智能触发语音播报系统设计

智能触发语音播报系统设计

孙世星 商俊燕 宋 洁

（常州工业职业技术学院，江苏 常州 213000）

摘 要：技术实现智能播报功能，为展厅、旅游业的用户带来全新体验；获取用户数据来分析用户关注的内容，促进展厅、旅游业等行业发展。

关键词：智能触发；语音播报；系统设计

1 引言

随机社会和科技技术的不断发展，博物馆、文化馆、陈列馆、企业文化宣传馆、科技馆、旅游区展馆、历史馆、人文发展馆、纪念馆、城市建设成就馆等展厅越来越受重视，展厅里除了通过文字、图片、文物、大屏视频宣传等设备来展示，有时还需要工作人员来进行讲解。然而工作人员的讲解内容有很多重复内容，为了降低人力成本、提高重复使用率，迫切需要设计一套高效、现代化和智能的语音播报系统：当有人进入到展厅某个位置时，自动播放相关语音，提高用户的体验感。

目前市场上使用的语音播报装置主要是通过二维码和RFID技术实现，通过扫码观看讲解不适用于人流量大的时候，可能导致人流拥挤，引发事故。而使用RFID技术成本较高，需要使用多张射频卡，无法进行同时检测运动和静止的人体，系统误播放率较高等问题。

本文设计了一种智能出触发系统，利用人体红外辐射能量产生无线电信号，该信号被热释电红外传感器捕获，经过数据比对和分析处理确定参观者位置，该装置根据参观者位置播放预先录制好的内容完成展厅的导览及讲解。

2 智能语音播报系统硬件设计

该系统通过红外热释电传感器，检测到人体接近信号后触发语音播报，构成智能语音触发装置硬件设计。

根据游客身体的裸露部分向外辐射红外线，位于不同位置的热释电传感器采集到红外辐射能量，传感器输出模拟电信号，经过信号处理电路的滤波和放大，将处理后的模拟信号输入AD转换电路转换成数字信号输出到主控板，主控板的CPU利用预设的算法计算处理后得到参观者具体位置；采用多点热释电传感器检测，判断参观者进入讲解区以及离开讲解区的状态，进行智能讲解。

智能语音播报系统硬件电路主要由以下3个部分组成：感应触发电路、语音播报电路和音频功放电路。

2.1 感应触发电路

感应触发电路采用RD624红外热释电传感器，通过BISS0001芯片进行电平变换并输出给单片机进行人体范围检测的判定识别。识别范围可达5米至10米。其电路图如图1所示。

图1 感应触发电路图

RD624红外热释电传感器，利用温度变化的特征来探测红外线的辐射， 采用双灵敏元互补的方法抑制温度变化产生的干扰，提高

了传感器的工作稳定性。该传感器具有灵敏度高、信噪比优； 对温度变化具有高稳定性； 抗干扰能力强（ 如振动，射频干扰等）等特点。

BISS0001芯片一款高性能的传感信号处理集成电路。静态电流极小，配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式的热释电红外传感器。其特点是CMOS工艺、数模混合、具有的高输入阻抗运算放大器、内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰、内部设有延迟时间定时器和封锁时间定时器、采用16脚DIP封装。BISS0001引脚图如图2所示。

图2 BISS0001引脚图

2.2 语音播报电路

当用户进入到展厅与展示屏幕相距在1米之内时，红外热释电感应下，即可触发语音芯片语音播报。本电路采用专用语音芯片AC1082，它一款支持MP3、WAV格式硬解码方案的单芯片，SOP16封装，最高支持320kbs的MP3文件解码播放，芯片可以通过软件实现外接U盘和TF卡，以及收音和遥控功能，支持标准的windows推荐的FAT和FAT32格式的文件系统。通过合成语音烧录进入芯片，由单片机输出模拟量信号，控制播放语音的片段。语音播报电路图如图3所示。

图3 语音播报电路图

2.3 音频功放电路

音频功放电路主要完成语音信号的放大。驱动扬声器进行对语音的扩音播放。音频功放电路采用的NS8002芯片，是一款AB类桥式输出音频功率放大器。其应用电路简单，只需极少数外围器件。输出不需要外接耦合电容或上举电容和缓冲网络；SOP8封装，更适合用于便携系统； NS8002可以通过控制进入低功耗关断模式，从

而减少功耗；增益带宽积高达2.5M， 并且单位增益稳定。通过配置外围电阻可以调整放大器的电压增益，应用方便。音频功放电路如图4所示。

（下转第127页）

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《装备维修技术》2021年第17期

流100mA。可选择电流通道的采样电阻为1Ω，放大电路的放大倍数设置为16倍，根据EN50463标准规定需要检测的电流值最小为额定电流的1%，即次边电流-1mA ~ +1mA，最大值为额定电流的1.2倍，即次边电流-120mA ~ +120mA，因此信号在ADC管脚处的电压范围为16mV ~ +1.92V. 采样电阻精度0.01%，误差为eR=100mA*1Ω*0.01%*16=160uV，可得电流通道的误差为：e = （38+160）uv/16mv*100%=1.2375%

t系统的各种功能的实现主要是通过调用具体的子程序。

在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又便于添加各项功能。程序可分为信号采集、信号转换、数据处理、能耗计算、数据存储、数据传输、时钟校准等。

在程序开始之前，首先要进行程序的初始化，根据硬件电路的要求，将各硬件电路置于其规定的状态；根据需要，对MVB模块、数据处理模块、采集模块等设置工作状态，预置初值等。

（2）

由于直流系统中的能耗在定义上为功率对时间的积分，W=

3 结 论

本文提出一种轨道交通列车能耗大数据采集设计方案，以软硬件设计角度阐述了轨道交通列车能耗大数据采集系统总体设计方案，对车载能耗计量装置和地面车辆能耗管理装置中的数据采集传感器、数据记录及处理模块和数据存储模块等几方面设计思路进行了研究，有助于降低列车用电能耗，挖掘潜能，具有迫切的实际意义。

∫uidt。

02.3数据存储模块

能耗记录仪数据存储器采用32位寄存器，采用浮点运算，保留小数点后两位，根据计算，最大存储值不小于42949672.96。按照每分钟存储一条能耗数据，需4个字节，30年需要MB空间。能耗记录仪采用256MBFLASH存储芯片满足能耗累计要求。

能耗计量装置存储数据使用外扩FLASH芯片，在数据读写过程中可进行校验来判断数据准确性以及芯片的工作状态。采用智能ADC采集芯片，具备自诊断功能，芯片与CPU进行实时通信，判断其芯片工作状态。

2.4主程序设计

软件设计部分主要包括信号采集、信号转换、数据处理、能耗计算、数据存储、数据传输、时钟校准等[3]。当系统上电后，对系统内部设备进行自检，并记录系统日志。系统的软件设计采用C语言，对CPU进行编程实现各项功能。程序是在Linux环境下编译的，主程序主要起到一个导向和决策功能，决定什么时候系统该做什么。

参考文献：

[1]盖正民，张伟，杨永耀. 轨道交通能源管理数据挖掘[A]. 中国智能交通协会.第十二届中国智能交通年会大会论文集[C].中国智能交通协会：中国智能交通协会，2017：10.

[2]朱龙佳.地铁供电系统节能降耗技术应用的探讨[J].电气化铁道，2019，30（03）：75-78.

作者简介：

王军春（1984-）男，汉，陕西宝鸡人，工程师，本科学士，信号处理及市场开发。

（上接第125页）

图4 音频功放电路图

3 智能语音播报系统软件设计

智能语音播报系统软件设计，主要是嵌入式软件设计。采用增强型51单片机，判断红外热释电传感器输入状态，进行语音播报控制输出，软件流程图如图5所示：

主程序主程序系统初始化系统初始化语音播报软件设计，事先写入语音片段，根据检测热释电传感器的状态，进行有选择的播放语音片段，当热释电判断到有人进入区域，进行播报展厅解说语音，当热释电判断到人离开信号，播放欢送语音。

4 结束语

该系统是基于热释电红外传感器触发的展厅语音播报装置，该装置利用热释电红外传感器检测人体向外辐射红外线能量的原理来判断是否有人存在，然后播放预存在SD卡中的讲解音频来达到智能讲解的目的，节省了人力，改善和提高了参观者的实际体验，具

离开离开播放离开播放离开语音语音热释电热释电 判断判断进入进入播放进入播放进入语音语音有很高的实用性及良好的发展前景。

图5智能语音播报系统软件图—127—