如何设计汽车检测中的语音合成器？.doc

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1、如何设计汽车检测中的语音合成器？　　汽车数量的急剧增加，加大了汽车检测工作的工作量。汽车检测中，检测人员要用眼浏览并判定许多屏幕上的信息，并做出判断。调查研究发现，检测人员的耳未发挥出应有的功能，而用语音的形式告知检测人员的检测结果，可减轻检测人员的工作负担，汽车检测线语音合成器就是为此目的研制的。　　1主要技术指标　　1.1语音合成器输出语音信号要求　　（1）输出语音信号特征　　语音合成器输出语音信号特征为，语速：3～4字／秒；信噪比：20dB；频率：300～3000Hz，公输出大约90句话语。　　（2）输出语音信号参数　　电压幅值：3V（带负载，

2、有效值）;　　输出阻抗：《50Ω;负载阻抗：600Ω。　　2结构及工作原理　　2.1结构　　汽车检测中语音合成器为一独立的智能语音合成块，配有标准串行口供测试及与主处理机通讯，与主处理机连接关系如图1。　　　　2.2工作原理　　当语音合成器加电时，首先要做初始化、自测试工作等。　　当主处理机要求输出语音时，通过RS232接口把命令字传送给语音合成器，语音合成器响应中断后，进入中断服务程序，完成读取命令字、清除命令字等任务，然后返回，按读取的命令字报出对应的语音。　　3设计与实现　　3.1设计思想　　针对语音合成器特定需要，音质要求高，词汇量小等特点，

3、语音合成拟采用波形编码技术，这种方法相对简单、易行，合成的语音质量好。合成器的工作任务量较为有限，CPU可选用价格低廉，工作可靠，便于开发，应用面极广的8031单片微处理机芯片，编码芯片选用TCM2916，它是一种电话编码/解码芯片，内有放大滤波电路，可对输入语音，输出语音进行滤波处理，用它合成的语音音质好，清晰自然。　　3.2主要功能部分的设计与实现　　3.2.1功能　　语音合成器是一独立的功能块。当主处理机用RS232口告知语音合成器有语音输出要求时，语音合成器的CPU从相应的串口数据寄存器读取信息，并进行判断，按要求产生输出语句。　　3.2.2

4、硬件配置　　语音合成器硬件配置如下：　　CPU芯片：M8031;时钟频率：11.059MHz;　　程序存储器：8K×8b;数据存储器：64K×8b;　　“看门狗”定时器;一个RS232串行口;　　两个外部中断INT0，INT1;语音编码U律编码。　　3.2.3语音合成器的设计实现考虑　　语音合成块负责着语音的重构工作，下面说明设计实现的一些问题。　　（1）语音合成　　语音合成包括有限词汇的合成和无限词汇的合成。实现语音合成有两种方法，一种是采用波形编码技术进行合成；另一种是采用声码技术合成。前者能高质量地重建语音，很适于合成音质要求好，词

5、汇量不太大的系统，特别是军用特定系统。它的缺点是占用的存贮量大，但随着存储器芯片集成度的大大提高及价格的下降，这个问题并不那么明显，目前的应用已发挥了很好的社会效益。后者包括三种实现方法，即线性预测参数合成法，共振峰合成方法，发音器官参数合成法。由于这些技术在实验中很难找到精确描述声道参数的模型，因而合成的语音质量较差，它的优点是所需的存贮量小，当要合成无限词汇量系统时必须采用这种技术。目前，民用市场有许多这方面的芯片，如用TI公司语音合成芯片TMS5220构成的有限词汇量的系统，由于要求的存储量小，相对语音质量高而得到广泛的应用。针对飞控系统语音合

6、成器特定需要：音质要求高，词汇量小等特点，语音合成采用波形编码技术实现，并选词组为存贮基元。　　（2）CPU的选择考虑　　语音合成器的主要任务是实时地响应主处理机送来的命令字，并把固化在语音参数存储器的语音参数按命令字进行解码回放，因此对CPU要求有一定的中断处理及控制能力，8031单片机可胜任这一工作。8031单片机具有功能强、外围接口丰富、指令控制能力强、价格低廉、工作稳定可靠等特点，能够实时处理该项任务，因此，语音合成器CPU选8031。　　其主要性能如下：　　·最高时钟频率：12MHz　　·片内128×8bitRAM　　·片外128k×8bi

7、t存储器　　·32位I／O口　　·两个16位定时器／计数器　　·两个外部中断INT0，INT1　　·串行口　　·低功耗：150mW　　（3）语音参数的解码　　语音芯片承担着语音的重构工作，从量化理论得知，对PCM编码，要达到电话质量，编码需11bit的量化位数，而采用μ律PCM编码，只需7bit的量化位数，本设计中我们选用TCM2916，为一μ律PCM编码芯片，量化位数为8bit，因此可满足语音合成器要求，其主要特点如下：　　·μ律PCM编码技术　　·内部放大滤波电路，通带频率：200Hz～3.4kHz　　·低功耗：140mW　　·串行PCM编码I／

8、O　　·易于与单片机接口　　3.2.4参数存贮器　　参数存贮器用来固化语音参数，按给定的检测输出语句（大约8