语音喇叭芯片语音芯片AP89010在POS系统中的应用

语音喇叭芯片语音芯片AP89010在POS系统中的应用

时间:2011-12-01 点击:
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引言

POS是Point Of Sales的英文缩写,即销售点终端。它利用磁卡或IC卡作为支付手段,使用方便、快捷和安全,且附加了很多的统计功能。POS系统的应用,减少了现金的流通量,方便了银行及商户之间的结算、统计等,使持卡人的消费变成一种快乐的体验,提升了银行的服务质量与效率,提高了用户的信誉度。

传统金融POS,一般在酒店、商场、连锁超市等场合使用,不带语音功能。每次刷卡交易靠售货员人工提示客户,完成确认金额、输入密码等操作。

台湾Aplus公司生产的一次性编程语音芯片AP89010,控制简单、成本低。该方案很适合POS系统使用,可设计在POS主机或配套销售的密码键盘主机电路中。在成本增加不多的前提下,增加语音功能可以大大提高产品的定位和形象,增强其竞争力。

1 AP89010工作原理

语音芯片AP89010具有DIPl6和SOPl6两种封装。出于体积较小考虑,POS系统选用SOPl6封装,引脚定义如图1所示。

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AP89010工作电压为2.6~3.3 V,静态耗电<5μA,工作温度范围为一40~85℃。内部包含语音处理器、EPROM存储器、A/D转换器、D/A转换器、逻辑接口控制器、音频放大器、时钟振荡器等电路,完成从语音数据写入固化到语音高保真重放的全过程。外围电路一般只需要几个元件。AP89010支持PCM或ADPCM语音格式。可根据需要分为1~12组录放其语音,语音可录入时间最大为10 s(使用6 kHz 4位ADPCM译码器)。其语音录入需要在专门的计算机编程器上进行,一旦录入即成为固定数据,不能再更改或抹掉,永久保存。

器件各引脚功能如表1所列。

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2 应用设计举例

作为POS系统中的一个子模块,语音芯片AP89010与主控MCU的逻辑框图如图3所示。

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笔者设计的应用电路如图4所示。

2.1 AP89010的2种控制模式

AP89010芯片支持2种控制模式:按键触发模式和CPU并行触发模式。本例中采用CPU并行触发模式。AUDIO_S1、AUDIO_S2、AUDIO_S3、AUDIO_S4和AUDIO_SBT同主控MCU的GPIO口连接。

SBT作为触发信号,高电平选通播放。再通过分段控制S1~S4可选择触发12个不同的语音组,如表2所列。

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软件可参考图5所示的时序进行控制。

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AP89010最多允许录入124个语音片段,并最多允许组合成12个语音组。对于POS系统,可考虑表3和表4所列的语句组合。

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语音源文件的采样率较高,音质效果相对好些,但会造成文件容量的增加。设计者需兼顾AP89010容量,控制在256 Kb以内。如果无法容纳,可以考虑选用Aplus公司同系列的AP89021芯片,内部EPROM容量为512 Kb。

语音源文件的录入,在调试阶段需用专门的编程器,配合PC端程序进行;量产阶段则可向供应商定制,在厂内一次性烧片,固化语音信息后再出货。

ROSC振荡电阻的取值,根据语音文件的采样频率而定,可从表5中查出。

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本例中,采样频率为8 kHz,因此ROSC电阻(即R1)取200 kΩ。

2.2 AP89010的2种输出方式

AP89010芯片有2种输出方式:一种利用芯片VOUTl、VOUT2引脚直接驱动喇叭,但驱动能力较弱,只能选用小功率的喇叭;另一种利用芯片 COUT引脚电流放大输出,再外接三极管放大推动喇叭。本例中采用后者,驱动8 Ω、1W规格的喇叭。

COUT输出3 mA电流,BCP68T1三极管放大倍数hFE接近100,如图6所示。实际喇叭工作电流为三极管放大后的集电极电流Ic,根据ic=Ib·hFE,约为 300 mA。喇叭功率P=I2c·R,其中R为喇叭电阻8 Ω,可算出实际能驱动的喇叭功率为O.72W。电阻R2推荐为390Ω,根据实际情况调整为360Ω。

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2.3 3种选择方式

OUTl、OUT2、OUT3可内部编程,作为IC工作状态的反馈信号,有表6所列的3种选择方式。

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可用于LED灯,如闪烁则说明当前处于播放状态,不闪烁则说明播放完毕。也可连接MCU的GPIO口线,通过BUSY和STOP状态的读取,判断 AP89010是否处于播放状态,以便操作系统调度其他任务。本例中,仅采用OUTl驱动LED灯功能。当D1闪烁时,说明正在播放。

结语

笔者已在POS系统上调试验证了AP89010电路,并小批量生产,全部检验通过。总体来说,AP89010操作简便、音质逼真,该应用电路性能稳定、可靠性好。

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