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話すロボット

市販録音キットの改造

初めに

いままでは動くものを扱っていましたが、今回は”音声”です。話すコンピュータというと思い出すのは宇宙空母ギャラクティカの発進するときに「行くわよ−ん。（日本語吹き替え版）」と言う戦闘機や、ナイトライダーで車に乗るたびに「やあ、マイケル！」と挨拶してくれるスポーツカーが思い出されるとかと思います。私の知り合いではカレーを作って半年ぐらい放置しておいたら家に帰ったときになべから「おかえり！」と聞こえたそうです。そのような生物的なアプローチではなく、電子回路で音声をやろうとした場合にぶつかるのが
１）アナログ回路がからむので大変
２）データ量が多くなるので大変
という問題があり、専用ICチップなくしてはとても大変なことになります。

音声ICチップでお手軽なのがナショナルセミコンダクタ社のDIGITALKERシリーズやISD社のシリーズがあります。DIGITALKERは１３０語ぐらいの単語（英語です。）が登録されていて番号を指定するとその番号の言葉を話すというもので、ISDの方は１０〜２４０秒のデータを録音し、再製するというものです。但し、これらのものも外部回路が必要になります。

当ページは「初心者でもお手軽にロボットを作る」という主旨なので今回は市販されている電子工作キットに改造を加え、マイコンなどで簡単に制御できるものを作ります。マイコンにはいつものようにSTAMPを使いますが、５V駆動のマイコンならこのやり方でOKだと思います。市販キットは エスケイ電子の「ｅ−メモ 」を使います。

エスケイ電子のｅ−メモ

今回使用するキットの発売元は

（有）エスケイ電子　092-623-0717

です。秋葉原では千石通商とTheコンの横の若松の２Ｆにありました。東急ハンズにおいてあるときもあるそうです。３０００円ぐらいです。基本的なキットの構成は
ZEx-5-1
となっており、ACアダプタとスピーカーは別売りになってます。機能はＲＥＣスイッチを押すと１６秒の音声録音が出来、ＰＬＡＹを押すと再生します。この「スイッチで操作する部分」をマイコン制御するのが今回の目的です。このキットの中心は録音／再生をするチップＩＳＤ１４１６Ｐです。電源はＡＣアダプタではなく、９Ｖ電池直結でも動作しました（が、弱っている電池では動きませんでした。注意！）。


ＩＳＤの１４００シリーズ

音声チップのピン配列と、データシートに載っている回路例は下記の通りです。とりあえず動けば問題なし、という方はこの部分を飛ばしても次へ言ってください。

ピン配列
ZEx5-2

回路例

ZEx5-3

これはデータシートの回路図でキットの回路ではありません。ご注意下さい。キットの回路は更にスピーカーをドライブする回路や電源回路などが追加されています。


改造

上記の回路例を見ると、PLAYまたはRECはグランドにつながった時、つまり０Vになったときに動作します。用はここにマイコンの出力をつなぎ、通常時はＨｉｇｈ（５Ｖ）、動作させるときにＬｏｗ（０Ｖ）にしてやれば動くハズです。ということでキットにスイッチを取りつけず、マイコンにつなぐ線をつけたのが下記です。

ZEx5-4
白い線は本来ジャンパを取りつけて１６秒録音または８秒録音を選択するところです。スピーカーは８Ωの小型SPをつけています。本来スイッチがあるところにRECとPLAYの線を取りつけています。線は実験しやすいようにブレッドボード用の配線をはんだ付けしてあります。

ZEx5-5
ＰＬＡＹは写真の部分に取りつけます。他の３つの穴はなにもしなくてもOKです。

ZEx5-6
ＲＥＣも同様に線を取りつけます。また、裏のパターンを見ると動作時に写真左上と左下の穴はつながっていなくてはならない為、あまったリード線などでショートさせます。写真は裏ではんだ付けされています。

ZEx5-7
ここは本来ジャンパ用のソケットを取りつけるところです。通常はジャンパをショートさせたときにHIｇｈ、外したときにLowになります。Highなら１６秒録音、Lowなら８秒録音で、８秒×２の録音も可能です。この場合、はじめにＬｏｗ（本来ならジャンパ外す）で８秒以内の録音をし、次にＨｉｇｈ（本来ならジャンパ取りつける）で８秒以内の録音をします。再生時にはＬｏｗ＋ＰＬＡＹではじめの方、Ｈｉｇｈ＋ＰＬＡＹで２番目のほうを再生します。


マイコンとの接続

今回は実験なのでＳＴＡＭＰマイコン＋キャリアボードのセットにこのキットをつなぎます。接続は下の通りになってます。
ZEx5-8
キャリアボードはプログラムをＰＣから転送するのに使いますので実際にロボットに組み込むときは使わなくてもＯＫです。また、９Ｖ電池も一個でＯＫです。上の写真では電源を分岐させる部分を作るのをサボったので電池を２個つかってます。よって、実際にはｅ−メモとＳＴＡＭＰと９Ｖ電池のみの構成という非常にコンパクトなものにすることが出来ます。

ZEx5-9
秒数切り替え→STAMPのポート１へ
RECを→STAMPのポート３へ
PLAYを→STAMPのポート５へ
つないでいます。

プログラム

３秒ごとにRECとPLAYを繰り返すプログラムを組んでみました。下記の通りです。
------------------------------------
loop:

'設定（全部PLAYとRECをOFF、１６秒モード）
high 1
high 3
high 5

'切り替わるまでの待ち時間
pause 100

'RECを３秒間ON
low 3
pause 3000

'RECをOFF
high 3
pause 100

'PLAYを3秒間ON
low 5
pause 3000

'PLAYをOFF
high 5
pause 100

'繰り返し（初めに戻る）
goto loop
------------------------------------

STAMPBASICの解説は「マイコンを使ってみよう」を参照願います。
highコマンドは次にくるポートからＨｉｇｈを出力します。初めの部分はＲＥＣ、ＰＬＡＹ、秒数設定をＨｉｇｈにしています。
Ｌｏｗは指定したポートからＬｏｗを出力するので「ｌｏｗ　3」でＲＥＣ、「ｌｏｗ　5」でＰＬＡＹとなります。が、設定後、すぐにＲＥＣしようとＬｏｗにすると各チップが追いつけずに誤動作します。よって、空白の時間を設けて設定が終わるのを待ちます。ここでは「pause 100」とし、１００ｍｓ間待っています。
と、このような簡単なプログラムで音声出力が出来ました。


完成！！

今回はひじょーに楽をした実験でしたが結構つかえるものだと思います。下の写真はＳＴＡＭＰをキャリアボードから外し、電源を一個にしたところです。さらに２秒間録音し、その後録音したものを繰り返しＰＬＡＹするプログラムに組替えました。その様子は写真をクリックすると映像が出ます。ＡＶＩファイルで２ＭＢぐらいです。
ZEx5-10

2001年2月10日
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