智能語音播報(bào)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)詳解 —電路圖天天讀（229）

　　射頻識(shí)別作為一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別新技術(shù)，近年來得到了迅速的發(fā)展并逐步走向成熟。其原理是基于無線射頻信號(hào)的傳輸特性，進(jìn)行非接觸式自動(dòng)識(shí)別，從而自動(dòng)識(shí)別被標(biāo)識(shí)對象，獲取對應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換。最常見的識(shí)別方法是一個(gè)串行存儲(chǔ)號(hào)碼識(shí)別一個(gè)人或物體。在此介紹一種基于 RFID和單片機(jī)技術(shù)的智能語音播報(bào)系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于旅游景點(diǎn)自助導(dǎo)游、博物館自助講解、公交車站自動(dòng)報(bào)站等場合。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)由兩大部分組成：RFID電子標(biāo)簽和智能終端。RFID電子標(biāo)簽內(nèi)部由RFID晶片和外界線圈組成，每張電子標(biāo)簽有唯一的ID號(hào)。智能終端主要包括AT89S52單片機(jī)、最小系統(tǒng)電路、RFID讀卡器、語音模塊等。其中語音模塊由WT588D語音芯片、編程器和用于語音下載、編程、模式設(shè)置的上位機(jī)軟件WT588D VioceChip組成。系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

　　智能終端在有效讀取范圍內(nèi)檢測到RFID電子標(biāo)簽時(shí)，產(chǎn)生串行中斷，單片機(jī)通過RXD引腳讀取并存儲(chǔ)電子標(biāo)簽ID值，然后查詢與讀取的ID號(hào)對應(yīng)的語音地址，單片機(jī)通過一線串口控制模式控制語音模塊完成對應(yīng)語音信息的準(zhǔn)確播報(bào)。

　　RFID讀卡器模塊DM-S28140

　　本系統(tǒng)采用中科鷗鵬公司的串口通信版DM—S28140讀卡器模塊實(shí)現(xiàn)RFID電子標(biāo)簽的ID值的讀取。DM-S28140讀卡器具有低功耗被動(dòng)讀取RFID標(biāo)簽、串口通信、波特率為2 400 bps、輸入使能允許軟件啟用或禁用等特點(diǎn)?？梢宰x取EM4100無源只讀系列125 kHz標(biāo)簽卡，每個(gè)標(biāo)簽包含一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符，由RFID讀卡器讀取后，通過串行接口傳輸。

　　讀卡原理

　　當(dāng)RFID讀卡器工作時(shí)，讀卡器的控制電路將電流注入線圈，產(chǎn)生低頻電磁場。若RFID電子標(biāo)簽放置在有效讀取范圍內(nèi)（10 cm內(nèi)），電子標(biāo)簽的線圈就會(huì)感應(yīng)低頻電磁場，共振耦合產(chǎn)生電流，供給其晶片足夠的電源，在充分的電源供應(yīng)下，晶片就可以將內(nèi)存中唯一的ID信號(hào)轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)，傳送給讀卡器。只要有充分的電源，電子標(biāo)簽就會(huì)持續(xù)不斷地發(fā)送ID值。

　　硬件連接

　　RFID讀卡器串行接口版本可以與微控制器僅用4個(gè)信號(hào)（VCC、/ENABLE、SOUT、GND）互連。讀卡器外觀及引腳功能如圖2所示。其中，SOU T連接到AT89S52的P3.0（RXD）引腳實(shí)現(xiàn)串口通信，使能引腳/ENABLE由P3.2控制。

　　AT89S52與WT588D的連接如圖3所示。選擇AT89S52 P1.4引腳連接AT89S52 RESET控制復(fù)位信號(hào)，AT89S52的P1.5引腳連接P03作為數(shù)據(jù)輸出端，選擇PWM音頻輸出方式，PWM引腳接至揚(yáng)聲器。

　　通信協(xié)議

　　當(dāng)RFID射頻識(shí)別卡開始工作時(shí)，且RFID標(biāo)簽放置在有效讀取的范圍內(nèi)，唯一的ID以12位ASCII字符串方式發(fā)送給主機(jī)，如圖所示。

　　其中，起始位和停止位有助于識(shí)別一個(gè)正確的接收信息串，中間10位是實(shí)際標(biāo)簽唯一ID號(hào)。

　　語音模塊

　　語音模塊包括16個(gè)引腳的語音芯片WT588D、一個(gè)對語音模塊進(jìn)行語音下載的編程器和上位機(jī)軟件Vioce Chip。WT588D語音芯片是一款可重復(fù)擦除燒寫的語音單片機(jī)芯片。表1為各個(gè)引腳的功能描述。圖5為一線串口控制模式時(shí)序及電平占空比示意圖。配套WT588D VioceChip上位機(jī)操作軟件可隨意更換WT588D語音單片機(jī)芯片的任何一種控制模式，把信息下載到SPI-Flash上即可，可控制220個(gè)語音地址，每個(gè)地址位能加載組合128段語音。支持DAC/PWM兩種輸出方式，PWM輸出可直接推動(dòng)0.5W/8Ω揚(yáng)聲器。支持加載WAV，音頻格式，以及 MP3控制模式、按鍵控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式。本系統(tǒng)采用一線串口控制模式接收待合成的文本，直接合成為語音輸出。

　　一線串口只通過一條數(shù)據(jù)通信線控制時(shí)序，依照電平占空比不同來代表不同的數(shù)據(jù)位。先拉低RESET復(fù)位信號(hào)5 ms，然后置于高電平等待17 ms，再將數(shù)據(jù)信號(hào)拉低5 ms，最后發(fā)送數(shù)據(jù)。高電平與低電平數(shù)據(jù)占空比為1：3，代表數(shù)據(jù)位0;高電平與低電平數(shù)據(jù)位占空比為3：1，代表數(shù)據(jù)位1。高電平在前，低電平在后。

　　編輯點(diǎn)評(píng)：本文使用AT89S52單片機(jī)、DM-S28140讀卡器和WT588D語音模塊，配合RFID電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)了智能語音播報(bào)系統(tǒng)。實(shí)踐證明，此方案可行并且可靠，可用于旅游景點(diǎn)自助導(dǎo)游、博物館的自助講解、公交車站智能報(bào)站等場合，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
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