作者：李平　李亞榮等 　

    1 系統構成

    語音電路組成框圖如圖1所示。由plc發布rs232電平信號，經電平轉換后，為單片機at89c51所接收。一方面控制語音芯片isd1420放音，同時控制高亮度數碼顯示牌給出倒計時信號，為被訓練人員提供提示。看門狗則保證該電路正常運行。 ��

    2 語音信號控制

    2.1語音電路構成

    根據訓練要求，語音電路在起跑前10秒發出“長提示音”一聲，然后每隔一秒發“短提示音”一聲，計時回零時發“發令槍聲”(發聲規律可調)。

    語音部分電路設計見圖2。“提示音”與“起跑槍聲”由語音存儲/再生芯片isd1420分段存儲，isd1420輸出的音頻信號經電容耦合到兩片集成功率放大器tda2003構成的btl功放電路，最后由揚聲器輸出。max232將plc送過來的rs��232電平信號轉換成ttl電平并送到單片機at89c51，at89c51根據plc的指令，通過p3.6控制isd1420的放音，p3.2～p3.5用來調整放音地址。max813l則作為看門狗為單片機at89c51提供上電復位和運行監控，由p3.7提供喂狗信號。

    2.2語音電路特性

    選用語音存儲/再生芯片isd1420。該電路采用eeprom存儲方法將模擬語音數據直接寫入半導體存儲單元中，具有音質自然、可反復錄放、抗干擾、低功耗等許多優點。isd1420放音時間為20秒；最多可分為160段，每段段長最少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。完全滿足設計需要。使用28引腳的dip封裝芯片，引腳功能見參考文獻［5］。

    地址引腳(a0～a7)有兩個作用，取決于a7、a6的狀態。當a7或a6有一個為“0”時，a0～a7解釋為地址位，作為當前錄放操作的起始地址。我們設計的電路使用了a0～a7的地址位功能。isd1420的地址空間分配見表1。��

    根據需要，語音信號分為“提示音”和“發令槍聲”兩段存儲數據，“長提示音”或“短提示音”則由放音時間來區分。利用a0～a7引腳的地址功能，將isd1420的內部存儲空間分成兩部分。20秒存儲空間分為前8秒存儲“提示音”，后12秒存儲“發令槍聲”。本設計對語音信號的音質要求并不高，所以語音數據事先由模擬方式錄入。由于實際放音持續時間都小于存儲的時間(8秒、12秒)，可以通過調整語音芯片的低位地址a0、a1、a2(p3.2～p3.4控制)來選擇合適的數據段播放。

    如圖2所示，語音電路在現場使用時只受控放音，

    at89c51的p3.6控制，放音時間長短由p3.6低電平保持時間決定。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“發令槍聲”地址，p3.2～p3.4為地址微調。何時放音、放哪段聲音、放多長時間均由plc發布命令。

    2.3btl功放電路

    起跑裝置要求在無交流電源時，可用電瓶供電，所以電源設定為12v。由于在戶外使用，要求發出的聲音具有一定的響度，即要求語音電路有較大功率輸出。isd1420內部輸出級帶有放大器，其直接的揚聲器驅動功率為12.2mw(16ω負載)，這距離我們的實際需要相差很大，因此后級功放必須保證能在低電壓下輸出大功率信號，以推動揚聲器發聲。

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