基于TTS模块的超声波障碍物检测语音播报系统设计
1.3 XF-S4240语音合成模块及其电路设计
①XF-S4240语音合成模块简介
语音合成技术,简称TTS(Text To Speech)技术,用于解决如何将文字信息转化为声音信息,从而使得人们获取信息的方式更加丰富和自然。语音合成技术在国内外发展迅速,在我国,语音合成技术的研究也已逐步从理论向研制开发方面发展,其应用领域十分广泛,技术也日趋成熟。目前,在嵌入式应用领域,最具代表性的有:科大汛飞XF-S4240和XF-S4041CN及宇音天下的SYN6288。
本系统中选用的语音合成模块为科大讯飞的XF—S4240嵌入式中文语音合成模块。该模块支持GB2312、GBK、BIG5及UNICODE四种内码格式的中文文本,同时提供英文字母的合成,支持男/女声发音,并可灵活地调节语速、语调及音量。
②XF—S42401通讯方式
XF—S4240支持异步串口(UART)、SPI和I2C通讯方式,允许发送数据的最大长度为1K字节。
串口通讯模式:波特率:9600 bps(默认值),起始位:1bit,数据位:8 bits,停止位:1 bit,校验:无。
SPI通汛模式:采用4线全双工同步串行通讯接口,工作在Slave方式,若SPI通讯接口使用SSEL选择使能信号,则可同时挂接多个设备。
I2C通讯模式:采用标准I2C总线接口,工作在Slave方式,在I2C总线上也可同时挂接多个设备。
③XF-S4240控制命令
XF—S4240提供了多种语音合成控制命令,如:合成命令、停止合成命令、暂停合成命令、恢复合成命令;通过状态查询命令可查询当前模块的工作状态;而休眠命令则可置模块于休眠方式以降低功耗。针对上位机发出的不同控制命令帧,XF—S4240模块会向上位机回送单字节的反馈信息。此外,通过模块输出引脚RDY/BSY的电平变化,借助硬件电路也可识别模块当前的工作状态。
④语音合成电路设计
语音合成系统设计如图2所示。语音模块借助SPI接口与单片机连接,由硬件RDY引脚指示模块的工作状态,与单片机的INT1引脚相连。当该引脚处于低电平时,表明板卡处于空闲状态,可接收进一步的命令。音频功放电路则采用LM368音频放大器,输出端可直接驱动扬声器。
1.4 其它模块电路设计
①LCD显示电路
本设计中使用一片1602字符形LCD模块作为系统的显示输出,提供操作指示及距离信息的显示功能,参见图2。
②按键接口电路
本设计中使用若干按键作为系统操作的输入接口,可供用户选择相关信息进行显示或设置内部信号变换的标度参数,参见图2。
③电源处理电路
本设计中电源使用4.2 V锂电池供电,以方便便携式应用。而XF-S4240还需采用3.3 V供电,为此选用AMS1117—3.3V LDO器件实现电源变换,因篇幅所限,此部分电路略去。
2 软件系统设计
系统主程序框图参见图5。程序首先对单片机各IO端口、中断系统、定时器等外部设备进行初始化,随后进人工作循环。依次周期性通过超声发送换能器发送超声脉冲信号,并通过超声接收换能器探测经障碍物反射的回波信号,同时通过DS18B20测量环境温度,以实现对超声传播速度的实时补偿,从而确定目标障碍物距离。之后更新LCD显示,并将相关信息送TTS模块以语音方式播报,最后读取用户按键信息,完成相关功能操作。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/192822.htm
语音合成程序的框图则如图6所示。单片机首先判别语音合成模块是否处于就绪状态,若是,则依次发送帧头、字节总数、语音合成命令码、语音合成格式控制码及待合成文本,语音模块将随后依所设命令完成TTS转换。
3 结束语
本系统将超声波传感器、智能TTS语音合成功能有机结合,为非接触式距离测量及相关应用提供了一种新的模式。系统价格适中、结构紧凑,功能强大,有着良好的实用价值。文中对系统各个部分的硬件电路和软件实现进行了详述,本系统的设计思想及技巧还可为其它相关产品的设计制作提供借鉴。
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