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IC卡电子语音书

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:基于ISD单片语音录放集成电路和大容量IC卡,给出了IC卡电子语音书的设计方法。这种电子语音书具有体积小、重量轻、用电省和成本低的特点。

    关键词:IC卡 语音录放 文本转换

所谓"IC卡电子语音书",即读取IC卡中的信息,再将其转换成声音信息,用以取代现有的书籍的电子装置,可供不便于视觉阅读的人群(如老年人、盲人或患者等)使用。

目前,国内市场销售的IC卡的容量可达500K字节,如直接存储语音信号(以8K/秒采样率计),可存储约62.5秒的直接语音信息。虽然所存储的音质比较好,但显然还不能满足一般书藉大量信息存储的要求。笔者以汉字的语音编码(自定义)形式存储,存储一个汉字只占用1.5个字节(12位),则500K字节的IC卡可存储的汉字不少于33.3万个,可连续播放近30小时,足以满足实用要求。

本文给出的设计方案以AT89LV51单片机为微处理机,配以ISD4004作语音支持,采用AT45D041型IC卡作为电子书籍信息存储载体。AT45D041型IC卡是由美国ATMEL公司于近年推出的大容量存储卡(4M位),是目前市场上易于购得的容量最大的IC卡。随着技术的进步,改用容量更大的其它类型IC卡时,只要通讯方式不变,本设计方案仍然适用。即使是通过方式有所改变,亦只需对本设计方案销作修改即可。

该装置的基本工作过程如下:首先将汉字文本文件(如《三国演义》)转换成语音编码文件存储于IC卡中(这一工作由PC机完成);然后,当IC卡电子语音书工作时,播放装置中的CPU将从IC卡中读出语音编码;最后,CPU再按此编码控制ISD单片语音录放电路,播放出相应的语音。

本设计方案是一个经济实用型电子语言书基本设计方案,虽然在音质方面不如语音直接存储的方案,但具有装置成本低廉、体积小巧、用电省和连续播放时间长的优势。

1 硬件设计

播放装置的电气原理图如图1所示。

图1 IC卡电子语音书电气原理图

本设计中设有6个按键,分别为"播放"(BUTTON0)、"快进"(BUTTON1)、"慢进"(BUTTON2)、"快退"(BUTTON3)、"慢退"(BUTTON4)和"停止"(BUTTON5)。

为了能够在下一次开机时从上一次中止处继续播放,需要一个掉电保持的数据存储器,本文中使用了AT24C01A。

为使播放装置的体积和重量尽可能减小,本装置仅使用一节AA型(即5号)电池,因此需采用升压式开关型稳压电源,本文采用的是MAX856。为了节省电池消耗,本装置应具有自动断电的功能。按下"播放"键时,MAX856芯片1脚将抬高为高电平,装置上电。以后每隔16秒由单片机向MAX856芯片1脚发送一个高电平脉冲,让装置继续被供电。当定时时间(60分钟)到时,装置停止向MAX856芯片发送高电平脉冲,则装置自动断电。

本设计中采用的AT45D041型大容量IC存储卡的主要功能和技术参数如下:

(1)具有与SPI兼容的串行接口;

(2)4325376位;

(3)低功耗,动态电流为15mA,静态待机电流为20μA

(4)最大时钟频率为10MHz。

AT45D041型大容量IC存储卡的引脚及命令请参阅参考文献[1]。图1中IC_CARD的1~8脚对应于AT45D041的1~8引脚;9和10为IC卡座的辅助触点,用于检测IC卡是否已插入。

本设计中采用的ISD4004语音芯片的主要功能和技术参数如下:

(1)16分钟语音录放,最小段长200~400ms(本设计采用300ms);

(2)最大段数2400段;

(3)SPI接口方式。

ISD4004语音芯睡的主要引脚及与单片机的连接方法描述如下:AUD OUT--

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