1. BYM语音芯片概述
BYM系列产品为单芯片CMOS语音合成 IC,现有5个型号分别为BYM010、BYM015 、BYM035、BYM065、BYM085,时间长度为10秒、15秒、35秒、65秒、85秒(6K采样)。具有1个Input(TG1)脚和2个I/O(TG2、TG3)脚,利用精准的内阻震荡(+/- 1%),故不需外加震荡电阻,只有一组PWM输出,故无须再外加任何零件。语音合成方式为 4-bit/5-bit Mixed Advanced LOG-PCM,搭配9-bit PWM 硬件输出,可以提供较好的音质。
2. BYM功能特性
(1) 可编程一次性烧录(OTP)语音芯片;
(2) 语音长度可选10秒、15秒、35秒、65秒、85秒(6KHz采样率);
(3) PWM音频输出方式;
(4) 内部集成时钟振荡器,不需外加震荡电阻;
(5) TG1提供最大语音段数64段;
(6) 具有按键控制模式、数脉冲控制模式;
(7) 触发防抖时间:20ms(按键);
(8) 一输入脚可分别选择Edge/Level(边沿/电平), Hold/Unhold(保持/非保持), Retrigger/Irretrigger(再次触发/不可再触发)不同的触发方式组合;
(9) 支持播放不同采样率的语音文件;
(10) 宽广的工作电压:1.8V ~ 5.5V。
(11) 支持低压复位(LVR)功能。(LVR=1.5V)
(12) 支持BUSY状态输出功能;(可选)
(a). Stop_Low pulse : 停止播放时送出低电平脉冲。
(b). Stop_High pulse : 停止播放时送出高电平脉冲。
(c). Busy_High active : 播放时送出高电平信号。
(d). Busy_Low active : 播放时送出低电平信号。(为默认输出)
(e). LED 3Hz flash : 播放时LED 3Hz Sink输出闪烁。
(f). LED 6Hz flash : 播放时LED 6Hz Sink输出闪烁。
(g). LED 12Hz flash : 播放时LED 12Hz Sink输出闪烁。
(h). LED dynamic 1/2 : 播放时LED根据1/2声音电平做动态闪烁(即有随音量闪烁的效果)。
(i). IO1,IO2可任意设置在播放时高低电平的时间。
※注意: LED 3Hz / 6Hz / 12Hz flash 是指以 6kHz 的播放速度时LED闪烁的频率;不同的播放速度,LED闪烁的频率也会不同。
(13) STB功能:“长按停止”功能。可以设置1-7秒之间的时间,播放中,长按任意按键到设定的时间
停止播放,并且进入省电状态。
(14) IO为输入状态可以设置防抖时间为短触发(50US)或者长触发(20MS),短触发适合于MCU控制场合,长触发适合于按键场合。
3. 引脚描述
Pad Name
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Pad No.
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ATTR.
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Description描述
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VF
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1
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Power
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电源调整端,连接0.1uF电容到地(建议)或悬空(仅VCC=3V时)
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PWM1
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2
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O
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PWM输出脚1
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PWM2
|
3
|
O
|
PWM输出脚2
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VCC
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4
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Power
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电源正极,靠近芯片处建议连接104电容
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VSS
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5
|
Power
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电源负极
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TG2/RESET
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6
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I/O
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输入输出引脚,输入时高有效,数脉冲功能的复位信号输入端
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TG1/DATA
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7
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I
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输入引脚,高电平有效,数脉冲功能的数据信号输入端
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TG3
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8
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I/O
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输入输出引脚,输入时高有效
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4. 应用举例
在芯片应用范围上,几乎可以涉及到低成本不更改语音场所,如:
Ø 汽车(防盗报警器、倒车雷达、GPS导航仪、电子狗、中控锁);
Ø 智能家居系统、闹钟、提醒器;
Ø 专用报警器、家庭防盗报警器;
Ø 医疗器械人声提示、治疗仪;
Ø 家电(电磁炉、电饭煲、微波炉);
Ø 娱乐设备(游戏机、游乐机);
Ø 学习模型(早教机、儿童有声读物);
Ø 智能交通设备(收费站、停车场);
Ø 通信设备(电话交换机、电话机);
Ø 工业控制领域(电梯、工业设备);
Ø 高级玩具。
5. 极限参数
标识
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范围值
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单位
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VCC~VSS 电源电压
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-0.5~+7.0
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V
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Vin 输入电压
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VSS-0.3< Vin <VCC+0.3
|
V
|
Vout 输出电压
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VSS < Vout < VCC
|
V
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Top工作温度
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-0 ~ +70
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ºC
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Tst 存储温度
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-55 ~ +150
|
ºC
|
6. 直流特性
标识
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参量
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最小值
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典型值
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最大值
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单位
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条件
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VCC
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工作电压
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1.8
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3.0
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5.5
|
V
|
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Isb
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待机电流,VCC=3V/4.5V
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1
|
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uA
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无负载
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Iop
|
工作电流
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VCC=3V
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|
850
|
|
VCC=4.5V
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|
1100
|
|
Iih
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输入电流 (300K ohms下拉)
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|
|
10
|
uA
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VCC=3V
|
|
|
25
|
VCC=4.5V
|
Iih
|
输入电流 (100K ohms下拉)
|
|
|
30
|
|
VCC=3V
|
|
|
80
|
|
VCC=4.5V
|
Ioh
|
输出驱动电流
|
|
-10
|
|
|
VCC=3V,Voh=1.0V
|
|
-20
|
|
|
VCC=4.5V,Voh=2.2V
|
Iol
|
输出倒灌电流
|
|
20
|
|
|
VCC=3V,Voh=1.0V
|
|
34
|
|
|
VCC=4.5V,Voh=1.0V
|
Ioh
|
PWM1,PWM2输出电流
|
|
-65
|
|
|
VCC=3V,Voh=1.5V
|
Ioh
|
|
65
|
|
|
VCC=3V, Voh=1.5V
|
Iol
|
电压波动频偏
|
VCC=3V
|
|
1
|
|
%
|
|
△F/F
|
VCC=4.5V
|
|
0.1
|
|
|
△F/F
|
频偏 (VCC=3V)
|
-1
|
|
1
|
%
|
|
Fosc
|
振荡频率
|
1.31
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1.54
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1.61
|
Mhz
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VCC=1.6~6.4V
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|
|
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|
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电压 vs 频率 (SR=6.0KHz@3V)。
电压 vs 频偏 (SR=6.0KHz@3V)
7. 时序图
(1).防抖时序
(a).非播放状态触发
※防抖时间其值不是固定的,依据7.2Khz 采样时,长防抖时间=17ms,短防抖时间=42us。
(b).播放状态触发
※防抖时间其值不是固定的,依据x语音格,在6Khz 采样时,长防抖时间=20ms,短防抖时间=50us。例如,x语音格为8kHz采样时,长防抖时间= 20ms*(6k/8k) = 15ms,短防抖时间= 50us*(6k/8k) = 37.5us。
(2).输入优先级
※ 优先级: TG1 > TG2 > TG3
(3).输出信号 (TG2,TG3)
LED动态1/2:当振幅大于1/2电平,LED为ON,例子输出为LOW。
(4).基本操作
(a).边沿模式,边沿触发
收到正脉冲信号后开始播放语音,正脉冲信号停止后语音继续播放完毕。
(b).边沿模式,电平触发
收到正脉冲信号后开始播放语音,正脉冲信号一直保持,并且持续的时间超出语音播放的长度,则播放完语音即停止,不再继续播放语音。
(c).电平模式,边沿触发
(d).电平模式,电平触发
(e).脉冲可重复
收到正脉冲信号后开始播放语音,在语音结束前如果还收到第二次正脉冲信号,则重新开始播放语音,在语音播放的过程中无收到正脉冲信号则播放完整段语音。
(f).脉冲不可重复
收到正脉冲信号后开始播放语音,在语音结束前如果再次收到正脉冲信号,则没有动作产生,在语音播放结束后再次收到正脉冲信号才会重新播放语音。
(g).脉冲模式,第一键优先
(5).进阶操作
(a).不同的输入打断(TG1在连续打断模式)
(a-1) TG1 (E/U/R脉冲可重复触发) = S1 S2 S3 S4, TG2(E/U/R脉冲可重复触发) = S5 (S1 意思为 Sentence 1,下同)
(a-2) TG1 (E/U/R脉冲可重复触发) = S1 S2 S3 S4, TG2 (L/x/x电平触发) = S5
*1 如果在TG1语音播放时按下TG2,在S1播放完同时,触发模式将依据TG1.
(a-3) TG1 (E/U/I脉冲不可重复触发) = S1 S2 S3 S4, TG2(E/x/x脉冲触发) = S5。
*2因为 TG2信号仍为高,IC不响应TG1脉冲信号。
(a-4) TG1 (E/U/I脉冲不可重复触发) = S1 S2 S3 S4, TG2 (L/x/x电平触发) = S5
(a-5) TG1 (L/U/x电平非保持循环) = S1 S2 S3 S4, TG2 (E/x/x脉冲触发) = S5
※ 在语音组(Sentence)结束时:当S1结束, 触发模式根据TG1 (L/U/x电平非保持循环).当S5结束, 它根据TG2(E/x/x脉冲触发)
※ 一旦S5播放(即S1恰好播放完), 触发模式立即根据TG2 (E/x/x脉冲触发) .
(a-6) TG1 (L/U/x电平非保持循环) = S1 S2 S3 S4, TG2(L/U/I电平非保持循环不可打断) =S5
*3: 在TG1模式, 如防抖发生将连续计数。
(a-7) TG1 (L/U/x电平非保持循环) = S1 S2 S3 S4, TG2 (L/U/x电平非保持循环) =S5
*4: 在TG1模式,第1个脉冲没有防抖而继续数仍然为“1”。第二个脉冲防抖,这个脉冲后连续数将变为“2”。
(b).随机功能
(b-1) TG1 (L/U/I电平非保持循环不可打断) =S1 S2 S3 S4, TG2 (L/U/I电平非保持循环不可打断) =S5
随机(或连续)号码会是在“防抖时间”和“按键保持时间”或“按键释放时间”之间计算.但为确定没有“按键释放时间”第一个脉冲时间将延时一个防抖时间。
(b-2) TG1 (L/U/R电平非保持循环可打断) =S1 S2 S3 S4,TG2 (L/U/R电平非保持循环可打断) =S5
(c).触发开关功能
(c-1) TG1 (E/U/R脉冲可重复触发) =S1 S2 S3 S4,TG2(E/U/R脉冲可重复触发) =S5(TG1是非复位序列模式)
(c-2) TG1 (E/U/R脉冲可重复触发) =S1 S2 S3 S4, TG2 (E/U/R脉冲可重复触发) =S16 (TG1 复位序列模式)
※ 当TG1序列计算在进行中,其它输入将引起重置TG1序列计算。
(d).外部反馈功能 ( TG2是输出,关联至TG1输入)
(d-1) TG1 (L/U/I电平非保持循环不可打断) =S1 S2 S3 S4, TG2=Stop_high pulse(停止播放时送出高电平脉冲)
※ 原先Stop_high pulse持续时间为172ms@6kHz,但这高信号将在触发语音和在抖动之后将变为低.
(d-2) TG1 (E/U/I脉冲不可重复触发) = S1 S2 S3 S4, TG2= Busy_low (播放时送出低电平信号)
※ 在上电时, TG2在Busy_low状态时将持续一个high pulse,持续时间为一个防抖时间.
(e) .STB 功能
TG1 (E/U/x脉冲触发) =S1 S2 S3 S4,TG2 (E/U/x脉冲触发) =S5(按键保留时间2秒)
※ 当任一按键按下超过2秒,IC将停止播放并进入到待机模式。
(f).数脉冲功能(多段语音控制方式,最大64段)
TG1 (E/U/R) =S1 S2 S3 S4, TG2 (E/U/R) =S5 (TG1允许复位,S5是短静音)
※ 脉冲宽带必须长于50us (例如短防抖时间), 推荐用户设置脉冲宽度为100us.
※ 上图是以最简单的扩展MCU的2线控制.如果可能,用户能利用Busy_High输出信号作为反馈进行3线控制。
1. 应用电路
(1) 特别注意事项
在使用开关电源、稳压电源等纹波相对较大的场合,BYM芯片的所有IO引脚必需外接一个0.1uF电容到GND。在电池供电等电源纹波较小的场合,可以不需要0.1uF电容到GND。所以建议用户在开发和使用过程当中进行足够的评估是否要使用0.1uF电容。下面的示例电路没有加该电容。
(2) 1按键触发2LED灯
VCC大于4.5V供电时,必需接C1电容。
(3) 3按键触发
VCC大于4.5V供电时,必需接C1电容。
(4)与MCU连接,使用数脉冲通讯方式
(1) 3V供电的连接电路
C2与芯片的工作至关重要,为必需器件。C3是语音芯片电源滤波电容,电源波动大的需要加上此电容,C2、C3要靠近BYM的引脚。
(2) 5V供电的连接电路
C2与芯片的工作至关重要,为必需器件。C3是语音芯片电源滤波电容,电源波动大的需要加上此电容,C2、C3要靠近BYM的引脚。
BYM芯片使用5V供电时,必需C1电容。
(5)外接功放参考电路
(1) BYM芯片5V供电,功放5V供电
C2与芯片的工作至关重要,为必需器件。C3是语音芯片电源滤波电容,电源波动大的需要加上此电容,C2、C3要靠近BYM的引脚。
BYM芯片使用5V供电时,必需C1电容。
R1和R2为功放PAM8302A的输入电阻Ri,决定了放大增益,放大增益A =20*log [2*(Rf/Ri)],Rf=80K,C6、C7为输入电容,决定低频截止频率,影响低频效果,取值范围0.1UF -0.22UF。
BUSY控制功放,不播放时功放进入省电状态。
(2) BYM芯片3V供电,功放5V供电
C2与芯片的工作至关重要,为必需器件。C3是语音芯片电源滤波电容,电源波动大的需要加上此电容,C2、C3要靠近BYM的引脚。
R1和R2为功放PAM8302A的输入电阻Ri,决定了放大增益,放大增益A =20*log [2*(Rf/Ri)],Rf=80K,C6 C7为输入电容,决定低频截止频率,影响低频效果,取值范围0.1UF -0.22UF。
BUSY控制功放,不播放时功放进入省电状态。
2. 封装管脚图
3. 说明书版本记录
版本
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日期
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描述
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V0.10
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2010-6-18
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初始版本
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V0.11
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2010-11-2
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删减没有外引的IO口说明,修改电路
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V0.12
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2011-2-21
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增加功放电路参考电路
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V0.13
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2011-12-9
|
修改电路,区分不同供电范围时外围电路的异同
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V0.14
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2012-5-10
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修改了功放应用电路图,增加了与MCU连接应用电路
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V0.15
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2012-10-26
|
完善外围电路的链接电路
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V0.16
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2013-5-8
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增加一线控制到可控制64段语音
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