基于STM32语音播报器设计

文/杨烜韬

（江西农业大学 江西省南昌市 330045）

嵌入式系统是一种完全嵌入受控器件内部，发挥特定的应用的计算机系统。根据当前的计算机技术的发展进程，嵌入式系统主要发挥着控制、监督或是辅助设备、机器等作用。同通用计算机软件不同，嵌入式系统通常情况下具有更高的精准性和定义性人物，因此能够对他进行事先的任务下达等工作。与此同时在语音电路迅猛发展的当前时期，各行业都需要利用语音接口来作为输出口，实现对机器设备运行状态、运行结果、提示操作、故障预警等播报。同时作为输入口，实现完成语音记录、语音识别，达到进一步提高生产和服务质量效率的目标。因此基于STM32单片机展开对语音播报器的设计，其功能能够不断完善，节约生产成本，并且实现大批量生产。能够大大推动现代化社会发展。

1 基于STM32语音播报器的设计原理

1.1 基于STM32语音播报器的介绍

语音播报器在我国具有广泛的应用市场，但是市面上存在的语音播报器具有功能单一，操作困难，失误率高且性价比不高等问题，因此实现对语音播报器的功能的开发设计，对于推动社会进步具有重要意义。STM32微处理器具有较高的数独处理的内核系统，拥有6-64kb的存储器功能。拥有休眠、停止、待机三种低功耗模式，且能够实现jtag接口，支持各种形式的外设链接。整体上具有是一种兼容性高、数据处理速度高且处理容量大，能够实现数据独立处理的微处理控制器。在STM32微处理器为控制核心展开的语音播报器功能设计要求实现串口控制的插卡，拥有充足的电源，能够提高语音播报的准确率的智能化的语音播报器。

1.2 基于STM32语音播报器的系统组成分析

当前导入嵌入式控制器目的就是为了提高其数据识别以及处理的效率，从而改变传统的语音播报器单一的僵化的功能模式。因此在该控制核心下，语音播报器中拥有：主控制器、超声波探测器模块（能够实现障碍物等的探测，并且发出语音警告）；语音播报模块（该模块将会实现语音提示以及语音控制）；图像识别模块（在工业生产中，其能够展开对一些生产流程识别管理）；gps模块实现导航，以及电源模块。具体的语音播报器系统如图1所示。语音播报器在其中发挥着承上启下链接全局的作用。因此要求能够在实现对数字信息转换存储，在放音时能够根据软件实现模拟量的播放。如，公共站台的播报等。

2 基于STM32语音播报器设计分析

系统各模块设计分析：

上述提到基于STM32的语音播报器在功能上将会呈现多样化发展，因此需要各个模块都能够同协同发展。主要要设计的模块与

图1：基于STM32语音播报器的系统框架

图2：语音芯片串口参数设置

控制器、超声波模块设计、图像识别模块设计、gps导航模块设计以及电源电路设计。这些功能都要能够同语音播报模块相连接，进行数据的共享对接。

2.1 控制器设计

主要就是采用STM32互联型系列控制器，这一型号产品强化了音频方面的性能，对于语音播报器的设计奠定良好的基础。在该系统中，其通过先进的锁相环机制，让I2S级别的音频也可以实现通信，并且能够对接外部的存储器，实现对该控制器中的音频信号的读取、解码以及信号输出。同样地在微控制器上还可以注入新的设备芯片，使其能够在语音播放上具有外放、显示等功能。

2.2 超声波模块设计

该模块的设计让语音播放器功能更加智能化、人性化发展。如，在一些门铃的语音播报器中会导入超声波模块设计，由 STM32控制超声波电路发射出特定频率的电波，当经过障碍物的时候，这些电波会被反射回去，由超声波系统中再次回收信号并且进行信号处理，从而提出反应，进行语音播报。

2.3 双向语音播报模块设计

语音播报器采用的是MY1690-16S语音芯片，该语音芯片主要是一款由串口控制的插卡MP3芯片，能够同时支持MP3、WAV格式双解码，模块最大支持32G TF卡，也可外接U盘或USB数据线连接电脑更换SD卡音频文件，支持 FAT16、FAT32 文件系统，最大支持 32G TF卡和32G 的U盘。支持 UART异步串口控制:支持播放、暂停、上下曲、音量加减、选曲播放、插播等。拥有ADKEY功能，通过电阻选择可实现标准MP3功能的5按键控制和其他功能。同时可直接连接耳机，或者外接功放功能的语音芯片。该芯片在语音播报方面功能丰富，操作简单，因此在高级玩具、工业控制领域（工业、控制设备语音播报）、智能交通系统中的收费站、停车场以及车内语音提醒中应用，同时还在广告宣传行业、安防行业以及医疗电子行业中都被应用。该语音芯片的串口控制协议主要是采用异步串口接口实现的，为3.3V TTL电平接口。可通过MAX3232芯片转换成RS232电平或者通过 USB 转TTL模块与PC通讯进行调试。通讯数据格式是:起始位:1位;数据位:8位;奇偶位:无;停止位:1位。有USB转TTL模块与MY1690-12P的连接图，使用电脑串口调试助手，需要正确设置串口的参数。与此同时，还插入LM4871单声道桥式驱动的音频功率放大器，防止外界干扰情况下，语音播报器能够随之进行音频的音量调整，满足实际的生产生活所需。在LM4871具有自带便携设备能量的特点，当语音播报器需要收音的时候，STM32微控制器能够发挥自身的寄存器的作用，将所收录进来的录音地址登记和存储进来。最后将该模块软件制作成芯片同 STM32单片机硬件链接在一起，之后就可以将带有这些模块功能的单片机接口到所需要的显示器中，完成语音播报和识别。语音芯片串口参数设置如图2所示。

2.4 图像识别模块

该模块主要是由摄像头、数据存储器以及图像数据处理器组成的。通过主控制器驱动摄像头进行图像数据采集，将数据存储器中的图像数据进行处理，利用整个电源电路实现对每一个摄像机舵的旋转移动，实现不同角度的拍摄。

2.5 电源电路

电源电路是实现整个STM32微控制器下语音播报器运行的重要动力，由于整个语音播报器的相关模块较多，运行起来需要较高的功耗，因此在该系统设计中，采用的芯片都是低电压工作芯片。特别是在语音播报器中可以实现外部输出音频功能，因此其所采用的电流都是DC3.5V-5.5V之间的。

2.6 GPS导航模块设计

该系统采用的是GPS25-LVS接收模块，该模块是目前市面上应用最为广泛的gps接收处理板，其主要是由天线、变频器、信号通道、数字信息处理、串口通信接口和电源组成。具有定位快、准、工作时长稳定且持久，具有良好抗干扰性等特点。因此在STM32微控制器中使用，其能够联合语音播报系统模块，让播报定位的语音更加精准。如图3所示。

3 基于STM32语音播报器设计的应用测试

在完成对对新的软件系统的开发设计之后，要求能够进行后期的系统测试，当前测试基于STM32的语音播报器的各个模块，要求能够从外部干扰、语音识别、GPS定位、以及资源信息处理等多个方面进行测试，确保各个模块都能够同语音播报器模块进行兼容，在各行业中都发挥具体的作用。也使得基于STM32语音播报器具有更高的经济适用性。而随着智能技术的发展，语音播报器未来不单单是进行语音的识别，其更可能同文字、数字等其他的信息结合起来共同出现，因此 STM32语音播报器设计为未来提供思路以及无限可能。如图4所示。

图3

图4

4 结束语

综上所述，随着信息社会的发展，不论是生活中的24小时无人便利店，还是智能家居或是工业生产中所需要的工业机器人，工业自动化设备。其都需要安装语音播报器。因此设计一款兼容性高，功能齐全，能耗较低的语音播报器是社会各阶层普遍关注的重点。当前基于STM32单片机语音播报器，其能够依托于STM32作为控制核心，通过对语音播报模块设计，达到语音录入，进行超声波探测，图像识别等最后实现语音提示。该系统设计具有较高的稳定性，接口相对简单，因此具有较高的市场推广应用的意义。