a. Tổng quan ISD1420
Hình 3-7: Sơ đồ chân ISD1420
Series ISD1400 là loại chip đơn thu phát tiếng nói trong khoảng thời gian từ 16 đến 20s, chất lượng cao, chip đơn, Thu/Phát thích hợp với những ứng dụng phát thông điệp với khoảng thơi gian ngắn. ISD1400 dùng công nghệ CMOS bao gồm một bộ tạo dao động trong chip, bộ tiền khuyếch đại microphone, khối tự động điều chỉnh độ lợi, bộ lọc bảo vệ sự chồng quang phổ (khi trải phổ), bộ lọc làm mịn (bộ lọc ổn định), và bộ khuếch đại trước khi ra loa. Một module Thu/Phát tối thiểu chỉ cần thêm 1 microphone, một loa, vài thành phần bị động, 2 nút nhấn và 1 bộ nguồn. Những âm thanh đã thu thì được lưu cố định vào ô nhớ với công suất lưu trữ bằng 0. Tiếng nói và tín hiệu âm thanh được lưu trữ trực tiếp vào bộ nhớ ở dạng tự nhiên của chúng, vì vậy IC có thể tái tạo âm thanh một cách trung thực.
b. Đặc điểm
Khoảng thời gian: 16 và 20 giây.
Dễ dàng sử dụng.
Tái tạo tiếng nói/âm thanh chân thực, chất lượng cao.
Chế độ tự động nguồn thấp: để tiết kiệm công suất tiêu thụ khi IC ở trạng thái nghỉ. Dòng nghỉ là 1µA.
Công suất lưu trữ thông điệp bằng 0.
Có thể đánh dấu vùng địa chỉ để điều khiển nhiều lọai thông điệp.
Thông điệp được lưu trữ lâu trong IC mà không cần nguồn nuôi. Và ghi âm được nhiều lần.
Hỗ trợ khả năng đánh địa chỉ đầy đủ để điều khiển nhiều thông điệp.
Có thể thu được 100.000 lần.
Có nguồn xung dao động bên trong IC.
Sử dụng nguồn đơn +5V.
c. Giải thích chi tiết
Chất lƣợng thoại/âm thanh
Series ISD1400 đưa ra 2 tần số lấy mẫu là 6.4 và 8.0 Khz, cho phép người sử dụng lựa chọn chất lượng thoại. Các mẫu thoại được lưu trữ trực tiếp bộ nhớ không bị mất bên trong chip mà không cần đến quá trình số hóa và nén dữ liệu với những môi trường khác nhau. Lưu trữ tín hiệu tương tự trực tiếp như vậy sẽ cung cấp độ trung thực cao và tái tạo âm thanh một cách tự nhiên nhất như tiếng nói, music, âm thanh và các hiệu ứng âm thanh mà nó không thể lưu lại trong trạng thái môi trường số.
Bộ nhớ EEPROM
Một trong những lợi ích của ISD là sử dụng bộ nhớ không bị thay đổi bên trong, trong điều kiện công suất lưu trữ mẫu thông điệp bằng 0. Mẫu thông điệp tồn tại được trên chip với thời gian dài mà không cần đến nguồn cấp. Thêm vào đó, thiết bị có thể ghi âm nhiều lần, lý thuyết là trên 100.000 lần.
Họat động cơ bản
Series ISD1400 được điều khiển bằng 1 tín hiệu điều khiển đơn, ̅̅̅̅̅̅, ̅̅̅̅̅̅̅̅̅
ISD1400 được cấu hình tối giản về thiết kế mạch. Sử dụng các đường đánh địa chỉ sẽ tạo ra những ứng dụng phát thông điệp đa dạng hơn.
Kiểu tự động nguồn thấp
Tại thời điểm kết thúc cùa chu kỳ phát âm hoặc thu Series ISD1400 tự động trở về chế độ công suất thấp, lý thuyết là 0.5µA. Sau mỗi chu kỳ phát âm hoặc ghi âm chế độ công suất thấp được thiết lập khi đến điểm cuối cùng của thông điệp hoặc sau khi chân ̅̅̅̅̅̅ lên mức cao.
Địa chỉ (tùy chọn)
Để các ứng dụng được đa dạng hơn, Series ISD1400 có hỗ trợ đầy đủ khả năng đáng địa chỉ. Series ISD1400 có 160 đoạn địa chỉ riêng biệt.
Việc định địa chỉ ô nhớ được quyết định bởi các chân địa chỉ từ A0 đến A7.
d. Diễn tả chân
Bảng 3-7: Giải thích chức năng từng chân ISD1400
Tên Số chân Chức năng
A0-A7 1-6, 9, 10
Đầu vào địa chỉ có 2 chức năng, dựa vào mức của 2 bit MSB của địa chỉ.
Nếu 1 hoặc cả hai bit MSB là thấp, đầu vào sẽ là các bit địa chỉ và thường được dùng để làm địa chỉ bắt đầu cho chu trình ghi âm và phát âm. Các chân địa chỉ chỉ là ngõ vào và không xuất các thông tin bên trong ra ngoài. Các chân địa chỉ sẽ bị chốt bằng cạnh lên của ̅̅̅̅̅̅̅̅̅, ̅̅̅̅̅̅̅̅̅, hoặc ̅̅̅̅̅̅.
Nếu cả 2 chân A6 và A7 ở mức cao, thì thiết bị đang hoạt động ở chế độ đặc biệt. VSSD, VSSA VCCA, VCCD 12, 13 16, 28
Những mạch tương tự và số bên trong chip thì sử dụng chân nguồn và đất ngăn cách lẫn nhau để giảm thiểu nhiễu xảy ra trong chip. Những chân nguồn này được lấy từ những chân ngăn cách bên ngoài trên vỏ của chip và nên tránh sự tiếp xúc
xảy ra bằng việc đóng ngắt nguồn.
SP+,SP- 14, 15 Đầu ra loa, 2 chân SP+,SP- này dùng để đưa trực tiếp tín hiệu ra loa có trở kháng thấp cỡ 16Ω. Đầu ra đơn cũng có thể dùng được, nhưng việc sử dụng đầu ra có 2 cực tính đảo ngược nhau sẽ cung cấp công suất ngõ ra cao hơn 4 lần so với việc chỉ sử dụng 1 đầu ra.
MIC 17 Đầu vào Microphone được chuyển đến bộ tiền khuyếch đại tín hiệu. Mạch AGC trong chip tự động điều chỉnh độ lợi trong tầm từ -15 đến 24dB.
MIC REF
18 Là đầu vào đảo của bộ tiền khuyếch đại. Nó cung cấp khả năng chống nhiễu hoặc sự suy yếu của tín hiệu đồng pha khi bộ vi sai được kết nối với micro khác.
AGC 19 Automatic Gain Control: Chân AGC tự động điều chỉnh độ lợi của bộ tiền khuyếch đại để bù vào các mức tín hiệu từ micro, cho phép ghi âm ở tầm rộng hơn. AGC cho phép ghi âm hoàn toàn đầy đủ các âm thanh, từ tiếng huýt gió cho đến các âm thanh lớn, giảm tối thiểu nhiễu, méo âm.
ANA IN 20 Chân này dùng để chuyển đổi tín hiệu đầu cho việc ghi âm, nếu ghi âm với đầu vào là micro thì chân ANA OUT nên nối với chân ANA IN qua 1 cái tụ. Việc lựa chọn giá trị của tụ sẽ làm gia tăng tần số cắt dưới của băng thông thoại. Ngòai ra dữ liệu cũng có thể đưa trực tiếp vào chân này mà không cần qua micro.
ANA OUT
21 Đầu ra của bộ tiền khuyếch đại để người sử dụng dùng. Độ lợi điện áp của bộ tiền khuyếch đại được xác định bởi mức độ điện áp tại chân AGC.
̅̅̅̅̅̅̅̅̅ 23 Phát âm, tích cực mức: Khi tín hiệu đầu vào chuyển từ mức
cao xuống mức thấp thì chu kỳ phát được bắt đầu, chu kỳ phát vẫn tiếp tục cho đến khi chân ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ được kéo lên mức cao hoặc báo hiệu cuối thông điệp EOM được phát hiện, hoặc
đã tới điểm cuối cùng của bộ nhớ. Khi hoàn tất quá trình trên thì thiết bị tự động chuyển sang chế độ nghỉ.
̅̅̅̅̅̅̅̅̅ 24 Phát âm, tích cực cạnh. Khi chuyển trạng thái xuống mức
thấp, chu trình phát âm được bắt đầu. Để chân ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ lên mức cao trong chu kỳ phát cũng không dừng được chu kỳ phát. Quá trình phát vẫn tiếp tục cho đến khi bắt gặp báo hiệu cuối thông điệp EOM hoặc cho tới điểm cuối cùng của bộ nhớ. Khi hoàn tất quá trình trên thì thiết bị tự động chuyển sang chế độ nghỉ.
̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ 25 Chân ra ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ở mức thấp trong suốt quá trình ghi âm. Nó
được sử dụng để điều khiển 1 led báo hiệu chu kỳ ghi âm đang được thực hiện. Thêm vào đó, chân ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ cho xung mức thấp để báo hiệu bắt gặp EOM trong chu kỳ phát.
XCLK 26 Ngõ vào xung clock bên ngoài. ISD1400 được cấu hình theo chuẩn nhà sản xuất đưa ra đã đảm bảo cho thời gian thu/phát bình thường, nên không cần xung clock từ bên ngoài. Nếu dùng thì:
Số hiệu chip Tốc độ lấy mẫu Xung clock yêu cầu
ISD1416 8,0kHz 1024kHz
ISD1420 6,4kHz 819,2 kHz
Nếu XCLK không được sử dụng, đầu vào nên được nối với đất.
̅̅̅̅̅̅ 27 Đầu vào ̅̅̅̅̅̅ là chân tín hiệu tích cực thấp. Các thiết bị ghi
âm luôn có ̅̅̅̅̅̅ là mức thấp. Chân ̅̅̅̅̅̅ phải luôn giữ ở mức thấp trong quá trình ghi âm. Chân ̅̅̅̅̅̅ có mức ưu tiên cao hơn 2 chân phát âm ( ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ hoặc ̅̅̅̅̅̅̅̅̅). Nếu chân ̅̅̅̅̅̅ bị kéo xuống mức thấp trong lúc đang phát âm thì quá trình phát sẽ dừng ngay tức khắc và quá trình ghi âm được bắt đầu. Một chu kỳ ghi âm được coi là hoàn tất khi chân ̅̅̅̅̅̅ bị kéo
lên mức cao hoặc không gian bộ nhớ bị đầy.
Báo hiệu cuối cùng của thông điệp (EOM) được tạo trong quá trình ghi âm, sẽ cho phép các thiết bị dùng để phát âm dừng làm việc 1 cách hợp lý. Khi chân ̅̅̅̅̅̅ ở mức cao thì thiết bị tự động chuyển sang chế độ nghỉ.
NC 7, 8, 11, 22
NC: No Connect, không kết nối, bỏ trống.
e. Các chế độ hoạt động.
Các chế độ họat động này thì phù hợp với vi điều khiển, hoặc phần cứng của nó cũng ảnh hưởng đến sự họat động của hệ thống.
A0-Message cueing (lắp ráp thông điệp)
Kiểu lắp ráp thông điệp cho phép người sử dụng có thể lướt qua đọan thông điệp mà không cần biết đến địa chỉ vật lý thực tế của mỗi thông điệp. Mỗi khi xung điều khiển đầu vào ở mức thấp thì làm cho con trỏ địa chỉ sẽ trỏ đến thông điệp tiếp theo. Kiểu này chỉ nên sử dụng để phát thông điệp.
A1-Delete EOM markers
Chế độ họat động A1 cho phép liên tục ghi âm các thông điệp kết hợp với mỗi thông điệp là 1 báo hiệu EOM ở cuối mỗi thông điệp. Khi chế độ này họat động, những thông điệp được ghi âm liên tục thì được phát liên tục bằng 1 thông điệp.
A2 không sử dụng.
A3-Message looping (thông điệp vòng)
Chế độ hoạt động này sẽ liên tục lặp lại việc phát âm thông điệp tại địa chỉ bắt đầu của bộ nhớ. Một thông điệp có thể chiếm giữ tòan bộ bộ nhớ và được phát liên tục từ lúc bắt đầu cho đến kết thúc. Xung của ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ sẽ là bắt đầu phát và xung của ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ sẽ là kết thúc.
A4-Consecutive addressing (địa chỉ liên tiếp)
Trong quá trình hoạt động bình thường, con trỏ địa chỉ sẽ reset khi 1 thông điệp được phát đi cho tới khi gặp báo hiệu cuối thông điệp. Chế độ họat động A4 sẽ hạn chế điều này, cho phép những thông điệp sẽ được phát và thu liên tục. Khi thiết bị ở trạng thái nghỉ (không đang thu hay phát) đưa chân này xuống mức thấp sẽ reset bộ đếm địa chỉ về 0.
A5-không sử dụng.
Bảng 3-8: Các chế độ hoạt động ISD1400
Chế độ Chức năng Dùng để Khả năng kết hợp
A0 Message cueing Tua nhanh qua các thông
điệp. A4
A1 Delete EOM markers
Đánh vị trí EOM tại điểm
cuối mỗi thông điệp. A3, A4 A2 Không dùng
A3 Message looping Phát liên tục. A1
A4 Consecutive addressing
Ghi/Phát liên tục nhiều
thông điệp. A0, A1
Sơ đồ khối của hệ thống 3.2.
3.2.1. Sơ đồ khối của hệ thống
Hình 3-8: Sơ đồ các khối chức năng của mạch điều khiển