O(shè)計(jì)的電路使用了a0～a7的地址位功能。isd1420的地址空間分配見(jiàn)表1。

    根據(jù)需要，語(yǔ)音信號(hào)分為“提示音”和“發(fā)令槍聲”兩段存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，“長(zhǎng)提示音”或“短提示音”則由放音時(shí)間來(lái)區(qū)分。利用a0～a7引腳的地址功能，將isd1420的內(nèi)部存儲(chǔ)空間分成兩部分。20秒存儲(chǔ)空間分為前8秒存儲(chǔ)“提示音”，后12秒存儲(chǔ)“發(fā)令槍聲”。本設(shè)計(jì)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的音質(zhì)要求并不高，所以語(yǔ)音數(shù)據(jù)事先由模擬方式錄入。由于實(shí)際放音持續(xù)時(shí)間都小于存儲(chǔ)的時(shí)間(8秒、12秒)，可以通過(guò)調(diào)整語(yǔ)音芯片的低位地址a0、a1、a2(p3.2～p3.4控制)來(lái)選擇合適的數(shù)據(jù)段播放。

    如圖2所示，語(yǔ)音電路在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)只受控放音，

    at89c51的p3.6控制，放音時(shí)間長(zhǎng)短由p3.6低電平保持時(shí)間決定。放音地址則由p3.2～p3.5決定。p3.5=0為“提示音”地址；p3.5=1為“發(fā)令槍聲”地址，p3.2～p3.4為地址微調(diào)。何時(shí)放音、放哪段聲音、放多長(zhǎng)時(shí)間均由plc發(fā)布命令。

    2.3btl功放電路

    起跑裝置要求在無(wú)交流電源時(shí)，可用電瓶供電，所以電源設(shè)定為12v。由于在戶外使用，要求發(fā)出的聲音具有一定的響度，即要求語(yǔ)音電路有較大功率輸出。isd1420內(nèi)部輸出級(jí)帶有放大器，其直接的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)功率為12.2mw(16ω負(fù)載)，這距離我們的實(shí)際需要相差很大，因此后級(jí)功放必須保證能在低電壓下輸出大功率信號(hào)，以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。

    要在單電源低電壓條件下輸出大功率信號(hào)，功放電路選擇橋接式無(wú)變壓器輸出電路(即btl電路)，其基本工作原理由圖3所示的分立元件btl電路簡(jiǎn)圖說(shuō)明。圖中有四個(gè)輸出管vt1～vt4，揚(yáng)聲器接在兩個(gè)輸出端之間。在輸入信號(hào)u的正半周，vt1、vt4導(dǎo)