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类型IC卡电子语音书.doc

  • 上传人:cjc2202537
  • 文档编号:4852814
  • 上传时间:2019-01-16
  • 格式:DOC
  • 页数:5
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    IC卡电子语音书.doc
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    1、IC 卡电子语音书 文章作者:杨振野 佘丙涛 朱仁才 赖 强文章类型:设计应用 文章加入时间:2003 年 6 月 16 日 1:56文章出处:电子技术应用 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

    2、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

    3、。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

    4、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

    5、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 20A;(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 18 脚对应于 AT45D041 的 18 引脚

    6、;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 200400ms(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-输出音频信号,为了得到较大的输出,采用功率放大器 LM386 进行放大再提供给耳机或喇叭。SS-片选,低电平有效,两条指令之间为高电平。MOSI-串行输入端,主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端。MIS0-串行输出端。SCLK-串行

    7、时钟输入端,由主控制器产生,用于同步 MOSI 和 MISO 的数据传输。上述 4 个端子分别接单片机的P1.7P1.4。/INT-中断,本端为漏极开路输出,在任何操作中检测到 EOM或 OVF 时,本端变低并保持;接单片机的 INT0。RAC-行地址时钟,漏极开路输出,用于存储管理,接单片机的 P1.3。2 语音码文件的形成ISD4004 语音芯片是按段存放声音的,每段一个音,每个音 300ms。但应注意到有许多字具有相同的发音(如 ye3:也、冶、野);而有些发音并无汉字(如:wai2、sai3、ka2 等)。对于每一个不同的音,又有 5 个基本的发声(即阴平 1、阳平 2、上声 3、去声

    8、 4 和轻声 5)顺序。只要有汉字与之对应(相同发音只取一个),则赋予其一个编码,如此即可得到全部语音码。汉字现有发音共计 1311 个。设计时,把所有不同的音按英文字节和发声顺序排列,共有 1337 个(1311 汉字+26 英文字母)语音码,亦即 1337 个语音。用 1.5 个字节可存储一个语音码(亦即 1 个汉字读音),则 4M 位的IC 卡可存储近 349500 个汉字语音。语音码确定后,即可将 1337 个语音按语音码的顺序写放 ISD4004 语音芯片中。首先按 GB2312-80 给出两级汉字的内码与语音码的转换表,参见表1。对于给定的文本文件中的每个字,只需查出其区位码,然后

    9、通过查表即可得到其拼音码,最后将拼音码写入大容量 IC 卡。对于标点符号,将其处理为停顿(不发声)。值得注意的是,有些汉字(如:和,he2、he4、huo2、huo4、hu2)有多种发音,对于这些汉字将有多个语音码与之对应。究竟转换为哪个语音码,则需参考该汉字的前一汉字或后一汉字。仍不能确定时,应取出现概率为最大的音(如和,取 he2)。表 1 区位码与拼音码的转换表(片段)区位码 汉字 发音 拼音码(16 进制) 拼音顺序号(十进制) 1712 爆 bao4 01F 311713 杯 bei1 020 321714 碑 bei1 020 321715 悲 bei1 020 321716 卑 bei1 020 321717 北 bei3 021 33 采用 VB 程序将电脑中的文本文件转换成本文的语音码,并将其写入IC 卡中,从而形成了“电子语音书“。不同 IC 卡装有不同的内容,即不同的“书“。注意到 IC 卡的内容是可以改写的,一本书听过之后,还可以到特约的服务点换一本新的“书“来听。按照本文给出方案所设计的 IC 卡电子语音书插放装量的体积约为120mm80mm14mm。本装置的语音发音略显生硬。如能进一步引入智能处理算法,使各汉字发音之间的连接变得柔和一些,发声效果将得到改善。

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