基于ＳＰＣＥ０６１Ａ的交通灯倒计时语音输入输出的设计

杨　岚　涂小敏　王玉芬

摘 要：常见的语音控制系统多采用单片机和专用的语音处理芯片来完成,其缺点是语音处理芯片的性价比普遍不高,导致开发成本高,且开发周期较长。在深入研究凌阳SPCE061A单片机在语音处理方面的优越性能后,设计了一套智能交通灯语音播报控制系统。给出了控制系统方案设计,并重点讲述系统语音设计方案,包括语音输入电路、语音输出电路以及语音输入和语音输出的流程图等。

关键词：SPCE061A;交通灯；语音输入；语音输出

中图分类号：TP368.1 文献标识码：B

文章编号：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

近年来,随着城市交通的智能化和人性化,语音控制技术在智能交通方面的的应用越来越广泛。其中,最为常见的一类应用是公交车语音报站系统。此类系统多采用单片机和专用的语音处理芯片来进行开发设计,其缺点是语音处理芯片性价比普遍不高,成本较高,且开发周期较长。因此,对于更能体现城市智能交通管理的另一类应用——红绿灯倒计时语音播报系统,则较为少见。基于此,采用凌阳SPCE061A单片机设计了智能交通灯语音播报控制系统。凌阳SPCE061A是凌阳科技公司研发生产的性价比很高的一款16位单片机,不仅具有一般单片机的强大数据处理功能,还具有高质量的语音处理功能［1］。

1 交通灯控制系统方案设计

该设计方案采用一个简易的交通指示灯控制系统来模拟一个典型的十字路口车流通行状态。分别用1,2,3,4(表示东、南、西、北四方向)表明四个流向的主车道,用L,S,R,P分别表示各主车道的左行车道、直行车道、右行车道以及人行横道,其实际路口交通示意图如图1所示。

通过分析得知,除了四个右行车道外,在同一时间,最多只能有两个车道通行,如1L、1S通行时,其他车道都会被阻断。所以在设计红绿灯时,可以两两组合,共有4组(如lL-1S,2L-2S,3L-3S,4L-4S)。

交通灯控制系统由一套SPCE061A精简开发板(简称61板)和一套交通灯模组构成［1］。交通灯模组包括1块驱动电路板、4个2位倒计时LED数码管模块、红绿灯LED模块。

系统有两个工作状态,正常工作状态和通行时间设置状态。SPCE061A是整个系统的核心控制部件,61板上有3个按键Key1～Key3。两个状态间的切换是利用Key1键完成的。在通行时间设置状态,按下Key1键开始设置南北向红灯时间,按下Key2键开始设置南北向绿灯时间,按下Key3键则返回正常工作状态。红绿灯换色显示时有语音提示,具体为：东西向绿灯→黄灯,语音提示：东西向开始红灯；东西向黄灯→红灯,语音提示：30,29,…,0(程序设置通行时间为30 s,可以修改)；东西向红灯结束之前,南北向绿灯→黄灯时,有语音提示：南北向开始红灯。南北向黄灯→红灯,语音提示：30,29,…,0。

系统设计框图如2所示。

2 系统语音设计

2.1 音频算法概述

语音处理大致可以分为 A/D采样输入、编码处理、存储、解码处理以及 D/A等。SPCE061A拥有强大的语音处理功能,它对上述语音处理流程的解决方案是：将 A/D、编码算法、解码算法、存储及 D/A作成相应的模块,对于每个模块都有其应用程序接口 API,用户只需了解每个模块所要实现的功能及其参数的内容,然后调用该 API 函数即可实现语音处理功能［2］。

凌阳将音频压缩算法封装在SACM-lib库中,API函数名称及算法类型如表1所示 。

三种放音压缩算法的音质排序为：A2000＞S480＞S240。

2.2 语音输入设计

语音输入的基本原理是通过A/D转换器将语音信号转换成数字信号,编码后存入指定的存储器中。SPCE061A的A/D转换器共有8个通道,其中有一个通道是MIC-IN输入,它专门用于对语音信号进行采样。然后将采样信号转换成电信号,输入至SPCE061A的内部前置放大电路。语音输入功能主要是调用SACM_DVR模块实现的,因此音频信号的采样频率是8 kHz,且按照SACM_A2000算法进行压缩编码,每秒占用的存储空间为16 Kb/s,产生的语音数据存放在扩展SRAM HM

图3中：SPCE061A引脚MICP(33脚)为MIC(麦克风)的正向输入脚；MICN(28脚)为MIC的负向输入脚。

语音输入流程图如图4所示。

软件设计主要调用的API函数如下：

int SACM_DVR_Initial(0);//初始化为手动方式

SACM_DVR_InitEncoder(RceMonitorOff);//初始化解码器

void SACM_DVR_Encode();//获取数据并编码

void SACM_DVR_TestQueue();//获取语音队列状态

int SACM_DVR_FetchQueue();//获取编码数据

void SACM_DVR_Stop();//停止录音

2.3 语音输出设计

语音输出的基本原理是将外扩SRAM HM

图5中：SPCE061A引脚DAC1(21脚)为音频输出通道1。

语音输出流程图如图6所示。

软件设计主要调用的API函数如下：

void SACM_DVR_InitDecoder(DAC1);//从DAC1通道开始解码

void SACM_DVR_TestQueue();//获取语音队列状态

void SACM_DVR_FillQueue(int );//填充资料到语音队列,等待放音

SACM_DVR_StopDecoder();//停止解码

void SACM_DVR_Decode();//获取语音数据并译码,中断播放

3 结 语

由于语音播报内容需人为录入,且播报时间需和倒计时时间保持一致,因此在语音输入过程中需精确掌握播报时间,以便顺利完成系统调试和运行。经过多次软、硬件调试、修正,交通灯倒计时语音播报系统能够完成既定功能,且在实验室环境下放音效果良好。

在此充分挖掘并利用了凌阳SPCE061A在语音处理方面的优势,完成了上述倒计时语音播报系统的设计。考虑到实际交通环境下声音嘈杂,可能会影响放音效果,因此,若需实际使用,需修改语音输出电路,加大语音输出功率。

参考文献

［1］罗亚飞.凌阳16位单片机应用基础［M］.北京：北京航空航天大学出版社,2003.

［2］杜刚.16位单片机原理及应用(凌阳系列)［M］.北京：中国电力出版社,2007.

［3］陈开,杨岚.基于SPCE061的语音提示交通灯控制系统的设计［J］.现代电子技术,2008,31(2)：4-6.

［4］黄涛,胡宾.基于SPCE061A单片机的非特定人语音识别设计［J］.微计算机信息,2006,22(32)：19-20.

［5］文环明,张艳.基于SPCE061A的电子语音播报称重系统［J］.电脑开发与应用,2007(12)：37-39.

［6］陈娟.SPCE061A单片机的髋作用力测试仪设计［J］.国外电子元器件,2006(8)：41-43.

作者简介杨 岚 女,1975年出生,武汉科技大学信息科学与工程学院,讲师。研究方向为计算机应用。