一种嵌入式数字语音录放系统的设计
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公交车汉子显示系统前言本设计基于 ISD4004 芯片设计的公交车汉字显示报站系统,介绍了 STC89C52RC 单片机语音汉字显示控制系统,主要是通过单片机组成的应用系统来完成对语音的录制以及播放,汉字的 LED 点阵显示以及语音播放的控制,从而实现了单片机对语音汉字的控制。
在正常情况下,通过 ISD4004 对语音报站信息进行播放以及利用 LED 点阵进行相关提示汉字的显示,ISD4004 芯片采用 CMOS 技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。
芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI 或 Microwire)送入。
通过单片机对报站语音进行采集处理,同时设定相关汉字显示信息;当到站按键按下时,该系统会发出到站站名及相关语音声音,同时让 LED 点阵进行汉字提示信息的显示,报站语音以及汉字显示结束时等待下一个到站按键的触发。
1 绪论1.1 概述随着现代社会的建设,公共汽车越来越为大众所喜爱,不仅仅可以在低消费下达到目的地,同时也能很方便的省去很多的自驾麻烦。
是打工族和学生族的常用交通工具。
而随着人们使用公共汽车的普遍,车辆上一般都相当拥挤,造成许多的乘客未到站先下车或者推迟下车的情况,也加重了售票员的劳动强度。
随着信息社会的到来,单片机广泛的应用于工业控制系统、数据采集系统、自动测试系统、声学领域和微机技术等广阔的领域。
而利用单片机对语音芯片进行控制可以达到语音报站的效果。
因此,了解并掌握单片机智能控制技术工作原理及特性是非常重要的。
在一些自动语音报站系统中,广泛采用的是通过使用语音芯片进行设计电路,然后通过 MIC 录音电路以及功放电路进行语音的录制与播放,同时通过单片机对语音芯片进行选择以及功能的控制,从而完成语音报站。
但是由于传统的语音芯片的外围电路比较复杂,所以实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。
《嵌入式系统及应用》实验与课程设计指导书韩磊曹欲晓编南京工程学院前言目前,嵌入式系统已广泛地渗透到科学研究、工程建设、军事、各类产业,甚至商业、文化、艺术及人们日常生活的方方面面。
随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广,嵌入式技术的重要性日益凸显,这方面人才的需求量与日俱增,高等学校的培养任务迫在眉睫。
2004年,ACM和IEEE联合制定了新版的计算机学科的课程体系,其中一个主要的变化就是把嵌入式系统列为本科生的专业基础课,并且给出了基本的课程体系。
同时,美国卡内基梅隆大学、伯克利大学等国外高校也不断地在完善他们的嵌入式教育体系,欧盟也推出了面向欧盟高校和企业的嵌入式研究计划。
国内高校对嵌入式系统的教育教学也非常关注,嵌入式系统课程体系正在形成和完善。
《嵌入式系统及应用》是一门实践性很强的课程。
只有通过实验,才能使学生更深入地理解和掌握嵌入式系统的理论和技术。
本书根据课程的教学要求和教学实践经验,按照学生掌握知识的规律,循序渐进,由浅入深,阐述了配套实验系统的硬件平台以及软件开发平台的构建方法,编写了有助于学生理解与巩固理论知识的基本实验,提高分析问题和解决问题能力的设计性实验,以及培养创新思维和自学能力的综合性实验。
本书以武汉创维特公司的JXARM9-2410实验教学系统为嵌入式实验平台,以ADT IDE为软件开发环境。
本书共分五章:第1章介绍JXARM9-2410实验箱的硬件模块以及资源分配;第2章阐述了嵌入式系统的交叉开发模式、ADT IDE开发环境以及超级终端的使用;第3章基本实验部分让学生熟悉开发环境的使用、汇编语言编程以及操作系统的相关知识;第4章介绍驱动程序开发以及图形用户界面的设计;第5章介绍课程设计的题目及要求。
嵌入式系统技术综合全面,加上编者水平有限,编写时间仓促,书中错误和不妥之处在所难免,敬请读者批评指正。
编者目录第1章实验系统介绍 (1)1.1 概述 (1)1.2 硬件组成 (1)1.2.1 硬件模块 (1)1.2.2 硬件资源分配 (3)第2章软件开发环境搭建 (5)2.1 开发模式与工具 (5)2.1.1 开发模式 (5)2.1.2 开发工具介绍 (6)2.2 ADT IDE集成开发环境的安装 (9)2.2.1 系统配置要求 (9)2.2.2 ADT IDE安装 (9)2.3 超级终端的使用 (13)第3章基本实验 (15)3.1 ARM开发环境实验 (15)3.2 ARM汇编语言编程实验 (23)3.3 uC/OS-II移植实验 (26)3.4 uC/OS-II任务间通讯和同步实验 (32)3.5 uC/OS-II内核裁剪实验 (35)第4章设计性实验 (38)4.1 键盘驱动程序设计实验 (38)4.2 定时器设计实验 (42)4.3 GUI移植实验 (44)4.4 图形界面编程实验 (54)第5章课程设计 (59)5.1 课程设计任务安排 (59)5.1.1 目的和意义 (59)5.1.2 任务及要求 (59)5.1.3 进程安排 (59)5.1.4课程设计报告 (59)5.2 课题及设计思路 (60)第1章实验系统介绍嵌入式系统课程以武汉创维公司研发的JXARM-2410实验系统为实验平台,该实验平台功能齐全,调试方便,易于嵌入式系统入门与提高。
一种基于ISD1760的公交车语音报站系统设计摘要:设计了一种基于isd1760语音芯片的公交车语音报站演示系统。
主控芯片采用了基于首款采用arm cortex m3内核的stellaris系列中具有代表性的lm3s811,通过isd1760的独立按键模式录制语音信息,然后利用isd1760的ssi模式接口和lm3s811同步串行端口连接通信,实现语音芯片按照主控芯片发送的信息组合语音片段,让语音芯片一定逻辑播放语音提示信息。
搭建并调试了电路,结果表明,该系统能准确的进行语音报站。
abstract: bus stops speech system was designed based on isd1760. master chip adopt the stellaris texas instruments,the representative lm3s811 isd1760 independent button mode through recorded voice messages, then use the ssi model isd1760 interfaces and lm3s811 synchronous serial port to the communications, realize voice chip send information according to the main control chip vocal segments, realize the combination of voice chip certain logic broadcast audio information. build and debug the circuit, the results show that the system can accurately voice stop.关键词: lm3s811;isd1760;ssi;语音报站key words: lm3s811;isd1760;ssi;bus stops speech中图分类号:tp39 文献标识码:a 文章编号:1006-4311(2012)31-0182-020 引言随着国民经济的持续发展和各级政府对县域经济的高度关注,乡镇的城市化正在全国如火如荼地展开,基础设施得到了突飞猛进的发展。
一种嵌入式数字语音录放系统的设计
一种嵌入式数字语音录放系统的设计
随着我国经济建设的迅猛发展,公安、铁路、民航、金融等部门对语音
记录的需求不断增长。把语音生成技术应用于工业监控系统、自动应答系
统、多媒体查询系统、智能化仪表、办公自动化系统或家用电气产品中,
使它们具有语音输出功能,使之能在适当的时候用语音实时报告系统的
工作状态、警告信息、提示信息或相关的解释说明等,无疑在提高人机
通信能力、减少对错误处理的遗漏、提高系统性能、减轻人们的工作强度
等方面都有极大的好处。
数字录音系统是将现场的语音模拟信号转变为离散的数字信号,然后存
储在一定的存储介质上的一种录音方式,它也是数字语音处理技术中常用
的一种方式。采用嵌入式数字录音技术具有较高的效率和自动化程度,而
且录音时间长,并可将信息长期保存于存储介质中,同时对语音信息进
行编辑整理非常方便,并可快速查找。
数字录音系统具有PC机实现和嵌入式系统实现两种方式。使用PC机由
于其体积庞大,耗电高,造价也高,并且在某些情况下,系统的稳定
性得不到保证,所以用PC机来实现各项功能和操作,就会受到一定的
限制。而嵌入式系统则具有体积小、供电方便、造价低、稳定性高等优点,
所以得到了广泛的应用。
1
总体硬件方案
本系统采用包含有A/D与D/A电路的语音芯片来实现模拟信号和数字信
号的相互转换,而不需要再另外设计专门的A/D与D/A变换电路。在语
音信号从驻极体*进入通用单片机之前,通常应该进行信号的放大和滤波
处理,所以,应有相应的输入电路和器件;同样,在放音的时候,在
信号经过D/A变换后,也要经过滤波和放大处理,最后通过扬声器将语
音播放出来。另外,本系统还可以从外部播放设备接收已有的语言信号,
并将语音信号存储在语言芯片中,然后在播放时将语音信号直接传送到
外部功放设备以达到更大输出功率,从而加强了本系统的兼容性、可扩展
性和嵌入性。其系统总体结构。
图1系统总体结构框图
为了实现更多的功能,本系统加入了其他外围硬件设备,其扩展功能模
块及系统总体结构框图。本系统扩展有两个可选的液晶显示器
LCD1602
和LCD12864,而最终采用的LCD1602液晶显示器的特点是体积小,
功耗低,具有背光功能,采用通用接口芯片,兼容性高。
时钟芯片DS1302则是具有串行输入输出高性能的通用时钟芯片。测温芯
片DS1820体积小,并可用数据线供电,同时具有独特的单线口(只需一
个接口引脚即可通讯)是其最大特点。存储器AT24C02,采用串口通讯
技术,可三位寻址。系统中的红外接收放大头可接收通用遥控器的命令,
用于实现短距离控制和数据采集功能。
2
软件设计
系统软件主要用于控制和协调单片机及外部设备,是无需用户干预的各
种程序的集合,它的主要功能是调度、监控和维护系统;负责管理系统
中各种独立的硬件,使得它们可以协调工作。
系统软件可使使用者或其他系统将其当作一个整体而不需要顾及到底层
每个硬件是如何工作的。
下面介绍本系统的软件设计。
2.1
系统主程序
系统功能的实现依赖于软硬件的协同工作。
软件开发工作可由单片机控制软件来实现。它能实现录/放音、中断放音、
停止录音、读取参数等功能。
单片机控制软件采用循环查询方式,即各种操作都有一个按键控制,系
统会循环检查按键值(SW1~SW6),若发现某按键置0,即执行相应的操
作,若有按键同时置0,则按照程序的顺序先后执行。图2所示是本系
统的主程序流程图。
图2主程序流程图
2.2
中断子程序
在单片机工作的同时,不论是录音还是放音,系统都要完成三个过程的
处理,其目的是提高系统的处理能力。中断程序是在微观上的顺序执行,
但在宏观上是并行执行的。
软件程序首先是初始化,即进行开中断准备工作。然后是定时器开始定
时中断,即在单片机运行一个机器周期后,片内中断存储器自动加1,直
至存储器溢出后,中断标志位置1,单片机在下一个机器周期里响应中
断子程序,最后,中断子程序结束,返回中断前的主程序继续运行,程
序又开始等待下一次中断。循环中断子程序的工作流程。
图3循环中断处理子程序流程图
2.3
录音和放音子程序
录音初始化首先会通过查找系统参数找到录音区的空白块和空白页的起
始地址,语音文件的数据就从该地址开始存储;同时读出最大录音时间
和长度,这两个参数是用来自行停止录音的。
当没有收到录音结束的命令时,如超过最大时间或长度,录音即自行停
止。读出这两个参数后,先打开控制A/D变换速率的定时器,然后再打
开A/D变换操作。图4所示是录音子程序流程图。
录音结束后,首先停止当前操作,然后语音芯片掉电待命;最后返回
主程序继续运行。
放音初始化主要是根据输入语音文件所在起始块的地址,从指定地址开
始发出放音命令,接着再发送从当前地址开始的放音命令直到播完
(EOM)
或存储器末尾为止(OVF);若按下STOP键,则可直接停止放音并返回
主程序。其放音子程序流程图。
图4录音子程序流程图图5放音子程序流程图。
3PCB
板设计
电路图设计完成后,即可进行PCB板的制作。本项目中用
Protel99SE
软件进行版图绘制,设计中充分考虑了电磁兼容等问题。图6所示是本系
统的PCB的制作版图。
图6PCB的制作版图
4
结束语
为满足高端用户的需求,本系统的硬件还可以进行升级,也可选用其他
的40脚直插的单片机AT89C52、AT89S52、AT89C53、AT89S53、
STC89S51、STC89S52、STC89S53
等;对于现今的语音芯片而言
ISD4003、ISD4004
都是可选的;升级存储器也是本系统的一个亮点,
系统可使原有2K字节的存储器升级为4KB、8KB、64KB、128KB,甚
至还可以达到几兆的特定容量。所有可替换的元件都具有较好的兼容性,
可满足各类场合下的应用要求。