一种智能语音抢答器简要设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除 目 录第一章：系统开发平台与方案选择11.1开发平台11.1.1软件平台：keil11.1.2硬件平台：STM32F103RBT611.2方案选择11.2.1系统图设计11.2.2控制芯片的选择2第二章：系统总体设计22.1硬件模块的设计22.1.1 SYN6658语音模块的设计22.1.2发声模块：喇叭的设计32.1.3键盘模块的设计42.2软件程序设计42.2.1系统流程图42.2.2语音模块流程图6第三章：系统实物图73.1 STM32F103RBT673.2 SYN6658语音模块7第四章：系统调试84.1软件调试84.2硬件调试8第五章：心得体会及总结8参考文献9精品文档第一章：系统开发平台与方案选择1.1开发平台1.1.1软件平台：keilKeil C51是美国Keil software 公司推出的51系列兼容单片机C语言软件开发的一款产品。C语言在结构上、可读上、功能上、可维护性上相对于汇编有很明显的优势。Keil中包含C编译器、宏汇编、库管理、仿真调试器等的完整开发方案，通过uVision将这些模块组合起来。在生成目标代码方面，Keil C51的效率非常高，汇编代码由大多数语句生成，其语言组合结构紧凑，并且易于理解。在开发中型、大型软件时可以更好的体现高级语言的优势。在使用C语言编程，或者即使不使用C语言而仅仅使用汇编语言来编程，Keil的集成环境简单、仿真调试工具强大，在操作时这些优点会令工作效率提高，并可高效完成。1.1.2硬件平台：STM32F103RBT6 STM32F103RBT6属于STM32103xB增强型系列。使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器（高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM），丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和1个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C接口和SPI接口、3个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。1.2方案选择1.2.1系统图设计1.2.2控制芯片的选择方案一：STC89C52 STC89C52的寻址空间比较大，它的寻址范围达64KB，这个数值对于单片机控制来说算是比较大的了5。同时它的处理功能强大，中央处理单元中集成了专用的寄存器部分，转移指令、硬件的计算和布尔处理器以及各种逻辑运算，都给我们的应用提供了很大的方便。在工作频率范围方面，STC89C52为0到40MHz，相当于普通8051的0到80MHz，且它在实际工作频率上，更是可达48MHz，在目前看来这个速度应该算是比较快的了。方案二：STM32F103RBT6 STM32F103RBT6属于STM32103xB增强型系列。使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz.其内置高速闪存达128KB。综上所述，因为语音模块需要写入大量的数据，要求大容量的flash。所以选择方案二作为本次设计的控制芯片。第二章：系统总体设计2.1硬件模块的设计2.1.1 SYN6658语音模块的设计1. SYN66SYN6658语音芯片简介是北京宇音天下科技有限公司于 2012 年最新推出的一款性/价比更高， 效果更自然的一款高端语音合成芯片。 公司最新推出的 SYN6658 语音合成芯片，继承了 OSYNO6188 和 SYN6288 语音芯片的优秀特点：小尺寸贴片封装、硬件接口简单、低功耗、音色清亮圆润、极高的性/价比；除此之外，SYN6658 在识别文本/数字/字符串更智能、更准确，语音合成自然度上升了一个大的台阶。SYN6658 语音合成效果和智能化程度达到了质的飞跃，是一款真正面向高端行业应用领域的中文语音合成芯片。SYN6658 语音合成芯片的诞生，将推动 TTS 语音合成技术的行业应用走向更深入、更广泛！2. 芯片工作原理图 从上图可以看出：SYN6658 通过 UART 接口或 SPI 接口通讯方式，接收待合成的文本数据，实现文本到语音（或 TTS 语音）的转换。2.1.2发声模块：喇叭的设计1. 发声原理喇叭其实是一种电能转换成声音的一种转换设备，当不同的电子能量传至线圈时，线圈产生一种能量与磁铁的磁场互动，这种互动造成纸盘振动，因为电子能量随时变化，喇叭的线圈会往前或往后运动，因此喇叭的纸盘就会跟着运动，这此动作使空气的疏密程度产生变化而产生声音。2. 喇叭的选择因语音模块的功放输出端可以直接驱动0.5W8欧的喇叭，故采用如图所示的喇叭。2.1.3键盘模块的设计1. 工作原理：该单元的原理利用按键被按下的时候对应的端口被拉低，这时检测端口的电平即可判断按键是否被按下。2. 注意事项：但是由于按键是机械器件，按下或松开都有机械抖动，抖动时间大概是10ms。所以要有个延时10ms用于按键去抖。2.2软件程序设计2.2.1系统流程图 开 始 欢迎词，提示选手进入抢答环节主持人按下控制按钮，系统随机语音出题后，并提示选手开始抢答按键扫描出首先按下抢答按钮的选手，并语音提示选手的号码结束语抢答环节结束YN 结 束2.2.2语音模块流程图 开 始Stm32通过串口2发送数据给SYN6658SYN6658接收数据并且对数据进行语音合成 驱动喇叭发声 结 束第三章：系统实物图3.1 STM32F103RBT63.2 SYN6658语音模块第四章：系统调试4.1软件调试1. 串口数据发送的不对，后来用jlink仿真的时候查出少了一个命令字；2. 数据发送正确后，语音模块就是没有发声。原来是芯片的控制信号没有正确赋 值；3. 喇叭发声了，但是内容还没有全部讲出来就执行下一个程序。Stm32的时钟频率高达72MHz，语音芯片还没有完全合成就进入了下一个程序。加了延时程序解决了问题。4.2硬件调试主要是对SYN6658芯片在焊接的过程中，出现了虚焊的情况，造成电路不稳定。后来经过重新焊接后，调试成功。第五章：心得体会及总结本次综合实训设计了一个具有语音随机出题、语音报号、抢答自锁功能的语音抢答器。设计理念得益于公交车的报站系统。每到一个站台，司机按下控制按钮，这时就会语音播报当前的站台提示乘客做好下车的准备。所以我想可以把语音的功能挪用到知识竞赛、文体活动当中的抢答器里。这样，就可以省去主持人读题的麻烦。目前市面上还未出现这样的抢答器，那么这款抢答器必然会有其广阔的应用前景。这是我用自学的STM32F103RBT6设计的一个智能语音抢答器的项目。在做项目的过程中，我不仅要对项目的整体做规划，还要对各个功能模块做分析。使我有了系统层次上的认识。还掌握了keil、jlink的使用，了解了一些软件调试、硬件仿真的方法。让我对整个嵌入式开发有了进一步的理解。非常感谢这次电子综合实训。不过，我觉得这款抢答器还有几个需要改进的地方。比如，如何扩展FLASH的容量以便存储更大的题库，如何提高SYN6658语音合成的效率等。随着科技的不断进步，我相信这些功能将不断完善。参考文献1谭浩强C程序设计M清华大学出版社 20092徐爱钧单片机原理及应用基于Proteus虚拟仿真技术M机械工业出版社 20103蒙博宇 ST