AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机,片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C2051单片机在电子类产品中有广泛的应用.
　　在工业生产控制、科技农业、科研测量、体育运动等应用各种机械、电子、电气技术的现场,现都有大量的闪烁指示灯、数码管、蜂鸣器、单音警报器等提醒装置.指示灯的多少几乎与所用设备的复杂和精密程度成正比.在各大工矿企业、交通枢纽、公安消防、军事基地等的中央控制调度室里,巨大的不断闪烁的监控流程示意图墙成为当今大工业时代的象征.
　　目前许多家大型工业企业的调度通过科技革新、技术改造,已逐步引进多点巡检语音播报系统与原设备接口,在不对原设备、系统作任何改动的情况下加接语音功能,使原本眼花撩乱的指示灯和嘟嘟声响成一片的蜂鸣器都变成了直接用语言播报事况状态的明确提示.厂方为慎重起见,先从常用的几个控制点开始,制作了"四路巡检语音系统",语音总长度不到20秒,只录上原指示灯标示的告警文字,使用一段时间后感觉效果极好.原来出现情况时只是指示灯闪灯、蜂鸣器响,调度人员还需要认真查看其对应的文字标识,现在则不用"看"和"找"的过程,就可以听到事故点播报,提高了反应速度和准确性,也减轻了调度人员的疲劳程度.之后厂方又增加了语音内容,将解决该路问题的做法,如"二号油阀超压,请检查五号油管"等也一并录入,这样又进一步提高了工作效率,受到极大欢迎.现在厂方开始全面推广使用该技术,巡检点数增加到24路、48路,语音长度提高到2~16分钟.
　　多路巡检语音播报系统是将原设备的指示灯或蜂鸣器信号取出,经光电耦合器隔离,由单片机处理控制,对应驱动不同的语音段内容,由语音芯片及其功放喇叭播报出来.巡检系统的每段语音均可由用户自行录制、更改、增加、删除,如果多路同时报警,还能按优先级自动排序播放:当一段语音正在播报时,其它路报警将自动存储,直到该段播完后再按先后顺序播放;如果有一路一直在报警,则该段语音一直循环播放.
　　附图示出了一个四路巡检系统的电路原理图.该系统采用ATMEL公司的AT89C2051芯片作为主控单片机,语音芯片采用ISD公司的ISD1420.为了不影响原设备的任何性能,也为了方便连接安装,减少各种电气干扰,该系统的输入端均采用光电耦合器隔离,检测端可以方便地连接到几乎任何位置的发光管、低压指示灯、有源蜂鸣器等,一旦检测端加上电压(即原设备的指示灯亮、闪烁或蜂鸣器响),光耦即输出低电平,触发单片机.

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　附图

　　单片机AT89C2051是一片内含2K可擦写程序存储器的集成电路,仅20根引脚,使用MCS-51语言编写控制程序.它是整个电路的控制,负责上电初始化、检测端口、排除干扰及误动触发、控制并管理语音芯片等工作.平时,单片机一直在扫描查询A、B、C、D四个端子,一查到有端口变成低电平即按照收到的先后顺序存储起来,然后再查询语音芯片的工作状态,如果语音芯片处于空闲(未放音)状态,即去触发语音芯片某段的放音;如果查到语音芯片不在放音状态,则等待到语音芯片处于空闲状态.
　　ISD1420是20秒可任意分段录放语音芯片,设计中需要分成四段,每段的录放音时间不限.ISD1420内置了多种工作模式,在手动控制使用时多设成"地址模式"(A6、A7地址有一位是低电平),每段语音由语音段的8位起始地址决定,录放音时间一般需要平均分配,如分四段,每段5秒.这种方式涉及的引脚多(达11个引脚),应用上也受很多限制.该系统由于有单片机控制,被置成操作模式(A6、7全接成高电平),仅需要5个引脚就可以实现任意分段的录音、放音.在录音状态下,用户按AN键,即从00地址开始录音,松开按键时停止录音,芯片自动插入EOM标志.由于语音芯片的A4端被单片机控制,其内部地址计数器不复位,用户再按键时又从下一个地址开始连续录音,因此四段录音的时间长度可由用户需要任意确定,直到芯片录满溢出停止.在放音状态下,单片机以快速信息检索方式控制语音芯片,例如需要播放第三段,单片机从A0端输入一个低电平,语音芯片的内部地址计数器即跳到下一段录音,同时控制A4端不让地址计数器复位,如此跳到第三段,再置PE端为低电平,即开始放间第三段,第三段语音结束时自动停止.
　　由于ISD1420芯片没有忙信号输出端,单片机无法直接判别语音芯片所处的状态,因此由三极管Q1的基极检测语音芯片的喇叭推动端.当播放语音时SP+端直流电位达到约1.5V,语音结束时回到0V,此检测信号送给单片机作"忙信号"判断.
　　ISD1420芯片可以用接好的驻极体话筒直接由用户讲话录录,如果需要音质效果,可以由播音员在录音棚内录好,通过计算机和ISD1425编程拷贝机将这些语音录制到语音芯片中,再将芯片插到该系统中只做放音使用,这样会达到相对较为理想的语音播报效果.
　　由于整个电路板仅一张名片大小,可以将其安装在市售的有源音箱内部.因为市售的有源音箱不仅外观漂亮大方、款式多样、功率有大有小,而且该语音电路板需要的直流电源、电源开关、音量音调调节器、音频功率放大器、喇叭音箱等在有源音箱中全都是现成的,只要从有源音箱中找到12V直流电源、功放输入端等接入该电路板,一台美观、实用的"四路巡检语音播报器"即告完成.
　　同样的电路结构还可以设计成24路或更多路的自动巡检语音播报器.