基于TTS模塊的超聲波障礙物檢測語音播報系統(tǒng)設計
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1．3 XF-S4240語音合成模塊及其電路設計
①XF-S4240語音合成模塊簡介
語音合成技術，簡稱TTS(Text To Speech)技術，用于解決如何將文字信息轉化為聲音信息，從而使得人們獲取信息的方式更加豐富和自然。語音合成技術在國內外發(fā)展迅速，在我國，語音合成技術的研究也已逐步從理論向研制開發(fā)方面發(fā)展，其應用領域十分廣泛，技術也日趨成熟。目前，在嵌入式應用領域，最具代表性的有：科大汛飛XF-S4240和XF-S4041CN及宇音天下的SYN6288。
本系統(tǒng)中選用的語音合成模塊為科大訊飛的XF—S4240嵌入式中文語音合成模塊。該模塊支持GB2312、GBK、BIG5及UNICODE四種內碼格式的中文文本，同時提供英文字母的合成，支持男／女聲發(fā)音，并可靈活地調節(jié)語速、語調及音量。
②XF—S42401通訊方式
XF—S4240支持異步串口(UART)、SPI和I2C通訊方式，允許發(fā)送數(shù)據的最大長度為1K字節(jié)。
串口通訊模式：波特率：9600 bps(默認值)，起始位：1bit，數(shù)據位：8 bits，停止位：1 bit，校驗：無。
SPI通汛模式：采用4線全雙工同步串行通訊接口，工作在Slave方式，若SPI通訊接口使用SSEL選擇使能信號，則可同時掛接多個設備。
I2C通訊模式：采用標準I2C總線接口，工作在Slave方式，在I2C總線上也可同時掛接多個設備。
③XF-S4240控制命令
XF—S4240提供了多種語音合成控制命令，如：合成命令、停止合成命令、暫停合成命令、恢復合成命令；通過狀態(tài)查詢命令可查詢當前模塊的工作狀態(tài)；而休眠命令則可置模塊于休眠方式以降低功耗。針對上位機發(fā)出的不同控制命令幀，XF—S4240模塊會向上位機回送單字節(jié)的反饋信息。此外，通過模塊輸出引腳RDY／BSY的電平變化，借助硬件電路也可識別模塊當前的工作狀態(tài)。
④語音合成電路設計
語音合成系統(tǒng)設計如圖2所示。語音模塊借助SPI接口與單片機連接，由硬件RDY引腳指示模塊的工作狀態(tài)，與單片機的INT1引腳相連。當該引腳處于低電平時，表明板卡處于空閑狀態(tài)，可接收進一步的命令。音頻功放電路則采用LM368音頻放大器，輸出端可直接驅動揚聲器。
1．4 其它模塊電路設計
①LCD顯示電路
本設計中使用一片1602字符形LCD模塊作為系統(tǒng)的顯示輸出，提供操作指示及距離信息的顯示功能，參見圖2。
②按鍵接口電路
本設計中使用若干按鍵作為系統(tǒng)操作的輸入接口，可供用戶選擇相關信息進行顯示或設置內部信號變換的標度參數(shù)，參見圖2。
③電源處理電路
本設計中電源使用4．2 V鋰電池供電，以方便便攜式應用。而XF-S4240還需采用3．3 V供電，為此選用AMS1117—3．3V LDO器件實現(xiàn)電源變換，因篇幅所限，此部分電路略去。
2 軟件系統(tǒng)設計
系統(tǒng)主程序框圖參見圖5。程序首先對單片機各IO端口、中斷系統(tǒng)、定時器等外部設備進行初始化，隨后進人工作循環(huán)。依次周期性通過超聲發(fā)送換能器發(fā)送超聲脈沖信號，并通過超聲接收換能器探測經障礙物反射的回波信號，同時通過DS18B20測量環(huán)境溫度，以實現(xiàn)對超聲傳播速度的實時補償，從而確定目標障礙物距離。之后更新LCD顯示，并將相關信息送TTS模塊以語音方式播報，最后讀取用戶按鍵信息，完成相關功能操作。本文引用地址：http://m.ptau.cn/article/192822.htm
語音合成程序的框圖則如圖6所示。單片機首先判別語音合成模塊是否處于就緒狀態(tài)，若是，則依次發(fā)送幀頭、字節(jié)總數(shù)、語音合成命令碼、語音合成格式控制碼及待合成文本，語音模塊將隨后依所設命令完成TTS轉換。
3 結束語
本系統(tǒng)將超聲波傳感器、智能TTS語音合成功能有機結合，為非接觸式距離測量及相關應用提供了一種新的模式。系統(tǒng)價格適中、結構緊湊，功能強大，有著良好的實用價值。文中對系統(tǒng)各個部分的硬件電路和軟件實現(xiàn)進行了詳述，本系統(tǒng)的設計思想及技巧還可為其它相關產品的設計制作提供借鑒。
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