语音芯片NV020.doc

NV系列多功能语音芯片NV020多功能语音芯片数据手册Version NumberReverse DateRemark1.02006.10.18第一版本1.12009.3.12修正了第一版本电路图，增加了环境极限参数1.22010.4.5修正了部分时序图1.32011.8.3增加了SOP20电路图目 录目 录21概述22功能特点33封装示意图34脚位描述34.1 SOP16封装对应表34.2 NV020-SOP20引脚45 应用范围46电气参数及环境极限系数56.1 电器参数56.2环境绝对极限参数57触发模式57.1 按键模组67.1按键控制模式67.2一线串口触发模式87.3三线串口控制98典型应用电路108.1 NV020-SOP16典型应用图108.2 NV020-SOP20典型应用图119封装尺寸图129.1 SOP16 （150mil）129 .2主控芯片NV020 封装尺寸图，SOP20-300mil1310 命名规则14附录161.一线、三线串口控制流程图162.一线串口控制汇编程序163.一线串口控制C语言程序174.三线串口控制汇编程序175.三线串口控制C语言程序181概述广州九芯电子最新推出的多功能智能语音芯片NV系列，NV是一款功能强大的一次性可编程语音芯片，音频输出为PWM或DAC模式。可选控制方式有按键控制模式、并口控制模式、串口控制模式等。按键控制模式的触发方式灵活；串口模式下可控制音量、打开或关闭功放、有循环播放和停止功能。NV芯片内建16位DA音频输出，且自带内部滤波功放，可以直接驱动0.5W的喇叭，内建PSG可编程语音合成技术，真正具有高音质和低噪声的特点；内置立体声双声道，可轻松实现混音播放。此芯片具有众多单元电路，且有极强的可编程能力，不仅能实现标准的控制方式，亦可根据需求，订做各种功能，尽可能的使产品的性价比提升到最高。亦可控制各种电器设备等，可应用在很多领域，例如：电子琴、高级玩具、儿童学习机、汽车防盗设备、智能家电、保健与理疗产品、仪器仪表，以及各类自动控制系统等等，目前在上述领域已经得到广泛应用。2功能特点OTP存储格式，生产周期快，最快仅需一天，下单无最小量限制； 灵活的多种操作模式供选择（按键操作、串口操作、并口操作）； 20秒语音长度（在6KHz采样率）； PWM级别D扬声器放大器，可直接驱动一个8的扬声器或典型的蜂音器，音质优美清晰；也可DAC输出； 灵活的分段放音操作，通过组合可节省语音空间，最多可播放220段组合语音段； 有忙状态输出指示，可以软件调节音量大小； 音质好，性能高，物美价廉； SOP16，SOP20两种封装可供选择，使用方便，应用灵活； 外围电路简单，芯片内部资源丰富，且有多种外部可扩展性，轻松实现用户提出的各种功能要求；工作电压范围：2.7V3.6V； 静态电流：2uA； 音频输出时工作电流20mA120mA之间；3封装示意图 NV020芯片适合于用户不同的应用场合。封装简图见下图：4脚位描述4.1 SOP16封装对应表封装引脚引脚标号简述功能描述1P01K1/A0/CS按键触发口，并口地址，三线串口片选口 2GNDGND地3EQIOPI内部功放反馈输入（外接功放输出端口）4EQOOPO内部功放反馈输出5VCCVCC芯片模拟电源2.6V3.6V6SPK-PSPK-PDAC及PWM输出7SPK-NSPK-NDAC及PWM输出8P06BUSY语音播放忙信号9P05K3/A2/DI/RXD按键触发口，并口地址，一线、三线串口数据口。10P04K2/A1/SCK按键触发口，并口地址，三线串口时钟口11VPPVPP芯片编程电源12VDDVDD芯片数字电源2.6V3.6V13P10A3按键口14P11D5按键口15RESETBRESETB芯片复位端,低有效16P00K0TEST按键触发口，语音触发端口4.2 NV020-SOP20引脚封装引脚引脚标号简述功能描述1P03K3 IO2P04K4/SCL三线串口时钟口SCL3P05K5/SDA一线串口、三线串口数据口SDA4P06BUSY语音播放忙信号5P07K6按键触发口，并口地址6VCCVCC模拟电源7SPK-PSPK-PPWM输出口，可外接0.5W喇叭8NCNC空9SPK-NSPK-NPWM输出口，可外接0.5W喇叭10OPOOPO内部功放反馈输出11OPIOPI内部功放反馈输入12GNDGND地13VPPVPP编程电源14VDDVDD数字电源15P10A3IO16P11-IO17RESETRESET复位端18P00K0/SBT/TEST测试键19P01K1/CS/A0三线CS口20 P02K2/A4按键触发口5 应用范围NV020语音芯片可用于各种语音提示的场合，例如：自动取款机，语音玩具，理疗器，倒车雷达，语音报警器，交通灯控制系统，公交车报站，银行密码输入提示器，语音计算器，语音考勤机，录音电话语音提示等等小电器。电动玩具 汽车电子 理疗仪 小家电安防、家庭防盗器 电子琴、教学仪器 仪器仪表 儿童益智早教机6电气参数及环境极限系数6.1 电器参数标号参数Min.Typ.Max.Unit环境D7D8驱动电流4mAVOH=2.7OP_O驱动电流4mASPK_PSPK_N驱动电流300mARL=8WD0D1拉电流4mAVOL=0.3OP_O拉电流4mAVOL=0.3SPK_PSPK_N拉电流300mARL=8WI_STD静态电流0.512uA6.2环境绝对极限参数名称 范围单位VCC-GND-0.53.6VVinGND-0.3VinVCC+0.3VVoutGNDVoutVCCVT(Operation)DIP-30+75CSOP-40+80CT(Junction)-30+120CT(Storage)-45+125C7触发模式NV020具有按键模组触发，一线串口触发，三线串口触发，并口触发。其中一线串口触发，双线串口触发，三线串口触发分别可以和按键模组并存外，其他不控制方式不能同时设定。例如用户需要3线串口触发模式，那么可以根据用户的需要同时定制具有三线串口和按键模组功能的芯片。而三线串口不能和其他串口和并口同时定制。7.1 按键模组下列控制模式中，除了按键模式可以和其它模式可以同时使用外，一线串口模式、三线串口模式、并口模式必须由用户根据自己的需要单独定制。如用户定制了三线串口模式，那该芯片可以使用的模式有按键模式和三线串口模式,其它模式不能用。7.1按键控制模式7.1.1按键控制模式：所定义的管脚可以直接触发芯片放音，即每一个管脚可控制播放一段语音。每个开关的触发方式可单独设置，按键控制模式的防抖动时间为10ms。7.1.2 端口的分配封装形式管脚PORT07PORT06PORT05PORT04PORT03PORT02PORT01PORT00SOP16-BUSYK3K2-K1K0备注：每个开关的控制方式都可以单独设定,具体触发方式请参阅“触发时序图”。7.1.3 触发时序图备注：负脉冲触发。当I/O口检测到有下降沿时（如，该I/O口对地短路一下），触发播放语音。在语音播放期间，再检测到下降沿，芯片不动作。直到语音结束后，检测到的下降沿才有效。备注：负脉冲触发。当I/O口检测到有下降沿时（如，该I/O口对地短路一下），触发播放语音。在语音播放期间，再检测到下降沿，芯片会打断正在播放的语音，重新播放。只要有下降沿信号，就重新播放。备注：当I/O口为低电平时，保持播放，高电平则停止。当第一遍结束后，还保持低电平，则继续重新播放，直到转变为高电平才停止。只要是低电平，则有声音；高电平，没声音。备注：电平不重复。当I/O口为低电平时，保持播放，高电平则停止。当第一遍结束后，还保持低电平，也不会继续播放，它只播放一次就结束。如果需要重新播放，则需要让它拉高，再拉低，后保持低电平即可。备注：电平重复。当I/O口为低电平时，保持播放，高电平则停止。当第一遍结束后，还保持低电平，它则会继续重复播放，只有变为高电平才停止，否则不停，一直播放。备注：一个负脉冲开始播放，下一次负脉冲结束。不管声音是正在播放还是停止，都遵照这个规则。备注：用一个按键触发播放所有的声音。一个负脉冲触发播放一段，下一个负脉冲播放下一段，播放完最后一段，不会再有声音。只会将全部声音播放一遍。 备注：用一个按键触发播放所有的声音。一个负脉冲触发播放一段，下一个负脉冲播放上一段，播放完最后一段，重新播放第一段。如此循环往复。它与上面说到的单键向后，只是次序上颠倒过来。功能是不变的。备注：onekey。用一个按键触发播放所有的声音。一个负脉冲触发播放一段，下一个负脉冲播放下一段，播放完最后一段，则会播放第一段，如此循环往复地播放。备注：onekey。用一个按键触发播放所有的声音。一个负脉冲触发播放一段，下一个负脉冲播放下一段，播放完最后一段，则会播放第一段，如此循环往复地播放。7.2一线串口触发模式 通过一根数据线发送串口数据，时序协议位占空比数据位，一线串口可以实现语音播放及控制命令等功能。P00位语音测试口。7.2.1端口分配表封装形式管脚P05P04P01P00SOP16-DI-OKEYSOP20DIOKEY备注：P00位语音测试口，低脉冲触发此键可一循环播放所有地址的语音。用户可以通过此管脚测试语音。7.2.2语音地址对应关系数据（十六进制）功能00H播放第1段语音01H播放第2段语音02H播放第3段语音03H播放第4段语音播放第N段语音命令及语音码命令码定义描述E0HEFH音量调节在语音播放或者待机状态发此命令可以调节16级音量，E0H最小，EFH音量最大。F0H/F1H开关内置功放F0H关闭内部功放，F1H打开内置功放，发送此命令后需延时1ms后才有效。F2H循环播放在语音播放过程中发送此命令可循环播放当前地址语音。FEH停止语音播放停止播放语音命令。7.2.3控制时序图： 一线串口控制时序只有一条数据通信线，依照电平占空比不同来代表不同的数据位。高电平与低电平数据占空比位1：3即代表数据位0，高电平于低电平数据位占空比为3：1代表数据位1。高电平在前，低电平在后。详细时序请见下图：说明：RESETB为复位信号，发数据前对芯片进行复位，在电池供电的情况下可不加此信号。DATA为一线串口数据通信线，复位芯片稳定后先拉低5ms以唤醒芯片，低位在前，BUSY位语音芯片忙信号输出，数据成功发送后等待1ms BUSY输出将作出响应。数据位占空比对应请见下图。例如，在MCU一线控制下，发送数据9CH的时序参见下图：7.3三线串口控制 三线串口由三条通信线组成，分别是片选SS,数据DI,时钟SCK，时序仿照标准SPI通信方式。通过三线串口可以实现语音芯片命令控制、语音播放。D0位语音测试口。7.3.1其端口分配方式封装形式管脚P05P04P01P00SO16-DISCKSSOKEYSOP20DISCKSSOKEY备注：P00位语音测试口，低脉冲触发此键可一循环播放所有地址的语音。用户可以通过此管脚测试语音。7.3.2语音地址对应关系数据（十六进制）功能00H播放第1段语音01H播放第2段语音02H播放第3段语音03H播放第4段语音发N段地址播放第N段语音命令及语音码命令码定义描述E0HEFH音量调节在语音播放或者待机状态发此命令可以调节16级音量，E0H最小，EFH音量最大。F0H/F1H开关内置功放F0H关闭内部功放，F1H打开内置功放，发送此命令后需延时1ms后才有效。F2H循环播放在语音播放过程中发送此命令可循环播放当前地址语音。FEH停止语音播放停止播放语音命令。7.3.3三线串口时序三线串口由片选SS，时钟SCK，数据DI脚组成，时序仿照标准SPI通信方式。复位信号在发码前先拉低1ms5ms，然后拉高等待5ms以上。工作时RST需一直保持高电平。片选信号SS拉低2ms10ms以唤醒语音芯片。接收数据低位在先，在时钟的上升沿接收数据。时钟周期介于60us2ms之间。数据成功接收后，语音播放忙信号BUSY输出在1ms之后作出响应。时序图见下：8典型应用电路8.1 NV020-SOP16典型应用图备注：第3脚与第4脚所接15K电阻为内置功放反馈电阻，调节它阻值可以调节音量输出大小，无失真范围在050K，默认为15K，阻值越大，音量越大。SPK可以直接驱动8欧/0.5W喇叭，VCC电压范围为2.7V3.6V。 一线MCU连接端口：1.RESET（第15脚）复位；2.P05数据（第9脚）3.BUSY忙输出（第8脚）三线MCU连接端口：1.RESET（第15脚）复位；2.P01片选（第1脚）3.P04时钟（第10脚）；4.P05数据（第9脚）；5.BUSY忙输出（第8脚）；另外，BUSY是忙信号输出，用户可根据自己需要选择是否连接。8.2 NV020-SOP20典型应用图备注：第10脚与第11脚所接15K电阻为内置功放反馈电阻，调节它阻值可以调节音量输出大小，无失真范围在050K，默认为15K，阻值越大，音量越大。SPK可以直接驱动8欧/0.5W喇叭，VCC电压范围为2.7V3.6V。 一线MCU连接端口：1.RESET（第17脚）复位；2.P05数据（第3脚）3.BUSY忙输出（第4脚）三线MCU连接端口：1.RESET（第17脚）复位；2.P01片选（第19脚）3.P04时钟（第2脚）；4.P05数据（第3脚）；5.BUSY忙输出（第4脚）；另外，BUSY是忙信号输出，用户可根据自己需要选择是否连接。9封装尺寸图 9.1 SOP16 （150mil）9 .2主控芯片NV020 封装尺寸图，SOP20-300mil10 命名规则N V XXX 品牌代码V 代表语音系列R 代表可录放系列020 代表20秒附录1.一线、三线串口控制流程图2.一线串口控制汇编程序one_line: ;/一线发码子程序 CLR RST MOV R6,#2 ;延时2MS LCALL DELAY1MS SETB RST MOV R6,#6 ;延时6MS LCALL DELAY1MS CLR SDA MOV R6,#5 ;延时5MS LCALL DELAY1MS MOV A,DAIFAZHI LOOP: SETB SDA RRC A JNC DIDIANPIN ;高电平脉冲 高:低=3:1 LCALL DELAY300US LCALL DELAY300US LCALL DELAY300US CLR SDA LCALL DELAY300US LJMP LOOP1 DIDIANPIN: ;低电平脉冲 高:低=1:3 LCALL DELAY300US CLR SDA LCALL DELAY300US LCALL DELAY300US LCALL DELAY300US LOOP1: DJNZ R5,LOOP MOV R5,#08H SETB SDA RET DELAY300US: MOV R6,#150 ;延时400US子程序 DJNZ R6,$ RET 3.一线串口控制C语言程序Send_oneline(unsigned char addr) unsigned char i; RST=0; delay1ms(2); /*复位延时1-5MS*/ RST=1; delay1ms(6); /* delay 6ms */ SDA=0;