語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)在兒童玩具、計(jì)算器、學(xué)習(xí)機(jī)、迎賓器、公交報(bào)站以及智能儀器儀表等設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。以往的語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)中通常采用ISD系列的語(yǔ)音模塊，其缺點(diǎn)是價(jià)格較高，電路設(shè)計(jì)較復(fù)雜，控制方式不夠靈活，且常常因?yàn)樵诰€錄音會(huì)引入很強(qiáng)的噪聲，嚴(yán)重影響放音效果。而本文使用的WT588D模塊性價(jià)比較高，存儲(chǔ)容量大，使用專用下載軟件能夠在線燒寫音頻文件，操作極其方便，并支持6 kS/s～20 kS/s采樣率的音頻加載，可以無損展現(xiàn)音頻信息。

1 WT588D模塊簡(jiǎn)介
    WT588D模塊是廣州創(chuàng)科有限公司與臺(tái)灣華邦公司共同研發(fā)的集單片機(jī)、語(yǔ)音電路、SPI-Flash存儲(chǔ)器于一體的可編程語(yǔ)音系統(tǒng)。該語(yǔ)音系統(tǒng)支持6 kS/s~22 kS/s采樣頻率的音頻，具有220個(gè)可控制的語(yǔ)音地址，且每個(gè)地址還可以分成128段管理。配合WT-APP上位機(jī)操作系統(tǒng)軟件和專用的USB下載器,可以隨意設(shè)置系統(tǒng)的控制方式、語(yǔ)音地址和分段信息,支持語(yǔ)音信息在線燒錄。
    WT588D模塊支持MP3控制模式、按鍵控制模式、并口模式、一線串口模式及三線SPI模式。模塊內(nèi)部集成了DSP高速音頻處理器，內(nèi)置13 bit數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及12 bit PWM輸出方式，可以無損地展現(xiàn)音頻信息。PWM輸出方式可以直接驅(qū)動(dòng)0.5 W/8 Ω揚(yáng)聲器，無需額外的驅(qū)動(dòng)電路[1]。
2 語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 語(yǔ)音文件的提取
    語(yǔ)音文件的提取有2種常用方法：(1)從錄制的文件中提取;(2)利用文字轉(zhuǎn)語(yǔ)音軟件提取。
    從錄制的文件中提取語(yǔ)音的步驟為：首先通過錄音軟件或通過手機(jī)錄制wav格式的音頻文件(例如包括0~9、時(shí)、分、秒等信息)，然后打開GoldWave音頻編輯軟件,在原始wav格式文件中找到要截取的語(yǔ)音段，通過鼠標(biāo)選擇復(fù)制粘貼到新文件中即可。在該軟件中還可以對(duì)音頻進(jìn)行合并、降噪、濾波等特效處理。
    利用SoundToWav文字轉(zhuǎn)語(yǔ)音軟件，使得音頻文件提取更方便。該軟件利用TTS（Text To Speech）即語(yǔ)音合成技術(shù)，可以將任意文字轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音文件。為了得到較好的音質(zhì)，采用了ChineseMandarinVoice語(yǔ)音引擎，該引擎的中文女聲音色較好,基本接近真人發(fā)聲水平。在SoundToWav軟件中選擇該語(yǔ)音引擎并選中按行分割文件方式，輸入要轉(zhuǎn)換的文字信息，點(diǎn)擊轉(zhuǎn)換即可生成音頻文件。
    以上兩種方法中，第一種方法的真人錄制語(yǔ)音更自然生動(dòng)更具有感染力，但容易引入噪聲干擾，音效相對(duì)較差些。而文字轉(zhuǎn)語(yǔ)音噪聲低、語(yǔ)音清晰、音質(zhì)好、操作方便，但是由于采用的是TTS語(yǔ)音合成方式，聲音缺少飽滿，缺乏真人的朗讀效果。
2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    本文選擇了WT588D模塊的SPI三線連接方式。為說明對(duì)語(yǔ)音模塊的控制過程，以完成播報(bào)當(dāng)前按鍵次數(shù)的功能為例。圖1為系統(tǒng)框圖，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、一個(gè)獨(dú)立按鍵、WT588D語(yǔ)音模塊和與其配套使用的下載接口。在設(shè)計(jì)中，需要先通過WT588D VoiceChip上位機(jī)軟件，將已經(jīng)提取的音頻文件下載到SPI-Flash存儲(chǔ)器的相應(yīng)地址段，并記錄好地址與語(yǔ)音的對(duì)照表，方便放音時(shí)進(jìn)行地址調(diào)用。圖2為系統(tǒng)電路圖，由于語(yǔ)音模塊供電的特殊要求，通過AMS1117模塊完成5 V~3 V的電壓轉(zhuǎn)換；通過PWM直接驅(qū)動(dòng)方式連接0.5 W/8 Ω揚(yáng)聲器；通過發(fā)光二極管觀察語(yǔ)音芯片的忙信號(hào)狀態(tài)；單片機(jī)采用獨(dú)立按鍵方式。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    三線串口控制模式由片選CS、時(shí)鐘SCK和數(shù)據(jù)DATA組成，時(shí)序仿照標(biāo)準(zhǔn)SPI通信方式[2]，具體時(shí)序如圖3所示。

    采用上位機(jī)軟件對(duì)SPI-Flash存儲(chǔ)器25PXX燒寫語(yǔ)音程序時(shí)，選擇三線串口控制模式。語(yǔ)音模塊的P01口被定義為DATA數(shù)據(jù)口，P02為CS片選口，P03為CLK時(shí)鐘口，單片機(jī)通過3個(gè)控制口對(duì)WT588D語(yǔ)音模塊進(jìn)行控制。三線串口控制模式下其他的I/O口均無效。P17端為BUSY忙信號(hào)輸出端，可設(shè)置為播放狀態(tài)LED點(diǎn)亮和播放狀態(tài)LED熄滅。SPI-Flash存儲(chǔ)器25PXX的電壓范圍要保證在2.8 V～3. 5 V之間，VDD-SIM為WT588D語(yǔ)音芯片的串口電源管理輸入端，將25PXX的VCC連接到此端，可自動(dòng)平衡WT588D與25PXX之間的串口電壓。PWM輸出端禁止接電容到地或直接接地，系統(tǒng)工作為VDD=5 V,VCC=3.3 V。
    基于SPI通信時(shí)序[3-4]編寫如下通信子函數(shù)，根據(jù)參數(shù)address的值可以播放對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音段(注意傳數(shù)時(shí)低位在前)。
void send_adr(unsigned  char  address)
{  
        unsigned  char  i;
        RESET=0;
        delay1ms(3);
        RESET=1;
        delay1ms(17);                                            /* 17ms*/
        CS=0;
        delay1ms(2);
        for(i=0;i<8;i++)
         {
           SCLK=0;
           If(address&1)                  /* low post before high*/
            DATA=1;
           else
            DATA=0;
           address >>=1;
           delay1us(50);
           SCLK=1;
           delay1us(50);
            }
        CS=1;
}
     主函數(shù)完成對(duì)獨(dú)立按鍵的掃描過程，其中delay1ms（10）的作用為延時(shí)去抖動(dòng)，key_mark為鍵標(biāo)志，可以實(shí)現(xiàn)按鍵的一次響應(yīng)[5]。

void main(void)
{
      while(1)
      {
             if(!set&&!key_mark)
         {
                delay1ms(10);
            if(!set)
            {
                  key();
                  key_mark=1;
        }    
    }
    else if(set)
        key_mark=0;
}
    按鍵響應(yīng)函數(shù)key（）可實(shí)現(xiàn)，每次有鍵按下后，計(jì)數(shù)變量n++一次，通過對(duì)n值判斷進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。當(dāng)n為10以內(nèi)數(shù)字時(shí)，直接播放n號(hào)段的語(yǔ)音；當(dāng)n介于10~20之間時(shí)，先播放&lsquo;10&rsquo;的語(yǔ)音再播放個(gè)位的語(yǔ)音；當(dāng)n介于20~100之間時(shí)，先播放十位數(shù)字的語(yǔ)音，再播放&lsquo;10&rsquo;的語(yǔ)音，最后播放個(gè)位的語(yǔ)音。
    void key()
　        { n++;                            //Number keys
　        if(n<11)
                  send_adr(n);      
        else if(n>10&n<20)
        {            
            send_adr(10);                  //the voice of ten
            while(!BUSY);           //waiting for BUSY=1
            if(n%10)
              send_adr(n%10);                         // units&prime;digit
    }
    else
    {
            send_adr(n/10);                      // tens&prime;digit
        while(!BUSY);
            send_adr(10);
        while(!BUSY);
        if(n%10)
            send_adr(n%10);
    }
    while(!BUSY);      
}  
    本文以單片機(jī)為控制核心，詳細(xì)描述了使用WT588D模塊播報(bào)語(yǔ)音信息的具體實(shí)現(xiàn)過程，包括語(yǔ)音文件提取、硬件電路設(shè)計(jì)、通信協(xié)議分析、按鍵掃描、語(yǔ)音播報(bào)地址拆分等部分。與采用ISD系列語(yǔ)音芯片相比，WT588D模塊的性價(jià)比較高，音質(zhì)較好，易于分段管理，能夠提供豐富的工作方式，給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了較大的靈活性。本系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、音質(zhì)優(yōu)美、成本低廉、功能擴(kuò)展方便，可以作為基于WT588D模塊設(shè)計(jì)的模板應(yīng)用到多個(gè)相關(guān)領(lǐng)域，并依據(jù)本文稍加修改即可進(jìn)行功能擴(kuò)展。
參考文獻(xiàn)
[1] 廣州市唯創(chuàng)科技有限公司.WT588D08/16使用資料[EB/OL]. [2011-07-22] http://www.w1999c.com/UploadFiles/2011311155241593.pdf.
[2] 徐博,郭秋敏.基于SPI協(xié)議的音頻流解碼系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化,2011,34(1):45-49.
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[4] 裘有斌,張國(guó)忠,陳豐偉,等.基于ISD4004的家庭語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子制作,2008,16(2):40-42.
[5] 王春武,李巖,孟祥英,等.C51中對(duì)按鍵的處理方法[J].吉林師范大學(xué),2007(4):86-87.