一种智能语音抢答器简要设计

目录第一章系统开发平台与方案选择111开发平台1111软件平台KEIL1112硬件平台STM32F103RBT6112方案选择1121系统图设计1122控制芯片的选择2第二章系统总体设计221硬件模块的设计2211SYN6658语音模块的设计2212发声模块喇叭的设计3213键盘模块的设计422软件程序设计4221系统流程图4222语音模块流程图6第三章系统实物图731STM32F103RBT6732SYN6658语音模块7第四章系统调试841软件调试842硬件调试8第五章心得体会及总结8参考文献9第一章系统开发平台与方案选择11开发平台111软件平台KEILKEILC51是美国KEILSOFTWARE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，KEILC51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。112硬件平台STM32F103RBT6STM32F103RBT6属于STM32103XB增强型系列。使用高性能的ARMCORTEXM332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。12方案选择121系统图设计122控制芯片的选择方案一STC89C52STC89C52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STM32F103RBT6STM32F103RBT6属于STM32103XB增强型系列。使用高性能的ARMCORTEXM332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21硬件模块的设计211SYN6658语音模块的设计1SYN66SYN6658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。212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05W8欧的喇叭，故采用如图所示的喇叭。213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。22软件程序设计221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222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31STM32F103RBT632SYN6658语音模块第四章系统调试41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。42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2