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基于WT588D语音提示系统设计
作者:广州唯创电子有限公司    发布于:2016-02-17 16:04:25    文字:【】【】【
摘要:日常生活中语音提示系统应用十分广泛,从儿童玩具到智能仪器仪表,许多产品借助语音反馈信息,本文以WT588D语音芯片为核心,设计了一种语音播报系统,完成测量数据的实时播报。

 

1 引言 

随着科学技术的发展和电子设备智能化程度的提高, 日常生活中的语音提示系统应用十分广泛,从儿童玩具到智能仪器仪表,许多产品借助语音反馈信息,提高产品的趣味性和实用性,给使用者带来便利。本文以WT588D语音芯片和AT89S51单片机为核心,设计了一种语音播报系统,完成测量数据的实时播报。 

2 语音芯片WT588D简介 

WT588D语音芯片是广州唯创电子有限公司联合台湾华邦公司共同研发出来的一款具有51单片机内核和语音电路于一体的可编辑语音芯片,又可称为语音单片机。WT588D有DIP18、SSOP20和LQFP32共3种封装,以适用于各种不同系统。 

WT588D支持6~22 kHz采样率的音频加载,芯片内嵌DSP告诉音频处理器,内置13 bit数模(D/A)转换器,以及l2 bit的PWM输出,将加载的音频音质完整无损地展现出来,PWM输出可直接推动0.5 W/8Ω 扬声器,简化应用电路。用DAC输出外接大功率放大器,满足需要较大输出功率的场合应用。 

WT588D支持多种模式的控制,有MP3控制模式、按键控制模式、按键组合控制模式、并口控制模式、一线串口控制模式、三线串口控制模式。在一些简单的应用系统中,无需使用单片机控制,就可以独立完成相应的语音播放功能。WT588D让语音芯片不再为控制方式而寻找合适的外围单片机电路,高度集成的单片机技术足以取代复杂的外同控制电路。 

通过内置或外挂大容量的SPI—Flash存储器(支持2~64Mbit),使得语音系统最大能存储2149 s长度的语音数据(64Mbif6 kHz采样速率),通过按键或单片机控制,可控制的语音地址位能达到220个,每个地址位中能加载可组合语音为128段语音,满足用户大部分的应用需求。WT588D按键控制DAC输m (接功效)应用电路见图1。 

WT588D语音芯片配套的WT588D VoieeChip软件操作界面简单,编辑控制模式、添加删除语音都不需要编写任何程序,即使没有接触过该软件的人,也能在短时间内掌握。 

WT588D语音芯片下位机编程丁具(烧写器)与其他类型的语音编程器相比,价格低廉,通过配套软件,仅需经过“编辑语音工程一下载一测试”流程,就可完成语音的编辑下载工作,使用方法简单方便。 

为方便开发人员快速开发应用系统,广州唯创电子有限公司还将WT588D和外置的SPI—Flash集成在一起, 推出WTW一16P电路模块。WTW一16P采用WT588D一20SS作为核心控制电路,WTW一16P内部包含了WT588D一20SS外嗣所需的SPI—Flash、震荡电路、复位电路。外部只需要接上电源、控制端以及扬声器(PWM输出模式)或者功放(DAC输出模式) 

  

就能正常工作,WTW~16P模块内部电路如图2所示。 

  

3 WT588D语音芯片应用流程 

应用WT588D语音芯片时,首先在个人计算机上录制需要的语音数据,为了取得较好的音质,可以用较高的采样速率,并应用专业的音频处理软件(如CoolEdit、Goldwave等),采集语音数据并进行相应的处理。WT588D支持的音频格式为WAV,支持的采样速率有6 kHz、8 kHz、10 kHz、12 kHz、14 kHz、18 kHz、20 kHz、22 kHz。 

利用厂家提供的WT588D VoiceChip软件,装载处理好的语音数据,在软件中设置好WT588D的控制模式,通过专用的下载器把数据下载到存储器rf1 ’WT588D在读到存储器中的数据后,就可以进行相关的控制。开发WT588D语音芯片的应用流程如图3所示。 

  

4 语音提示系统 

语音提示电路主要由单片机控制电路和语音控制电路2个部分组成,语音芯片设置成 线半[1J控制模式,单片机和WT588D的接【1采用串行方式,只用4条数据线,以节省单片机的资源。 

4.1 硬件电路设计 

控制用单片机选用AT89S51,该单片机不具备SP1接口,故利用单片机3条普通的IO端口线模拟三线串口总线时序与WT588D语音芯片连接,控制语音芯片播放。片选信号ss由单片机的P1.1提供,单片机AT89S5l的串行口工作于同步移位寄存器方式,时钟信号由TXD (P3.1)输出至WF588D的串行时钟输入端,数据由RXD (P3.O)输出,另用一条端口线连接语音芯片的6号管脚,该管脚是WT588D的BUSY信号输出,通过厂家提供的VoiceChip软件设置,可使该管脚在播放语音期间为低电平或高电平,通过柃测陔引脚电平的变化,可以得知当前语音段播放的状况。输出采用PWM模式,从语音芯片的l0和12管脚引出,直接推动一个0.5W/8 Ω扬声器系统硬件电路如图4所示。 

  

4.2 芯片设置和语音数据加载 

WT588D语音芯片的设置和语音数据的加载是利用厂家提供的VoiceChip配套软件,通过该软件能完成WT588D语音芯片/模块的各种编程工作,对WT588D语音芯片/模块各种控制模式程序的写入、语音的替换和组合、音频输出模式的设置等。 

WT588D中共有220个语音地址,每个地址里面最多可以组合85段语音,也可以在各语音段之间插入静音。多个地址使用同一个语音,以及插入静音都不会占用存储器空间,只有音频装载区的语音数据,才占用存储器的空间。 

每个地址可以组合多段语音是WT588D具有的独特优点,在一些播放固定的语音场合,例如在公交车报站系统中,公交车停靠的站点相对阎定,播放的语音也基本相似,只是各个站名不同而已。如果将所有的语音完整地存放进存储器中,需要配备较大容量的存储器,增加了系统造价。如果分段录制,会增加软件、硬件的复杂程度。 

4.3 语音播放控制软件设计 

单片机与语音芯片通过三线串LI进行通信, 线串口控制模式由3条通信线组成,分别是片选CS、数据DATA、时钟CLK,时序仿照标准SPI通信方式。通过三线串口可以实现语音芯片命令控制、语音播放。通过串口直接送语音地址信号就可以播放存储在相应地址的语音段。WT588D内部语音地址对应关系见表1,WT588D的控制命令见表2。 

  

在播放一些数字语音时,数字语音的不特定性,有时还需要数字的单位,如587.56,播放的语音为:五百八十七点五六,程序中需要将数字分解,同时在相应的地方添加数字的单位,单片机通过检测语音芯片的BUSY信号,判断本段语音是否播放完毕,实现连续播放语音的功能,语音播放流程如图5。 

  

以下程序为带单位播放数字语音的C语言程序,数字0~10的语音存放在WT588D的00H~OAH地址中,其后依次存放“百” “千” “万”的语音。 

void Read— Num(unsigned int d) 

{ 

unsigned int len,i,jS=0; 

unsigned int voice[12]={0,0,13,0,12,0,1 1,0,10,0,0,0}; 

i~d>9 9991 //确定数字大小 

len = 5: 

else if(d>999) 

len = 4: 

else if(d>99) 

len = 3: 

else if(d>9) 

len = 2: 

lell= 1: 

voice[0]= len; 

for(i=len;i>0:i--1 

{ 

voice[9-js 2]=d% 10; 

d = d/10; 

js++; 

) 

for(i=(1 1-voice[0] 2);i<=9;i++) 

//字和单位 

{ 

if(voiee[0]==1) 

Play(voice[9]); 

 

//数字分解 

//从高位开始读数 

//调用语音播放函 

else if((voiee[i1==0)&& (voice[i+21==O)) 

i= i++: 

else if(voice[i]==0) 

{ 

Play(voiee[il); 

i++: 

} 

else 

Play(voiee[i]); 

} 

} 

5 结语 

WT588D相比其他常见的语音芯片,性价比较高,能提供多种控制方式供选择,给系统设计带来较大的灵活性。 

WT588D语音芯片在实际应用中应注意以下几点。 

(1)模块上的VCC端输入电源电压的范嗣严格控制在DC2.8~3.5 V最好用稳压模块给WT588D模块供电。 

(2)在PCB板布线时,语音芯片VDD端的l0Ω 电阻和其后面的105电容,务必靠近WT588D芯片的VDD引脚附近,否则有可能出现语音只播放几秒钟就停止的情况。 

(3)PWM输出时,PWM+/PWM一端引脚禁止直接接地,PWM+/PWM一两端直接短路或者电容到地,以及电阻到地。否则,容易造成音质失真,甚至引起WT588D芯片或者模块烧坏。如需外接功放对WT588D输出的音频进行放大,切不可直接将PWM输出,可选择DAC模式输出再接入功率放大器。 

根据本文所述原理设计和制作的语音提示系统结构简单,使用方便,音质优美,经长时间运行试验,在多个应用系统中使用效果良好。

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