基于ＳＰＣＥ０６１Ａ的交通燈倒計(jì)時(shí)語(yǔ)音輸入輸出的設(shè)計(jì)

楊　嵐　涂小敏　王玉芬

摘 要：常見(jiàn)的語(yǔ)音控制系統(tǒng)多采用單片機(jī)和專用的語(yǔ)音處理芯片來(lái)完成,其缺點(diǎn)是語(yǔ)音處理芯片的性價(jià)比普遍不高,導(dǎo)致開(kāi)發(fā)成本高,且開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)。在深入研究凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)在語(yǔ)音處理方面的優(yōu)越性能后,設(shè)計(jì)了一套智能交通燈語(yǔ)音播報(bào)控制系統(tǒng)。給出了控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),并重點(diǎn)講述系統(tǒng)語(yǔ)音設(shè)計(jì)方案,包括語(yǔ)音輸入電路、語(yǔ)音輸出電路以及語(yǔ)音輸入和語(yǔ)音輸出的流程圖等。

關(guān)鍵詞：SPCE061A;交通燈；語(yǔ)音輸入；語(yǔ)音輸出

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-373X(2009)01-192-03

Design of Traffic Light Countdown Voice Input and Output Based on SPCE061A

YANG Lan,TU Xiaomin,WANG Yufen

(College of Information Science and Engineering,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan,430081,China)

Abstract：The designing of voice control system often uses single chip computer and voice processing chip.The shortcoming is the lower cost-effective of voice processing chip and longer development cycle.After an in-depth study on the advan-tages of voice processing of Sunplus SPCE061A,a smart traffic light voice broadcast control system is designed.The system′s design is given and the voice system′s design is focused on.Including the circuit of voice input,voice output and the flow chart of voice input,voice output.

Keywords：SPCE061A;traffic light;voice input;voice output

近年來(lái),隨著城市交通的智能化和人性化,語(yǔ)音控制技術(shù)在智能交通方面的的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中,最為常見(jiàn)的一類應(yīng)用是公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)。此類系統(tǒng)多采用單片機(jī)和專用的語(yǔ)音處理芯片來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì),其缺點(diǎn)是語(yǔ)音處理芯片性價(jià)比普遍不高,成本較高,且開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)。因此,對(duì)于更能體現(xiàn)城市智能交通管理的另一類應(yīng)用——紅綠燈倒計(jì)時(shí)語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng),則較為少見(jiàn)?；诖?采用凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)設(shè)計(jì)了智能交通燈語(yǔ)音播報(bào)控制系統(tǒng)。凌陽(yáng)SPCE061A是凌陽(yáng)科技公司研發(fā)生產(chǎn)的性價(jià)比很高的一款16位單片機(jī),不僅具有一般單片機(jī)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能,還具有高質(zhì)量的語(yǔ)音處理功能［1］。

1 交通燈控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)方案采用一個(gè)簡(jiǎn)易的交通指示燈控制系統(tǒng)來(lái)模擬一個(gè)典型的十字路口車流通行狀態(tài)。分別用1,2,3,4(表示東、南、西、北四方向)表明四個(gè)流向的主車道,用L,S,R,P分別表示各主車道的左行車道、直行車道、右行車道以及人行橫道,其實(shí)際路口交通示意圖如圖1所示。

通過(guò)分析得知,除了四個(gè)右行車道外,在同一時(shí)間,最多只能有兩個(gè)車道通行,如1L、1S通行時(shí),其他車道都會(huì)被阻斷。所以在設(shè)計(jì)紅綠燈時(shí),可以兩兩組合,共有4組(如lL-1S,2L-2S,3L-3S,4L-4S)。

交通燈控制系統(tǒng)由一套SPCE061A精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板(簡(jiǎn)稱61板)和一套交通燈模組構(gòu)成［1］。交通燈模組包括1塊驅(qū)動(dòng)電路板、4個(gè)2位倒計(jì)時(shí)LED數(shù)碼管模塊、紅綠燈LED模塊。

系統(tǒng)有兩個(gè)工作狀態(tài),正常工作狀態(tài)和通行時(shí)間設(shè)置狀態(tài)。SPCE061A是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部件,61板上有3個(gè)按鍵Key1～Key3。兩個(gè)狀態(tài)間的切換是利用Key1鍵完成的。在通行時(shí)間設(shè)置狀態(tài),按下Key1鍵開(kāi)始設(shè)置南北向紅燈時(shí)間,按下Key2鍵開(kāi)始設(shè)置南北向綠燈時(shí)間,按下Key3鍵則返回正常工作狀態(tài)。紅綠燈換色顯示時(shí)有語(yǔ)音提示,具體為：東西向綠燈→黃燈,語(yǔ)音提示：東西向開(kāi)始紅燈；東西向黃燈→紅燈,語(yǔ)音提示：30,29,…,0(程序設(shè)置通行時(shí)間為30 s,可以修改)；東西向紅燈結(jié)束之前,南北向綠燈→黃燈時(shí),有語(yǔ)音提示：南北向開(kāi)始紅燈。南北向黃燈→紅燈,語(yǔ)音提示：30,29,…,0。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如2所示。

2 系統(tǒng)語(yǔ)音設(shè)計(jì)

2.1 音頻算法概述

語(yǔ)音處理大致可以分為 A/D采樣輸入、編碼處理、存儲(chǔ)、解碼處理以及 D/A等。SPCE061A擁有強(qiáng)大的語(yǔ)音處理功能,它對(duì)上述語(yǔ)音處理流程的解決方案是：將 A/D、編碼算法、解碼算法、存儲(chǔ)及 D/A作成相應(yīng)的模塊,對(duì)于每個(gè)模塊都有其應(yīng)用程序接口 API,用戶只需了解每個(gè)模塊所要實(shí)現(xiàn)的功能及其參數(shù)的內(nèi)容,然后調(diào)用該 API 函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音處理功能［2］。

凌陽(yáng)將音頻壓縮算法封裝在SACM-lib庫(kù)中,API函數(shù)名稱及算法類型如表1所示 。

三種放音壓縮算法的音質(zhì)排序?yàn)椋篈2000＞S480＞S240。

2.2 語(yǔ)音輸入設(shè)計(jì)

語(yǔ)音輸入的基本原理是通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),編碼后存入指定的存儲(chǔ)器中。SPCE061A的A/D轉(zhuǎn)換器共有8個(gè)通道,其中有一個(gè)通道是MIC-IN輸入,它專門用于對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣。然后將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),輸入至SPCE061A的內(nèi)部前置放大電路。語(yǔ)音輸入功能主要是調(diào)用SACM_DVR模塊實(shí)現(xiàn)的,因此音頻信號(hào)的采樣頻率是8 kHz,且按照SACM_A2000算法進(jìn)行壓縮編碼,每秒占用的存儲(chǔ)空間為16 Kb/s,產(chǎn)生的語(yǔ)音數(shù)據(jù)存放在擴(kuò)展SRAM HM

圖3中：SPCE061A引腳MICP(33腳)為MIC(麥克風(fēng))的正向輸入腳；MICN(28腳)為MIC的負(fù)向輸入腳。

語(yǔ)音輸入流程圖如圖4所示。

軟件設(shè)計(jì)主要調(diào)用的API函數(shù)如下：

int SACM_DVR_Initial(0);//初始化為手動(dòng)方式

SACM_DVR_InitEncoder(RceMonitorOff);//初始化解碼器

void SACM_DVR_Encode();//獲取數(shù)據(jù)并編碼

void SACM_DVR_TestQueue();//獲取語(yǔ)音隊(duì)列狀態(tài)

int SACM_DVR_FetchQueue();//獲取編碼數(shù)據(jù)

void SACM_DVR_Stop();//停止錄音

2.3 語(yǔ)音輸出設(shè)計(jì)

語(yǔ)音輸出的基本原理是將外擴(kuò)SRAM HM

圖5中：SPCE061A引腳DAC1(21腳)為音頻輸出通道1。

語(yǔ)音輸出流程圖如圖6所示。

軟件設(shè)計(jì)主要調(diào)用的API函數(shù)如下：

void SACM_DVR_InitDecoder(DAC1);//從DAC1通道開(kāi)始解碼

void SACM_DVR_TestQueue();//獲取語(yǔ)音隊(duì)列狀態(tài)

void SACM_DVR_FillQueue(int );//填充資料到語(yǔ)音隊(duì)列,等待放音

SACM_DVR_StopDecoder();//停止解碼

void SACM_DVR_Decode();//獲取語(yǔ)音數(shù)據(jù)并譯碼,中斷播放

3 結(jié) 語(yǔ)

由于語(yǔ)音播報(bào)內(nèi)容需人為錄入,且播報(bào)時(shí)間需和倒計(jì)時(shí)時(shí)間保持一致,因此在語(yǔ)音輸入過(guò)程中需精確掌握播報(bào)時(shí)間,以便順利完成系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行。經(jīng)過(guò)多次軟、硬件調(diào)試、修正,交通燈倒計(jì)時(shí)語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)能夠完成既定功能,且在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下放音效果良好。

在此充分挖掘并利用了凌陽(yáng)SPCE061A在語(yǔ)音處理方面的優(yōu)勢(shì),完成了上述倒計(jì)時(shí)語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。考慮到實(shí)際交通環(huán)境下聲音嘈雜,可能會(huì)影響放音效果,因此,若需實(shí)際使用,需修改語(yǔ)音輸出電路,加大語(yǔ)音輸出功率。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介楊 嵐 女,1975年出生,武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,講師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。