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基于单晶片CMOS语音合成的ASIC设计
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-07 10:06:31




3.语音合成芯片设计

  3.1 时序产生电路

  这部分电路给整个语音合成芯片提供时钟信号,该语音合成芯片只包括个时钟,就播放速度。芯片以LOGPCM编码方式所存储语音信息8位,采PWM进行调制,就需至少28倍PWM数据读频率进行调制,使得PWM信号输出占空比能实现256级。语音信号以8KHz采样频率,因此以8K×256=2M时钟频率进行调制,从而实现芯片常播放。ASIC设计,达2MHz时钟频率,采环行振荡器,该电路3个CMOS反向器,1个电容个片电阻,调节片电阻以产生不同频率振荡信号,因此以通过改变部电阻值实现不同播放速度。同时芯片部二分频电路串联实现28分频。

  3.2 输入信号控制模块电路

  输入信号控制模块输入信号IO1IO2ROM地址进行端控制,确定播放语音段,该芯片设计ROM有16根地址,8根数据线,语音分割成四段,每段语音占据4000H个地址单元,第段语音存储地址范围从0~3FFFH,第二段语音存储地址范围从4000H~7FFFH,第三段语音存储地址范围从8000H~BFFFH,第四段语音存储地址范围从C000H~FFFFH。该电路设计,避免些状态误动作,故输入信号IO2、IO1进行两级寄存,首先检测IO2升沿,当IO2升沿,signal输出端口先输出“00”信号(signal输出端就级模块:地址输出模块信号控制输入端);使得每检测次IO2升沿,就让个2位计数器加1,IO2经过寄存器,再次检测升沿,signal输出“01”信号。然启动地址输出模块,当IO1升沿,首先判断IO2否电平,只有IO2电平状态,IO1才能动作,工作方式IO2样;否则IO1无效。电路原理图如图2所示。

基于单晶片CMOS语音合成<img src=http://www.21ic.com/images/a_3/200974/2009741520417363.gif border=0 onload=ASIC设计" src="/article/UploadPic/2010-4/201041314458254.jpg" width="555" />

3.3 ROM地址输出模块

  ROM地址输出模块接收级输入信号控制模块控制信号,根据不同控制信号,输出不同地址信号读ROM数据,ROM有16根地址线,因此ROM地址输出模块设计16位加法计数器,首先设计个2位加法计数器,再由两个2位加法计数器构成个四位加法计数器,然由3个四位加法计数器构成个12位加法计数器,最由12位加法计数器个2位加法计数器构成14位加法计数器,14位加法计数器刚好能从0计数3FFFH,就第段语音存储地址范围,其各段语音存储开始地址相当于3FFFH相应倍数加1,因此采倍乘,其计算:DOUT=C+MUL×(D+1),其DOUT表示输出ROM地址;C表示14位加法计数器;MUL表示播放该语音段号减1;D常数3FFFH。电路原理图如图3所示。

   3.4 脉冲宽度调制(PWM)模块

  该模块存储ROM数据进行解码,解码音频信号直接由喇叭进行输出,其就:连续调制信号各瞬时值脉冲载波持续时间进行调制。实际就数字信号转化成模拟信号,从而使声音还原[2]。已调脉冲信号宽度随调制信号瞬时值而,当脉冲幅度不变时,调制信号完全由脉冲宽度表示,信号传输,使信号幅度失真干扰得解决,以限幅加以消除。由于语音信号采样频率8KHz,使得输出信号占空比256级,则8位计数器实现0256计数,让输出信号“1”时间维持相应数据长度。而数据读入系统调制时钟(2MHz)降沿临时开始动作,且当8位计数器“0”时开始读入数据。因此时个PWM调制完成,而个调制周期还没开始时隙,只有这个时隙开始读入数据才能不影响PWM调制[3]。最读入数据当8位计数器计数值进行比较,假如计数值于当读入数据值,则端口1(PWM1)输出电平“1”,否则输出电平“0”,这样让输出信号占空比根据输入LOGPCM数据而发生,从而实现语音输出功能。电路原理图如图4所示。

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