AT89C2051是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元,AT89C2051單片機(jī)在電子類產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用.
　　在工業(yè)生產(chǎn)控制、科技農(nóng)業(yè)、科研測量、體育運動等應(yīng)用各種機(jī)械、電子、電氣技術(shù)的現(xiàn)場,現(xiàn)都有大量的閃爍指示燈、數(shù)碼管、蜂鳴器、單音警報器等提醒裝置.指示燈的多少幾乎與所用設(shè)備的復(fù)雜和精密程度成正比.在各大工礦企業(yè)、交通樞紐、公安消防、軍事基地等的中央控制調(diào)度室里,巨大的不斷閃爍的監(jiān)控流程示意圖墻成為當(dāng)今大工業(yè)時代的象征.
　　目前許多家大型工業(yè)企業(yè)的調(diào)度通過科技革新、技術(shù)改造,已逐步引進(jìn)多點巡檢語音播報系統(tǒng)與原設(shè)備接口,在不對原設(shè)備、系統(tǒng)作任何改動的情況下加接語音功能,使原本眼花撩亂的指示燈和嘟嘟聲響成一片的蜂鳴器都變成了直接用語言播報事況狀態(tài)的明確提示.廠方為慎重起見,先從最常用的幾個控制點開始,制作了"四路巡檢語音系統(tǒng)",語音總長度不到20秒,只錄上原指示燈標(biāo)示的告警文字,使用一段時間后感覺效果極好.原來出現(xiàn)情況時只是指示燈閃燈、蜂鳴器響,調(diào)度人員還需要認(rèn)真查看其對應(yīng)的文字標(biāo)識,現(xiàn)在則不用"看"和"找"的過程,就可以聽到事故點播報,提高了反應(yīng)速度和準(zhǔn)確性,也減輕了調(diào)度人員的疲勞程度.之后廠方又增加了語音內(nèi)容,將解決該路問題的做法,如"二號油閥超壓,請檢查五號油管"等也一并錄入,這樣又進(jìn)一步提高了工作效率,受到極大歡迎.現(xiàn)在廠方開始全面推廣使用該技術(shù),巡檢點數(shù)增加到24路、48路,語音長度提高到2~16分鐘.
　　多路巡檢語音播報系統(tǒng)是將原設(shè)備的指示燈或蜂鳴器信號取出,經(jīng)光電耦合器隔離,由單片機(jī)處理控制,對應(yīng)驅(qū)動不同的語音段內(nèi)容,由語音芯片及其功放喇叭播報出來.巡檢系統(tǒng)的每段語音均可由用戶自行錄制、更改、增加、刪除,如果多路同時報警,還能按優(yōu)先級自動排序播放:當(dāng)一段語音正在播報時,其它路報警將自動存儲,直到該段播完后再按先后順序播放;如果有一路一直在報警,則該段語音一直循環(huán)播放.
　　附圖示出了一個四路巡檢系統(tǒng)的電路原理圖.該系統(tǒng)采用ATMEL公司的AT89C2051芯片作為主控單片機(jī),語音芯片采用ISD公司的ISD1420.為了不影響原設(shè)備的任何性能,也為了方便連接安裝,減少各種電氣干擾,該系統(tǒng)的輸入端均采用光電耦合器隔離,檢測端可以方便地連接到幾乎任何位置的發(fā)光管、低壓指示燈、有源蜂鳴器等,一旦檢測端加上電壓(即原設(shè)備的指示燈亮、閃爍或蜂鳴器響),光耦即輸出低電平,觸發(fā)單片機(jī).

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　附圖

　　單片機(jī)AT89C2051是一片內(nèi)含2K可擦寫程序存儲器的集成電路,僅20根引腳,使用MCS-51語言編寫控制程序.它是整個電路的控制,負(fù)責(zé)上電初始化、檢測端口、排除干擾及誤動觸發(fā)、控制并管理語音芯片等工作.平時,單片機(jī)一直在掃描查詢A、B、C、D四個端子,一查到有端口變成低電平即按照收到的先后順序存儲起來,然后再查詢語音芯片的工作狀態(tài),如果語音芯片處于空閑(未放音)狀態(tài),即去觸發(fā)語音芯片某段的放音;如果查到語音芯片不在放音狀態(tài),則等待到語音芯片處于空閑狀態(tài).
　　ISD1420是20秒可任意分段錄放語音芯片,設(shè)計中需要分成四段,每段的錄放音時間不限.ISD1420內(nèi)置了多種工作模式,在手動控制使用時多設(shè)成"地址模式"(A6、A7地址有一位是低電平),每段語音由語音段的8位起始地址決定,錄放音時間一般需要平均分配,如分四段,每段5秒.這種方式涉及的引腳多(達(dá)11個引腳),應(yīng)用上也受很多限制.該系統(tǒng)由于有單片機(jī)控制,被置成操作模式(A6、7全接成高電平),僅需要5個引腳就可以實現(xiàn)任意分段的錄音、放音.在錄音狀態(tài)下,用戶按AN鍵,即從00地址開始錄音,松開按鍵時停止錄音,芯片自動插入EOM標(biāo)志.由于語音芯片的A4端被單片機(jī)控制,其內(nèi)部地址計數(shù)器不復(fù)位,用戶再按鍵時又從下一個地址開始連續(xù)錄音,因此四段錄音的時間長度可由用戶需要任意確定,直到芯片錄滿溢出停止.在放音狀態(tài)下,單片機(jī)以快速信息檢索方式控制語音芯片,例如需要播放第三段,單片機(jī)從A0端輸入一個低電平,語音芯片的內(nèi)部地址計數(shù)器即跳到下一段錄音,同時控制A4端不讓地址計數(shù)器復(fù)位,如此跳到第三段,再置PE端為低電平,即開始放間第三段,第三段語音結(jié)束時自動停止.
　　由于ISD1420芯片沒有忙信號輸出端,單片機(jī)無法直接判別語音芯片所處的狀態(tài),因此由三極管Q1的基極檢測語音芯片的喇叭推動端.當(dāng)播放語音時SP+端直流電位達(dá)到約1.5V,語音結(jié)束時回到0V,此檢測信號送給單片機(jī)作"忙信號"判斷.
　　ISD1420芯片可以用接好的駐極體話筒直接由用戶講話錄錄,如果需要音質(zhì)效果,可以由播音員在錄音棚內(nèi)錄好,通過計算機(jī)和ISD1425編程拷貝機(jī)將這些語音錄制到語音芯片中,再將芯片插到該系統(tǒng)中只做放音使用,這樣會達(dá)到相對較為理想的語音播報效果.
　　由于整個電路板僅一張名片大小,可以將其安裝在市售的有源音箱內(nèi)部.因為市售的有源音箱不僅外觀漂亮大方、款式多樣、功率有大有小,而且該語音電路板需要的直流電源、電源開關(guān)、音量音調(diào)調(diào)節(jié)器、音頻功率放大器、喇叭音箱等在有源音箱中全都是現(xiàn)成的,只要從有源音箱中找到12V直流電源、功放輸入端等接入該電路板,一臺美觀、實用的"四路巡檢語音播報器"即告完成.
　　同樣的電路結(jié)構(gòu)還可以設(shè)計成24路或更多路的自動巡檢語音播報器.