引 言
在國內(nèi)的一些大型博物館和風(fēng)景區(qū)，已經(jīng)采用了一些語音導(dǎo)覽器，為游客提供各種解說和導(dǎo)游，大大方便了游客對博物館和風(fēng)景區(qū)歷史文化的了解。但傳統(tǒng)的語音導(dǎo)覽器功能比較單一、功耗大、成本高、數(shù)據(jù)更新復(fù)雜，游客需要手動輸入編碼才能得到相應(yīng)的播放信息，限制了語音導(dǎo)覽器的進一步推廣使用。本設(shè)計結(jié)合RFID射頻識別技術(shù)和TTS語音合成技術(shù)，提出了一種可自動識別解說對象的語音導(dǎo)覽器，并結(jié)合USB存儲技術(shù)，實現(xiàn)各種導(dǎo)覽信息的及時更新。
1 RFID技術(shù)、TTS技術(shù)及終端功能分析
RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)俗稱電子標(biāo)簽，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境中。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：標(biāo)簽(tag)，由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象；閱讀器(reader)，讀取(有時還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式；天線(anten—na)，在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。
TTS(Text To Speech，語音合成)技術(shù)解決如何將文字信息轉(zhuǎn)化為聲音信息的問題，從而變看為聽，使得人們獲取信息的方式更加豐富和自然。語音合成技術(shù)是實現(xiàn)人機語音通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，涉及聲學(xué)、語言學(xué)、數(shù)字信號處理、計算機科學(xué)等多種學(xué)科知識，是中文信息處理領(lǐng)域的一項前沿技術(shù)。
語音導(dǎo)覽終端作為便攜式終端，為確保其有足夠的能量可靠地工作，整個設(shè)計必須滿足低功耗要求。同時，通過對目前市場使用的語音導(dǎo)覽器的分析，本設(shè)計所要實現(xiàn)的語音導(dǎo)覽終端主要實現(xiàn)以下基本功能：目標(biāo)對象自動識別；導(dǎo)覽信息主動播放；USB信息更新；游覽路線顯示；服務(wù)信息查詢。
2 語音導(dǎo)覽終端硬件原理設(shè)計
語音導(dǎo)覽終端基本原理框圖如圖1所示。RFID讀頭電路將獲得的標(biāo)簽信息送到微控制器。微控制器根據(jù)標(biāo)簽信息從數(shù)據(jù)存儲器中讀取相應(yīng)的文本信息并通過串口送到TTS語音合成電路。TTS語音合成電路將文本信息轉(zhuǎn)換為語音信息，然后經(jīng)音頻放大電路放大后送到內(nèi)置喇叭或外接耳機。同時，LCD顯示屏根據(jù)標(biāo)簽信息顯示目前的游覽路線。另外，通過人機接口可以查詢一些服務(wù)信息。
2.1 EM4095 RFID讀頭電路
EM4095是RFID基站讀寫芯片，載波工作頻率為100～150 kHz，可以對EM400X、EM4050、EM4150等標(biāo)簽進行操作。采用圖2所示工作電路時，其工作頻率由以下關(guān)系式確定：
在實際應(yīng)用中，上式中的電容選擇陶瓷電容，并根據(jù)實際測試情況適當(dāng)調(diào)整電感L1的值，從而確保工作頻率為125 kHz。
2.2 XF—S3011語音合成及音頻放大電路
XF一S30ll芯片是中科大訊飛信息科技有限公司研發(fā)的一款中文語音合成芯片，將完整的語音合成系統(tǒng)完全集成到單一的處理器內(nèi)部，通過串口接收并合成任意文本。串口波特率為9600 bps，并通過RAD端口指示語音芯片目前的工作狀態(tài)(Busy/Ready)。由于XF一S3011芯片輸出的音頻信號功率比較小，為了使音頻信號有足夠的功率驅(qū)動揚聲器，需要通過LM4871電路進行功率放大，放大增益可以通過電阻R來調(diào)節(jié)。圖3和圖4是XF一S3011芯片和LM4871芯片外圍電路設(shè)計圖。