时间：2023-03-11 02:53:56
关键词：重量测量；数据采集；语音播报
中图分类号：TP317.4文献标识码：A文章编号：1672-7800（2013）006-0136-04
作者简介：祝闽琼（1990-），女，沈阳航空航天大学北方科技学院学生，研究方向为计算机科学与技术；顾鹏宇（1991-），男，沈阳航空航天大学北方科技学院学生，研究方向为计算机科学与技术；李佳佳（1991-），女，沈阳航空航天大学北方科技学院学生，研究方向为计算机科学与技术。
0引言
电子产品智能化是当今社会备受关注的话题，语音电子秤与传统的电子秤相比，具有使用方便直观、称量准确等优点，是电子秤智能化的体现之一。语音电子秤主要适用于生产车间等对质量称量要求比较准确的场所。
随着微电子技术和计算机技术的发展，单片机微控处理器也有了突飞猛进的发展。它具有体积小、耗电少、控制简单、可靠性好、成本低等优点。其中基于8051单片机的语音电子秤就是一个典型的例子。本文介绍了语音电子秤的总体方案设计、硬件电路设计方案、系统软件设计方案、系统综合调试过程。
1需求分析
1.1功能需求
要求能够称量出物件的重量大小，同时播报出显示的重量大小，实现语音电子秤的基本功能。
1.2硬件需求
硬件数据需求方面，需要压力测量测得重量，故需要压力测量模块。同时还需要语音ISD1420芯片录制准备播报的数据，故需要语音ISD1420芯片。
1.3软件需求
软件数据需求方面，需要语音录制播报的数据，故需要编制程序录制语音。
1.4总体设计框图
根据功能需求，总体设计框图如图1所示。
控制器采用PDIP封装形式THGWM51，称重传感器，转换器ADC0809将模拟信号转为数字信号，语音ISD1420芯片录制准备播报的数据，共阳LED数码管显示。
2硬件电路设计
2.1压力测量工作原理
实验采用的压力传感器为电阻应变式压力（称重）传感器。电阻应变式称重传感器的原理是：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成将外力变换为电信号的过程。电阻应变式称重传感器有多种形式，使用最多的为桥路形式，如图2所示。
当桥路中的某臂电阻发生变化时，桥路就不平衡，桥路输出的变化量反映了压力的变化量。该变化量通过二级放大，将微弱信号放大到A/D 转换器可以分辨的模拟信号。A/D 将模拟信号转换成数字信号，利用CPU 采集并存储采集到的数据。
本实验使用的压力传感器量程为600g，将压力传感器输出的小信号经过放大和低通滤波后，送至A/D 转换器ADC0809 转换成8 位数字量信号。设定空载时（0.0kg）变换放大电路输出模拟量为0.0V，510g 输出模拟量为4.9805V，平均每2g 对应1 LSB 变化量。压力的报警值为500g。在测量过程中，当压力超过容限后，通过电压比较器开通硬件报警电路报警。另外，在当压力超出量程后，输入A/D 的模拟信号也有过压保护，不会损坏A/D 转换器。82加压和降压可以采用增加和减少砝码来实现。
本实验需要用到 CPU 模块（F3 区）、压力测量模块（A4 区）、并行模数转换模块（D7 区）、8279 显示模块（E7 区）。压力测量电路原理参见图3。
图3中，RW5A为测压系统零点调节器，用户可以利用该电位器调节零点。调零方法：用万用表测量压力测量模块的P-Detect端电压，调节电位器RW5A，使之为零伏。RW6A为测压系统放大倍数调节器，系统出厂时已设定好，用户不要随意调节。放大倍数调节方法：先调零，托盘放200g法码，用万用表测量P-Detect端电压，调节电位器RW6A，使之为 2.00伏。
2.2语音芯片
现在以系列中的ISD1420芯片为例，介绍语音电路与单片机的应用接口。其它系列型号芯片与此基本相同。
（1）ISD1420芯片的特点。①组件简单，仅需少量阻容组件、麦克风即可组成一完整录放系统；②模拟信息存储重放音质极好，并有一定混响效果；③待机时低功耗（0.5μA），典型放音电流15mA；④放音时间20s，可扩充级联；⑤可持续放音，也可分段放音，最小分段20s/160 段=0.125s/段，可分段数160 段；⑥录放次数达10 万次；⑦断电信息存储，无需备用电池，信息可保100 年；⑧操作简单，无需专用编程器及语音开发器；⑨高优先级录音，低电平或负边沿触发放音；⑩单电源供电，典型电压+5V。
（2）ISD1420 的内部逻辑结构。ISD1420 系列语音集成电路的内部结构由内部时钟电路、自动增益控制电路、前置控制电路、滤波器、差动功率放大电路、电源电路、内存EEPROM、地址译码电路、存储控制电路等组成。
（3）ISD1420 的封装引脚及含义。ISD1420 系列语音芯片最后2 位数字表示语音录放时间的长度，录放时间最长为20s。ISD1420 系列语音芯片的封装引脚如图4 所示。它是有28 条引脚的双列直插式芯片。各条引脚的功能含义说明如下。
A0～A7：引脚1～6，9，10，地址输入端或控制命令输入端。A7，A6 同时为高电平时，A4～A0 为控制命令；否则，A7～A0 为地址。
SP-，SP+：扬声器连接端，输出音频信号。
DGND：引脚12，数字信号地线。
AGND：引脚13，模拟信号地线。
V+：模拟信号电源，+5V。
MIC：引脚17，话筒输入端。
MIC REF：引脚18，话筒参考输入端。
AGC：引脚19，自动增益控制端。
ANA IN：引脚20，模拟信号输入端。
ANA OUT：引脚21，模拟信号输出端。
PLAYL/：引脚23，放音控制电平触发端。当该端为低电平时，芯片进入放音周期；当该端为高电平时，停止放音。
PLAYE/：引脚24，放音控制脉冲触发端。该端输入由高电平向低电平跳变的下降沿时，芯片进入放音周期。
RECLED/：引脚25，录音显示端。该端接发光二极管，在录音时作录音指示灯。
XCLK：引脚26，时钟控制端。
REC/：引脚27，录音控制端。该端为低电平时，芯片进入录音状态，录音期间该端必须保持低电平。REC/信号的优先级高与PLAYL/和PLAYE/两种放音信号。
2.3硬件系统框图
2.4功能模块设计
根据分析，整个系统划分为两个主模块，即：语音芯片模块和压力测量模块，功能模块如图5所示。
（1）语音芯片模块。该模块实现设置播报数据存储的地址和延时的子程序模块。
（2）压力测量模块。该模块实现将压力转换成数字在LED上显示出来。
（3）调用子程序模块。
①设置初始地址模块，语句如下：
MOVA，R7
LCALL ADDR_OUT：设定开始播放地址
②延时50 ms模块，语句如下：
MOV R7，#250：延时50ms
PLAYE1：LCALL DELAY1MS
DJNZ R7，PLAYE1
③8279初始化模块，语句如下：
MOV LEDDBuf，#12H
LCALLINIT8279
④显示字符模块，语句如下：
MOVR7，A
CALLM125D64：ADHEX*500/256 =*125/64
CALLHB2：换成bcd
CALLTODISP：拆开显示
LCALLDISPLAY：显示在LED上
⑤延时模块，语句如下：
Lcall delay：一段时间的延时
3系统软件设计
3.1编程软件介绍
THGMW-51软件是集编辑、编译/连接、加载、调试等为一体的集成开发环境（IDE）。用户可以在同一界面环境中完成所有任务。
THGMW-51集成开发环境全面支持汇编语言、C51语言、PL/M51语言的编辑、编译/连接、加载、调试。
主界面 ：THGMW-51软件主界面大致如图7所示。
编辑窗口 ：THGMW-51软件提供一个多窗口的源文件编辑器。该编辑器不受文件大小限制，允许无限的撤销/重复功能。编辑器全面支持汇编、C51和PL/M51语言的语法加亮着色。用户可以自定义各种类型文本的颜色和不同语言的关键词。相应的关键词文件名为asm.kwd、c51.kwd、plm51.kwd。这些文件都保存在THGMW-51安装目录下。编辑器还支持书签、拷贝、剪切、粘贴，全程查找、替换、拖动编辑等功能。
工作区窗口 ：工作区窗口有两个页面窗口。工程页面窗口以树型结构显示工程中的项目文件等内容。没有打开工程时，该页面窗口为空。资源管理器页面窗口和Win9x中的资源管理器中的左面窗口相同。
输出窗口 ：输出窗口显示用户编译连接过程中的输出信息，用户双击某条编译出错信息提示即可直接定位到源文件的对应行。
观察窗口 ： 观察窗口中显示调试过程中长期观察的变量项。用户可添加、删除、修改、刷新观察项。相应命令在右键菜单中。
数据窗口 ：数据窗口中成批显示实验机相应存储区域的整块数据内容。用户可以察看、修改相应地址单元的数据。相应命令在右键菜单中。
对话窗口 ：用户通过对话窗口直接用监控命令和实验机对话。
3.2主程序和各子程序的设计流程
3.2.1地址分配
通过硬件电路原理图可知，单片机THGWM51的P1口直接与ISD1420连接，实现对ISD1420的多种控制与操作，其语音接口地址为P1口。P1.6置低电平为放音（同时P1.7为高电平），P1.7置低电平为录音（同时P1.6为高电平），A0、A1固定接地，单片机输出数据P1.0～P1.7与ISD1420录放控制码对应关系如表1。地址11段，每段时间长度为1s。
3.2.2录音与放音
当语言播报芯片进入地址模式时，A0-A7由低位向高位排列，每位地址代表125ms的寻址，160个地址覆盖20s的语音范围。
当电动机向语音芯片传递一个信号时，语音芯片先判断其起始地址，然后将其中的内容播报出来。如图11所示为录音，图12所示为放音，图13为播报流程。
4系统综合调试
（1）将一段语音存储到单片机内，在称重时调用。
（2）对照硬件原理图，搭接硬件系统。硬件实物如图14所示。
（3）连接完电路后，启动PC机，输入准备好的程序，并编译程序，无误后下载程序运行。
（4）压力测量模块遇到的问题：显示的值和砝码的值不一样。解决方法：经过查阅资料不断地改进程序，了解到测量时会产生误差，所以显示的值和所放的砝码值不一致，通过对显示进行修正，使显示正确。
（5）语音芯片模块遇到的问题：在录制语音时不同地址播报一样的数据。解决方法：经过查阅资料不断地改进程序，了解到地址分配是不一样的，所以在选择地址时要注意前四位变化，后四位均为0，以解决此问题。
经过调试，系统达到设计要求。
5结语
本文针对传统电子秤只能通过视觉察看称重结果而不能通过其它方式知道称重结果的问题，设计出了语音播报电子秤。该电子秤使用控制器单片机THGWM51、称重传感器、A/D转换器、共阴极LED数码管、语音芯片等器件。本文介绍了压力传感器的工作原理、语音芯片等，通过实验证明语音电子秤体积小、控制简单，能较好地应用于实际工作中。
参考文献：
[1]马淑华.单片机原理与接口技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2007.
[2]张义和.例说51单片机[M].北京： 人民邮电出版社，2008.
[3]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2005.
[4]王守中. 51单片机开发入门与典型实例[M].北京：人民邮电出版社，2009.
[5]黎小桃.Protel 99 se入门与提高[M].北京：电子工业出版社，2009.
[6]赵建领. Protel 99 SE设计宝典[M].北京：电子工业出版社，2009.
【关键词】智能报警 语音播报 语音合成
【课题项目】2012年地方高校部级大学生创新训练计划项目《语音提示自动复位限电控制器的研究与设计》（项目编号：201210324010）的研究成果之一。
【中图分类号】TP 332 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0040-03
随着人们生活水平的不断提高，各种大功率家电走进千家万户，用电量急骤增加，而供电线路所能通过的电流容量是有限的，一旦超载，轻则导线发热，重则起火。嵌入式语音播报自动复位限电系统，具有体积小、功耗低、可靠性高、安装灵活等特点，语音合成结果清晰自然准确，特别适用于智能家居服务、学生宿舍用电服务等领域。在家庭、 医院、学生宿舍、商场等场所使用这种限电报警系统可以有效地减少电流过载带来的危害。
1.语音提示自动复位限电控制器设计方案
本设计的目的是提供一种语音提示自动复位限电控制器，当家庭、 医院病房、学生宿舍、商场等场所用电量超过导线的负荷时自动断电，并用语音提示，当导线的负荷减轻后自动复位供电。
图1是本实用新型电路的原理图。图2是本实用新型电路的外壳结构示意图。220V交流电输入端（1）经过电阻（R1 ）、电容（C1 ）、二极管（VD2 ）、稳压二极管（VD1 ）变压整流稳压后向后级电路供电，三极管（VT1 、VT2 ）及其电路组成二级放大电路，其特征是：电压取样电感（L）和继电器常闭触点（K-1）串联，电压取样电感（L）的一端通过二极管（VD3）、可变电阻（RP）接三极管（VT1 ）的基极， 电压取样电感（L）的另一端接电源的负极，继电器线圈（K）的一端接三极管（VT2 ）的发射极，另一端接电源的负极， 语音固化集成电路（IC）电源输入端与继电器常开触点（K-2）串联。其它电子原件按图1电路原理图顺序连接。
在图2的实例中，线路板放在装有接线排（7）的绝缘外壳（4）中，安置孔（6）放置发光二极管（VD4），声孔（5）内侧放置喇叭（A），220V电源输入端（1）和220V电源输出端（2）接在接线排（7）上，固定孔（3）用于安装时固定。
图1 电路原理图
图2 外壳结构示意图
采用上述技术方案的优点是：低成本，微功耗，高灵敏，杜绝了火灾隐患。
2.语音合成技术和文语转换系统
嵌入式语音播报系统的一个重要工作是语音的合成。语音合成就是将一系列的输入文字信号序列经过适当的韵律处理后送入合成器，产生出具有尽可能丰富表现力和高自然度的语音输出，从而使计算机或相关的系统能够发出像“人”一样自然流利声音的技术。这里的关键是“人”字。如何让电脑发出像“人 ”一样高度灵活性、强适应性、鲜明个性、丰富表现力的语音是语音合成研究的目标。而且还希望合成系统能够超越一般人的发音状况，如实现多个发音人的输出或者声音转换等[1]。它涉及声学、语言学、数字信号处理、计算机科学等多个学科，是中文信息处理领域的一项前沿技术，它是将计算机自己产生的、或外部输入的文字信息转变为可以听得懂的、流利的汉语口语输出的技术。语音合成是人机语音通信的一个重要组成部分。语音合成研究的目的是制造一种会说话的机器[2] ，它解决的是如何让机器象人那样说话的问题，使一些以其它方式表示或存储的信息能转换为语音，让人们能通过听觉而方便地获得这些信息。
文语转换系统实际上可以看作是一个人工智能系统。为了合成出高质量的语言，除了依赖于各种规则，包括语义学规则、词汇规则、语音学规则外，还必须对文字的内容有很好的理解，这也涉及到自然语言理解的问题。文语转换过程是先将文字序列转换成音韵序列，再由系统根据音韵序列生成语音波形。其中第一步涉及语言学处理，例如分词、字音转换等，以及一整套有效的韵律控制规则；第二步需要先进的语音合成技术，能按要求实时合成出高质量的语音流。因此，一般说来，文语转换系统都需要一套复杂的文字序列到音素序列的转换程序，也就是说，文语转换系统不仅要应用数字信号处理技术，而且必须有大量的语言学知识的支持[3]。
文语转换系统分三个部分：语言处理、韵律处理和声学处理。语言处理在文语转换系统中起着重要的作用，主要模拟人对自然语言的理解过程――文本规整、词的切分、语法分析和语义分析，使计算机对输入的文本能完全理解，并给出后两部分所需要的各种发音提示。作为一种有调语言，汉语韵律特征非常复杂。古汉语的平仄以及现代汉语拼音，对于同样一个音节，出现在不同的环境下，其韵律参数都是各不相同的。用有限的存储单元存储基本汉语基本语音单元，进而从有限的存储单元中合成出无限词汇，组成连续汉语语句。必须在一定的韵律规则下对音库单元的韵律参数进行调整，以得到符合当前语言环境的语音库单元。韵律处理为合成语音规划出音段特征，如音高、音长和音强等，使合成语音能正确表达语意，听起来更加自然。声学处理根据前两部分处理结果的要求输出语音，即合成语音。
TTS（文语转换）在国内外发展得十分迅速[4]，我国的研究己逐步从理论向研制开发方面发展，国内许多单位纷纷开始研制中文TTS系统，并已进入实用阶段，其应用领域十分广泛，技术也日趋成熟。目前在嵌入式应用领域，具有代表性的有：科大讯飞的XFS4243CE和语音天下的SN6658。本文的嵌入式语音播报系统是以嵌入式微处理器为核心，加入语音合成板卡及相关电路构成。中文语音合成板卡选用科大讯飞的XFS4243CE。
3.硬件电路的设计
本嵌入式语音播报系统的硬件电路主要由4个模块组成，即主控制器模块、语音合成模块、音频功放模块和电源模块。上位机发送指令到主控制器模块，主控制器分析指令，通过SPI接口将含有文本信息的指令发送到语音合成板卡，语音合成板卡通过TTS技术把文本信息转换为语音信息，送往音频功放电路，主控制器模块也会监测系统的运行情况，并向上位机返回当前系统的运行状态，遇到紧急情况时会进行语音提示。
3.1主控制器电路设计
本系统选用STM32F103C8T6作为主控制器，STM32F103C8T6是增强型，32位基于ARM核心的带闪存的微控制器，工作频率最高达72MHz，高达90DMips，1.5DMips/ MHz。
图3 主控制器设计原理图
其单周期硬件乘法和除法可以加快计算，内置闪存存储器容量达128K字节，可以用来存放程序和数据。
图3为主控制器设计原理图，参考了意法半导体公司的STM32F103C8开发手册。
3.2语音合成电路设计
主控制器通过SPI接口和XFS4243CE模块相连接，主控制器可通过SPI通讯接口向XFS4243CE模块发送控制命令和文本，XFS4243CE模块接收到主控电路发来的文本后，合成语音信号并输出，输出的信号进过功率放大器进行放大后连接到扬声器进行播放。
3.3 XFS4243CE与上位机通讯的电路设计
XFS4243CE以单片机作为上位机时，可通过SPI 串口相连。XFS4243CE模块的SPI接口是4线全双工同步串行通讯接口，XFS4243CE 语音板卡在 SPI 通讯中设为 Slave 身份，上位机作为SPI通讯中的Master身份，上位机提供SPI 通讯所需的时钟信号。
SPI通讯是同步串行通讯，当上位机和XFS4243CE的通讯时，上位机提供同步时钟信号，在同步时钟的上升沿时，XFS4243CE 锁存1bit数据，每传输8bits数据就完成一个字节数据的传输。
3.4电源模块电路
XFS4243CE语音板卡的工作电压为3.3V，以5V外部电源作为输入通过电源转换模块转换得到3.3V电压。电源转换模块电路图如图4所示。
图4 电源转换模块
4.软件系统设计
语音播报流程为：上位机发送给XFS4243CE模块的所有命令和数据都需要用“帧”的方式进行封装后传输[5]，帧结构由帧头标志、数据区长度和数据区三部分组成，数据区是由命令字和命令参数组成的，上位机使用命令字来实现语音合成模块的各种功能，传输过程中，主控制器首先查询状态管脚RDY输出工作状态，当引脚处于低电平时，表明板卡处于空闲状态，没有合成文本，可以发送文本信息；当引脚处于高电平状态时，表明板卡处于合成文本的工作状态。在发送前，将SPI_SSEL置为低电平，发送一个字节后将SPI_SSEL置为高电平。
XFS4243CE模块支持任意中文文本、英文文本的合成，可以采用GB2312、GBK、BIG5和UNICODE四种编码方式。每次合成的文本量最多可达4K字节。如果在语音合成的过程中又接收到一帧有效的合成命令帧，模块会立即停止当前正在合成的文本，转而合成新收到的文本。若上位机需要确保上次文本被完整合成之后，再发送合成命令帧合成下一段文本，则需要通过回传确定模块的工作状态。 程序过程如下：1、上位机先给XFS4243CE模块发送一个文本合成命令帧，携带不超过4k个字节的文本；2、上位机等待XFS4243CE模块自动返回的回传信息，直到收到“0x4F”回传，说明前面的文本已合成完毕；3、上位机向模块再次发送一个文本合成命令帧，发送出剩下的文本。在整个软件系统中，XF-S4243CE接收含文本信息的语音合成命令。命令和数据需要用“帧”的方式进行封装后传输，帧结构由帧头、待合成文本的长度、文本合成命令字、文本编码格式、待合成的文本组成。传输过程中，主控制器首先查询状态管脚 RDY输出工作状态， 当引脚处于低电平时，表明板卡处于空闲状态，没有合成文本，可以发送文本信息；当引脚处于高电平状态时，表明板卡处于合成文本的工作状态。传输时，SPI 使能选择信号 SS L 保持低电平。程序中文本信息采用GBK编码。当XF-S4243CE正在合成文本的时候，如果又接收到一帧有效的数据，板卡会立即停止当前正在合成的文本，转而合成所接收到的最新的文本。
5.性能测试
为了保证语音合成系统播报的清晰度和正确率，本文对所描述的语音合成系统做了一系列的测试。测试平台选用了模拟学生宿舍因使用大功率电器导致电路过载的情形，分使用女声普通话和英文播报10次，测试中，中文播报虽语句正确，但是基本是平铺直叙，一字一顿。而英文播报更为流畅，语句富含感情，测试结果较为理想。
参考文献：
[1]刘浩杰，杜立民.语音合成技术的发展与展望.微计算机应用，2007，7.726-730页
[2]李涛.基于MIDI的汉语普通话语音合成算法 .复旦大学硕士论文.2007
[3]wikipedia.语音合成. http：///wiki/语音合成
[4]Manduchi，Flores，Cizdziel，Obraczka，Do，Esser.Transit Information Access for Persons with Visual or Cognitive Impairments.UC Santa Cruz Previously Published Works.2014
[5] http：///index.php？a=down&catid=15&i d=1148&name=XFS4243CE中文语音合成芯片用户开发指南1&path=upload/contents/2013/07/51f7611c9c64e.pdf
作者简介：
刘加勤，此部级大学生创新训练计划项目的指导教师；1958年5月出生，男，汉族，江台人，副教授，现任盐城师范学院物理科学与电子技术学院党总支书记；主要研究方向：电子、电气自动控制及党建工作
关键词：全球定位系统；SPCE061A单片机；语音播报；安全数字卡；控制器局域网
引言
目前，列车系统播报(如列车下一站的站名、距离下一站的距离、下一站所在地方的旅游风景、名胜简介等)普遍采用列车播音员通过语音播报的方式来实现，这种方式简单易行，但也存在一些不足，常常出现误报、漏报等现象，不能够满足列车系统的要求。本文设计一款列车自动语音播报系统，以凌阳16位单片机SPCE061A为控制核心、扩展存储介质保存语音资源，同时利用GPS模块作为位置确定装置，实现列车到站的语音播报功能。如图1是手持式GPS系统结构框图。
控制原理和系统组成
本设计中系统通过GPS与单片机的数据通信接口来接收位置信息。以现在最为常用的安全数字卡(SecureDigital Card，SD卡)作为扩展内存，用以保存不同的站点和语音信息。该系统控制中心通过把从GPS获得的定位信息与自身保存的站点信息相比较，以确定是否到站和当前车站信息：并且分析出到站时间，以通过键盘随时进行语音播报和文本显示。在每种情况下、控制中心对信息进行判断处理，并利用喇叭把内存中相应的语音信息输出，把内存中相应的文字信息正确显示。考虑到实际殊情况的需要(如列车意外故障的原因或者前方铁路受损的突发原因)，系统设置键盘扫描中断，从而方便地实现自动播报和人工操作的转换，并能够按需要更新沿途站点信息和实现紧急情况的预报。而每节车厢之间，车厢与控制中心之间通过控制器局域网(controUer Area Network，CAN)来传递列车信息。
同时，为了人机交流界面友好，在控制中心可以通过上层PC来显示即将到达的站名、时间等信息。其工作流程如图2所示。
底层硬件设计
控制中心和车厢的从站均采用SPCE061A单片机作为控制部件的核心。GARMIN公司的GPSl5L是一款性价比高的卫星定位芯片，是异步串行数据输入/输出的。它适应全球、全天候的工作，能够实时提供三维位置、三维速度和精密时间。GPS是以NAME协议格式发送消息的，接收到当前列车的纬度、经度和星历时间后，通过电平转换把信息传给控制中心的微处理器。而CAN的通信协议主要是由CAN控制器完成的。底层硬件设计主要包括节点硬件电路设计和SD卡与微处理器的硬件设计。
SPCE061A单片机
SPCE06lA是一种新型的16位单片机，资源丰富，具有极高的性价比，为实现数码录音和播放提供了良好的条件。在SPCE061A上实现语音识别主要涉及到以下的几个模块.SPCE06lA最小系统，即包含内核以及基本的模块：晶振输入模块(OSC)、锁相环电路(PLL)、复位电路(RESET)、指示灯(LED)等，同时还包括存储器、A/D、D/A、MIC等其它接口模块。
节点硬件电路设计
目前，广泛应用的cAN总线控制器件有两大类：一类是独立的cAN控制器.如82C200、SIAl000及Intel82526/82527；另一类是带有在片CAN的微控制器，如P8XC582及16位微控制器87C196CA/CB等。根据本次设计需要，我们采用NXP公司的SJA1000 CAN通信控制器和PCA82C250作为高性能CAN的总线收发器。它们与节点的微处理器的硬件电路原理如图3。
SD卡与微处理器的硬件设计
SD卡有两种总线模式，即SD总线模式和SPI总线模式。其中SD总线模式采用4条数据线并行传输数据，数据传输速率高，但是传输协议复杂，只有少数单片机才提供此接口而用软件方法模拟SD总线又比较繁琐，并会降低sD卡的数据传输速率；而SPI总线模式只有一条数据传输线，数据传输速率较低，但绝大多数中高档单片机都提供sPI总线，也易于用软件方法来模拟，此外.SPI总线模式的传输协议简单，易于实现。为此，该设计采用SPI总线模式。
SPI系统的片选信号以及同步时钟脉冲由主机提供。SPI总线模式的数据是以字节为单位进行传输的，每字节为8位，每个命令或者数据块都是字节对齐的。主机与SD卡的各种通信都由主机控制，主机在对SD卡进行任何操作前都必须先要拉低SD卡的片选信号CS，然后由主机向SD卡发送命令，SD卡对主机发送的任何命令都要进行响应，不同的命令会有不同的响应格式。SD卡除了对命令响应外，在执行写操作时，还要对主机发送的每个数据块进行响应。
SPI总线模式下的所有命令都是由6个字节构成，且发送时高位在前，其命令格式如表1所示。其中.7位CRC校验位可以全部写入0，因为默认情况下，SPI总线模式无需CRC校验。
文件存储时，本文中使用文件分配表系统中的FAT.16类型。FATl6的系统分区有以下几部分：①引导扇区，存放文件分配表的文件系统重要参数和引导程序；②FAT表，用来记录数据区簇链情况；③根目录区，文件存储结构的入口就是根目录，根目录的位置紧随FAT表之后，大小常为32个扇区：④文件数据区，是各种文件数据的实际存放区域。
简要介绍SD卡的文件存储：第1步是建立根目录项：文件名、扩展名、文件(或文件夹)属性、文件的修改信息、文件的首簇号和文件长度。第2步是分析FAT表，在FAT表中找到一个空簇(标记为00的簇)，将该簇标记为文件尾簇(标记为FF)，同时将该簇号作为首簇存储到根目录项中。第3步是向尾簇内存人数据，如果该簇已经存满，则再次分析FAT表，在FAT表中找到下一个空簇(标记为00的簇)，将该簇标记为文件尾簇(标记为FF)，同时将FAT表中首簇号链接到该簇，修改根目录项中的文件长度项。重复第3步，直到文件完全存入。
每节车厢(从站)的微处理器都连接上SD卡和液晶显示，以便通过声音和图像显示告诉乘客当前的列车状态。它与微处理器的硬件原理如图4所示。
软件设计
由于GPS是RS232电平、所以位置数据要经过电平转换才能给单片机SPCE061A的IOB7和IOB10以UART的方式来接收。而Pc端的界面是采用Visual C＋＋的MFC类来编写的，程序的流程如图5所示。
CAN总线节点的软件设计主要包括3部分：CAN节点初始化，报文发送和报文接收。报文的协议如表2所示。SD卡的程序流程如图6所示。
结语
Abstract： By the advantages of high directivity， slow energy consumption and long propagation distance in the medium， the ultrasonic is widely used in the distance measurement. Compared with other detection methods， as a contactless detection method， the ultrasonic is not affected and controlled by the light and the color of the measured object in the detection process. This paper introduces the principle and method of the velocity and distance measurement by the ultrasonic. Taking STC89C52RC as the primary controller， the ultrasonic drive signal is launched by the timer and 12864 LCD display and ISD4004 voice broadcast of the measuring results are realized by the dynamic scanning method.
关键词： 超声波；测距测速；单片机；液晶显示；语音播报
Key words： ultrasonic；distance and velocity measurement；singlechip；LCD；voice broadcast
中图分类号：TH761 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）32-0065-02
0 引言
对于蝙蝠等一些无目视能力的生物来说，借助超声波定位技术进行防御、捕捉猎物等维持自身的生存，也就是生物体发射超声波（超过20kHz的机械波），一般不能被人们所听到，这种超声波是借助空气等媒质进行传播，借助被捕捉的猎物或障碍物反射回来的回波的强弱和时间间隔的长短判断猎物或障碍物位置的方法，根据这一原理，人们提出了超声波测距。
近年来，为了满足导航系统、工业机器人自动测距等方面的需要，自动测距的重要性逐渐显示。超声波技术已成为一门以物理、电子、机械及材料科学为基础的、各行各业都要使用的通用技术之一。
1 超声波测距测速的原理
超声波测距的方法有多种，主要包括：相位检测法、声波幅值检测法等。其中，相位检测法的检测精度比较高，但是检测范围有限；声波幅值检测法在检测过程中容易受到反射波的影响和制约，检测精度不高。
本设计硬件设计采用超声波往返时间检测法。工作时，单片机驱动超声波发射探头发出一连串的超声波脉冲，超声波发射探头发出最后一个脉冲后，给单片机提供一个短脉冲，单片机开启计数器开始计时，超声波接收探头则在接收到被测物体反射回来的反射波后，也向单片机提供一个短脉冲，单片机关闭计数器。计数器所计时间即超声波往返于探头与被测物体所用的时间。这个时间间隔乘以超声波在此环境温度下的声速，即为超声波在这个时间段内的行程。当超声波发射探头和接收探头之间的距离相对于两探头到被测物体之间的距离很小时，可以认为行程的一半即为所要测的距离值；当超声波发射探头和接收探头之间的距离相对于两探头到被测物体之间的距离不可忽略时，前面的假设则不能成立，所以超声波检测有一个允许的最小测量范围。其次，由于超声波发射探头发出的超声波并不是理想的绝对沿直线传播，其中，一部分超声波没有经过被测物体反射就直接绕射到接收探头上，这部分信号是无用的，进而在一定程度上产生系统误差。在设计过程中，采用延时技术解决这一问题。发射探头发射超声波后，通过增加延时，借助软件关闭所有中断，对此期间接收到的任何信号接收电路不予理睬，之后再等待反射信号的到来。所以，这又使得系统不可避免地产生了测量盲区。经过检验，本系统的盲区为2cm，即被测物体在2cm以内时，系统不能检测。所以本次测量的最小距离为2cm。
由于相邻的两次发射超声波脉冲的时间间隔为一定值，即发射超声波的频率一定。连续发射两次超声波脉冲测得的两个距离值求差除以这个时间间隔即得物体的平均速度。而超声波的发射频率很高，故可认为此平均速度为物体的瞬时速度，实现实时测速的功能。
2 系统硬件、软件设计
单片机是本系统的控制核心部分，采用宏晶科技推出的STC89C52RC芯片。发射电路采用74LS04六反向器，通过它对单片机产生的方波信号进行放大。接收处理电路采用的是CX20106A电路、LM358电路和LM567锁相电路，通过接收电路对接收到的信号进行增益放大和锁相整形，最终再输出稳定准确的脉冲给单片机。显示部分采用了型号为FG12864E的单色128×64点阵液晶显示模块，利用了该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令；采用动态扫描的方式，通过单片机译码，实时显示测量的距离或速度值。语音播报部分采用美国ISD公司推出的ISD4004语音芯片，与液晶显示配合实时的对测量的距离或速度值进行语音播报。
超声波测距测速仪原理框图如图1所示。
完成了系统的硬件设计之后，接下来就是系统软件的设计，它所需要完成的主要是针对系统功能的实现及数据的处理和应用。由于C语言通用性强，其程序本身不依赖于机器硬件系统，故本软件采用C语言编写。驱动超声波传感器的40kHz方波信号的产生、时间差的读取、距离速度值的计算以及显示输出的译码和语音播报的实现都由单片机编程完成。其中，对LCD进行编程，必须先了解LCD的接口协议。液晶显示子程序设计的关键之处在于软件中时序的安排要与液晶显示模块内部的时序一致，否则将不会显示成功。语音播报模块是结合液晶显示模块一起使用的，要注意的是该模块中的软件时序的安排要与液晶显示模块内部的时序一致，否则将出现声音提示和液晶显示不一致的现象。
3 误差分析
超声波测距在实际应用也有很多局限性，这都影响了超声波测距的精度。一是超声波在空气中衰减极大，由于测量距离的不同，造成回波信号的起伏，使回波到达时产生较大的误差；二是超声波脉冲回波在接收过程中被极大地展宽，影响了测距的分辨率，尤其是对近距离的测量造成较大的影响。其他还有一些因素，诸如环境温度、风速等也会对测量造成一定的影响，这些因素都限制了超声波测距在一些对测量精度要求较高的场合的应用。
4 结论与展望
本系统有效的测距范围是2cm～3.0m，测距精度±1cm，较好地实现了预定的功能。是微电子产品应用的一例，符合测量工具小型化、集成化、智能化的发展要求，希望本课题的研究能够对传统测量工具的改进和创新有一定的作用。
由于设计经验的不足和所掌握知识的限制，系统的某些功能设计构想还没有完整的表达出来，硬件电路、软件部分都还存在着不足和需要改进的地方。
①需要进一步提高系统硬件电路的整体性能以及抗干扰的能力。②测量范围与发射功率直接相关，由于超声波探头功率有限，本系统只能在小范围内使用；更换成大功率探头，测量范围将扩大。③要满足更高的精度要求，还必须进行适当的改进；在某些特殊场合的应用中，还要考虑超声波的入射角、反射角以及超声波传播介质的密度、表面光滑度等因素。
可以相信，随着超声波传感器机械结构的改进和制作工艺的提高、驱动电源与接收电路设计的完善以及测量方法的更新，超声波测距测速系统的适用范围还会进一步扩大。
参考文献：
[1]张福学.现代实用传感器电路[M].中国计量出版社，1997：37-44.
[2]李丽霞.单片机在超声波测距中的应用[J].电子技术，2002（06）：7-9.
[3]王安敏，张凯.基于AT89C52单片机的超声波测距系统[J].仪表技术与传感器，2006（06）：44-49.
[4]胡向东，刘京城，余成波，等.传感器与检测技术[M].机械工业出版社，2008：21-29.
关键词：电话信息；短语语音；流程技术改进
中图分类号：TN93 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011)06-0000-01
Ideas and Strategies of Phrase Voice Broadcast Technology Reform for Information Platform
Luo Yongping
(Yunfu Branch of China Telecom,Yunfu527300,China)
Abstract:With business development,equipment manufacturers to provide the traditional processes and large numbers of phrase speech to the information needs of operations constitutes a heavy workload,the traditional process must be technological improvements to reduce the dramatic increase in voice brought the phrase Heavy workload,thereby improving efficiency.
Keywords:Telephone information;Phrase speech;Process technology improvements
一、基本情况
信息台目前仍使用建台之初的声讯业务平台设备，软硬件都是设备厂家新太公司的第一代产品版本。从九七年前后开始，我台就开始与市教育系统合作开通一年一度的中高考成绩和录取168声讯语音查询的节目，一年一度的中高考受到学生及其家长、家属的高度关注，本节目亦是及时获得中高考信息的重要途径，因此每年的节目开通时间，线路基本上达到饱和，业务收入非常乐观。根据设备要求，节目制作过程是在录取工作进行之前，要根据教育部门提供的各高校代码名称录制高校名称的语音文件，各高校对应专业录制对应高校的专业语音文件。在得到录取资料后，根据考生的录取高校代码及录取专业代码播报相应的高校名称和专业语音文件。
二、存在问题
（一）设备版本低。设备为九三年产品，是采用单一主流程控制同一接入码的所有节目，流程编译后受到流程大小的限制，流程过大，带来不能运行甚至死机等不稳定因素。中高考节目流程只占整个168平台流程的一部分，因此，流程应尽量简化，不能有过多的枝节。（二）高校名称专业语音编码复杂。高校名称的语音文件以相应学校的校代码作为语音文件名，每个学校的各专业名称的语音文件以相应学校代码加上两至三位的专业代码作为文件名。（三）语音录制工作量大。初期，高校数量不多，各高校专业数量有限，年度变化不大，语音录制工作量不大，但随着社会发展，录取高校名称急剧增加，对应专业名称更多不胜数，而且年度的变化增大，每年在高考录取之前，须制作的高校名称专业语音文件数量大增，并且从教育部门取得的《高校录取专业名册》到录取资料公布的时间很短，令录音人员不胜负荷。（四）流程结构繁杂，不适应形势的发展。社会在不断发展，录取高校的名称和专业名称势必不断增加，如此的业务流程必将带来节目制作的艰难程度，耗费大量的人力资源和硬盘空间，不适应形势的发展。
三、技改探索
随着高校数目的增多，以及高校代码的变化，2002年高考录取资料中，高校名称就达到3000个以上，平均每一高校50个专业以上，这样，按02年数量计算，需要录音制作的短语文件将达到153000个以上，这成为一项高考录取资料公布前一项艰巨的任务，02年以来，信息台对高考录取声讯查询的语音播报进行了技术改进，通过几年的实践，取得了较好的经济效益和社会效益，符合社会经济发展规律。
（一）技改措施。1.沿用原方法处理高考的录取查询工作，须要繁重的高校名称专业名称的录音工作，技术改造的目的，就是优化程序，免却大量短语语音的录制和繁杂的编码工作。明确了这个目标，需要对现用的古老的新太第一代声讯平台进行流程更新。在对设备的长期实践应用中，了解到新太平台是采用大型DAT数据库装载数据表，此数据表采用固定的10个字段格式，每一段的固定长度是15位，如下表：
因每一汉字占用两字节位，数据表中每一数据段15位最多可以存放7位汉字，而高校名称中基本上都是少于7位的校名和专业名，因而对考生的准考证号、姓名、录取学校和录取专业可分别放置于系统提供的固定格式的数据表中，数据表与文本文件可实现直接转换，因此，当我们收到不定期分批的高考录取资料时，可以很方便迅速地放入到数据表中给用查询。2.接下来的关键环节是当用户输入考生的准考证号，从数据表中检索到有考生的录取记录的时候，怎样把汉字转换成语音的问题。我们注意到，常用汉字有6000多个，一次性的把6000多个汉字录制成语音文件，不就有了所有汉字的语音了吗。再通过流程的控制，把每一个汉字形成一个语音文件读出，用户收到的每一个汉字的语音组合，就成了客户所需要的考生用户资料的语音版本。对汉字字段的处理方法是采用取右剩余位的方法。例如：对上表FD2的操作方法是：
SR3＝FD2把FD2字段内容送到变量SR3
STRLENSR3求字段长度，置于IR0中
STRLEFTSR3，2取出字段左2位（一个汉字）形成语音文件名
STRRIGHTSR3，IR0－2截取剩余的右方长度减2位的字段
这样，重复后两步工作，直到字段中所有汉字都取出形成语音文件名为止，一个完整的学校名称就可以通过播放汉字文件名的语音文件获得。
（二）技改效益。1.经济效益。节约了大量的录音及编码处理工作，为高考录取信息的及时公布赢得了宝贵的时间。要录制上万条语音文件以及为这些文件正确编码，需每年花费一名录音人员及一名技术人员至少一个月的时间，如果不通过改造，高考自动声讯查询将难以实现。2.社会效益。通过技术改造，用户查询信息时，声讯系统可以报出考生的姓名，大大地提高了亲和力，为中国电信信息服务树立了良好的社会形象。增加了用户对电信信息服务的信任度。
四、技改成果的推广和应用
这种短语文本的语音转换技术推广开去，用于长文本的语音转换上，将免却了信息录音这一环节，大大节省了信息业务的投入，最简单地实现文本转语音技术，增加了电话语音业务的经济效益。
关键词:智能化燃气灶;SPCE061A;时钟芯片;语音播报
中图分类号:TN912文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)07-0005-02
燃气灶是家庭普及率非常高的厨房电器,科技在不断发展,燃气灶也在不断更新换代,百姓的生活逐步走向自动化、完美化。电子燃气灶正在朝着自动化、智能化方向发展。本文设计的智能燃气灶实现了可调时间的两段定时关机功能,并且可根据厨房内的实际空气质量和燃气灶的工作情况,自动控制吸油烟机,以保持室内的空气质量。当工作状态发生改变时,语音播报改变后的系统工作状态。设计并实现智能燃气灶,对于实现厨房智能化、自动化有着重要的现实意义。
一、工作原理
智能燃气灶系统的工作原理如图1 所示:
天然气通过进气口、总阀门和电磁阀送到燃气灶,给燃气灶提供天然气。控制器接受来自控制面板和传感器的信号,CPU把接收来的信号经过处理后,发送其控制命令给控制器中的继电器,以控制电磁阀和电子打火装置,使其改变燃气灶的工作状态,从而控制燃气灶。
二、硬件设计
我们选择凌阳公司(Sunplus)开发的16位SPCE061A,它的突出优点是低功耗和功能集成,内部的语音资源可实现语音播报功能,并适合于自动信号采集、液晶显示智能化仪器等领域应用。
该系统的控制部分电路设计框图如图2所示,主要由SPCE061A单片机、时钟芯片、传感器、控制开关和电磁阀构成,其中通过控制继电器来控制电磁阀通。控制部分以凌阳SPCE061A单片机为控制核心。
(一)显示部分
显示部分由两部分组成,包括LED显示部分和LCD显示部分。LCD显示部分用于显示两段定时关机时间、时钟时间和燃气灶工作状态,两段自动定时时间包括大火力时间、小火力时间。LED用于对系统两段定时时间进行倒计时。系统使用通用I/O端口IBO8和IOB9,通过编程模拟IIC总线协议,并与时钟芯片PCF8563进行数据交换,从而确定系统基准时间。两段定时功能的时间计时也是以读取时钟芯片中的时间数据为基准时间。本系统应用的LCD型号为SMC1602A。LED显示部分应用两位八段数码管,CPU通过同步串行口把当前两段定时时间发送给LED。
(二)火力控制部分
火力控制主要有两种方法,一种是通过传统旋钮进行对火力大小进行控制,另一种是设定两段定时关机时间后,从大火力转到小火力控制时通过CPU发出控制信号,控制继电器,然后再控制电磁阀的火力调节阀或开通/关闭阀来调节火力大小和关断燃气灶的。电磁阀结构图如图3所示:
两段定时控制火力过程如下,当启动两段控制火力之前,可以通过手动转动开关调节为大火力,通过设定CPU可以设定其从大火力到小火力的转换时间,当到达设定时间时,CUP给一个信号,以控制火力调节阀吸合,使其工作在小火力状态,并驱动语音播报扬声器。当到达所设定的关闭时刻时,CUP给一个信号,驱动语音播报扬声器,并切断电源。使火力调节阀和开通/关闭阀恢复到未通电前的位置。控制两个电磁阀的通断是通过CPU发出信号给继电器线圈,通过继电器吸合与断开来控制电磁阀的。
(三)保护装置
通过传感器对室内燃气浓度监控,检测其是否有燃气泄漏。当发生燃气泄漏时,给CUP发送中断,CUP产生控制信号驱动外部自动报警,继电器控制扬声器自动报警,并且推动功能外部电磁阀,切断燃气通道,同时接通外部吸油烟机电源,使其运行。
通过温度感知传感器测量锅体温度当检测到干锅现象时,给送给CPU发送中断请求,并由CPU发送给执行机构,CUP产生控制信号驱动外部自动报警,继电器控制扬声器自动报警,并且推动功能外部电磁阀,切断燃气通道。
(四)按键开关
通过控制面板上的两个控制按钮设定系统时钟和两段定时时间,时间是按顺序设定的;一个复位按钮将系统设置为初始状态,即LED和LCD各数码段均显示为零,继电器电磁阀为初始状态,解除报警功能。此复位键也使SPCE061A的系统复位。MCU工作在初始状态。
为了减少CPU的负荷,照明控制按键通过单独的外电路对照明装置进行控制。
(五)音频输出
当系统到达两段定时的设定时间后,语音播报现在的工作状态和下一段定时的工作状态。如果出现干锅或漏气现象的话,系统也会在发出报警信号的同时播报其工作状态和报警的故障原因。播报的系统工作状态经过SPCE061A的数模转换端口DAC1输出给功率放大器,如图4所示:
三、软件设计
本系统使用凌阳单片机支持的C语言进行编写,程序采用模块化的编程方法,将程序分为主程序、LCD子程序、LED子程序、时间调整子程序、语音播报子程序和中断子程序等几部分。当发生干锅和燃气浓度超标时,系统自动调用中断子程序,在中断子程序执行关闭电磁阀、语音播报、报警和开启吸油烟机等功能,较好地解决了燃气灶所存在的安全隐患问题。
(一)主程序流程图
主程序流程图如图5所示:
(二)语音播报子程序
语音播报程序通过C语音中的条件语句和播放API函数来完成,并使用凌阳音频编码库和SACM_A2000算法。ACM_A2000 压缩比为8∶1,8∶1.25,8∶1.5,这种算法播报时语音失真度较小。语音播报子程序如下:
int voice (void)
{
if(timer1==1)//如果第一段定时时间到
{PlaySnd_Auto(0,1);}
//调用播放程序,播放“进入小火烹煮”
if(timer2==1)//如果第二段定时时间到
{PlaySnd_Auto(1,1);}
//调用播放程序,播放“烹煮结束”
if(alarm1==1)//如果满足锅体温度过高
{PlaySnd_Auto(2,1);}
//调用播放程序,播放“出现干锅”
if(alarm2==1)//如果满足燃气泄漏条件
{PlaySnd_Auto(3,1);} //调用播放程序,播放“燃气泄漏”
*P_Watchdog_Clear = 0x0001;//清看门狗
}
void PlaySnd_Auto(unsigned int uiSndIndex,unsigned int uiDAC_Channel)
{
SACM_A2000_Initial(1); //初始化语音播放,自动方式
SACM_A2000_Play(uiSndIndex,uiDAC_Channel,3);
//播放语音
while((SACM_A2000_Status() & 0x0001) != 0)
//判断当前是否在播放?
{
SACM_A2000_ServiceLoop();//服务程序
*P_Watchdog_Clear = 0x0001; }
SACM_A2000_Stop(); //停止
}
四、结语
采用基于凌阳单片机的语音智能燃气灶,是在传统的燃气灶的基础上加入了智能控制功能,其智能控制功能是由单片机来实现的。该设计很好的解决了燃气灶的安全隐患问题,同时利用凌阳单片机提供的语音API 函数,可以方便实现语音播报功能,从而实现厨房的智能化、自动化。
参考文献
[1]邹飞,黄华,祝诗平.基于单片机的语音播报智能化电阻测试仪设计[J].电子测量技术,2007,(4).
[2]范蟠果.工控单片机原理及应用――凌阳SPMC75F2413A[M].北京:清华大学出版社,2007.
[3]张培仁,张志坚,高修峰.十六位单片微处理器原理及应用(凌阳SPCE061A)[M].清华大学出版社,2005.
TTS是语音合成技术（Text To Speech），它涉及语言学、数学信号处理技术、声学、多媒体等多个学科技术，是一项中文信息处理领域的前沿技术，实现将计算机中任意文字转换成流畅自然的语音输出。在大多数呼叫中心应用系统中，都会有IVR（交互式语音应答）系统。IVR系统是呼叫中心的关键组成部分，通过IVR系统，用户可以使用电话按健输入信息，从系统中得到预先录制好的合成语音信息。包含TTS技术的交互式语音应答系统可以加快服务速度，有效减小服务成本，使系统为使用者提供7*24小时服务。
1 某品牌D160A语音板卡
本系统所采用的某品牌D160A语音卡，能够完成8路通道处理功能，含有8话路DTMF收发、信号音检测、主叫号码识别等功能。每一话路可通过软件编程完成以下基本功能：完成2个或4个电话线路接续；外线振铃信号音检测和内线摘挂机信号检测；外线话路摘挂机操作，内线话路振铃或馈电；接收用户按键号码及号音检测。该语音卡硬件安装简单，可靠性高且价格低廉，可在高校教务系统中广泛应用。
2 高校教务咨询呼叫中心系统
组成
本系统主要由3部分组成，它们分别是教务咨询人工服务子系统、教务通知自动播报子系统以及教务信息自助查询子系统，系统功能如图1所示。用户登录本系统后，可以通过人工教务咨询的方式连线到该生所在学院教学办公室咨询相关信息，以更加直接的方式了解学生在校情况及其他信息。加强系统拓展性，为有需要的用户提供个性化的服务。人工教务咨询功能秉承易于拓展的设计原则，在用户访问量大时仅在数据库中添加更多联系电话，即可满足骤增的访问需求，而不必更改本系统程序本身。
3 异步TTS语音播报设计实现
由于本呼叫中心采用电话机为客户终端，故用户查询的所有数据信息都应用语音形式向用户反馈。由于教务信息数据量较大，而将所有的教务信息全都转化成语音文件是一种无法实现的方法，故本系统引入TTS语音合成技术，将数据库查询出的结果转化成语音文件，并对语音通道放音实现与用户的交互。
出于成本等因素的考虑，本调试环境只安装了2个TTS语音转换资源。这样一来，TTS资源数导致系统并发量被限制在极小的数量上。为了提高用户并发量，并有效降低成本，本系统采用异步的TTS语音播报技术。异步TTS播报过程如图2所示。
异步播报方式很好地解决了在同步播报中存在的问题和瓶颈，使系统并发量受TTS资源影响降到较低水平。数据库查询出的信息先经由TTS资源转换至临时语音文件中，只需对TTS资源的短暂占用即可完成文字转换工作，最后再由语音文件向用户放音。经实验计算，小于1000字的文本转化语音文件时间不超过0.1秒，大小不超过100 KB，TTS转换时间基本可以忽略不计。利用异步播报技术，通过空间换时间的方法，使TTS资源在短暂占用的情况下完成和同步播报相同的工作，提高了TTS资源使用效率，为系统节约了成本。
总之，呼叫中心系统的研究与发展受到越来越多的关注，众多企业也参加到此行列中。笔者相信，随着计算机与通信技术的不断发展，功能更加强大的综合呼叫中心系统必将得到更加广泛的应用，为国民经济创造更多的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]TTS_百度百科[EB/OL].[2011-04-18].http：///view/66087.htm.
[2]时念云，王国会.多路评标专家语音通知系统的设计与实现[J].计算机工程与设计，2006（7）：2635-2639.
[3]张福春，李文印，韩毅，等.基于电话语音卡的采油数据远程汇报系统[J].吉林大学学报：信息科学版，2003，21（2）：128-131.
[4]张力，薛惠锋，等.中文TTS系统中多音字的一种解决方案[J].计算机应用与软件，2008（2）：143-145.
[5]周宽久，曾琳铖曦，李瑶.一个语音信息门户的设计与实现[J].计算机工程，2006，32（9）：101-103.
关键词：传感器；HX711；单片机；语音模块
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）10-0255-02
智能电子秤按照设计要求，应分为数据采集模块、控制器模块、人机交互液晶显示界面三大模块。在功能扩展上，还可以增加一个语音播报功能使电子秤的设计更人性化智能化。基于此，本系统的实现包含硬件和软件设计两大部分，具体以MSP430 单片机为核心控制器，以电阻应变式压力传感器后接HX711模块实现信号转换、采集和放大，从而将物体重量转换成单片机可处理的电压信号。将处理好的电压信号送到LCD显示模块和基于ISD1760的语音播报模块，在这之前需要先将合成的语音片段按地址存入到ISD1760芯片中，记录每一个语音片段的地址，从而通过程序调用，实现按照实际称重值进行语音播报。
1 系统硬件设计方案
1.1系统硬件工作原理
该系统硬件主要包括单片机最小系统、基于HX711传感器称重模块、LCD显示模块和基于ISD1760的语音播报模块，其中，单片机最小系统板是M430G2553开发板，传感器称重模块采用双孔悬臂平行梁应变式称重传感器。显示模块采用INEX-GLCD5110，语音模块采用ISD1760芯片加扩展构成。系统硬件控制电路总体框图如下图1所示：
系统的工作原理为：首先通过USB线给整个系统供电，然后将写好的程序写入M430单片机中，将单片机的引脚信号加载到称重模块、LCD显示模块和语音播报模块，从而使整个系统工作起来。当有物体放到秤台上时，即可显示并播报重量。
1.2系统硬件设计
1.2.1单片机最小系统模块
MSP430 系列单片机是一个16 位的单片机，采用了精简指令集（RISC ）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）；大量的寄存器、片内数据存储器及高效的查表处理指令使其具有较高的处理速度，在8MHz 晶体驱动下指令周期为125 ns，这些特点保证了可编制出高效率的源程序。
1.2.2基于HX711的传感器称重模块
1）基本器件介绍
HX711传感器模块由带128 倍增益的24bit AD 模块、20Kg压力传感器组成，通过对应端口连接到单片机的控制端，实现对物体重量的测量。各模块与HX711连接示意图如下图2所示：
2）基本原理讲解
①20kg 传感器
满量程输出电压=激励电压*灵敏度2.0mv/v
②HX711模块对产生的5mV电压进行采样。
步骤1：如何计算传感器供电电压
HX711可以在产生VAVDD 和AGND电压，即HX711模块上的E+和E-电压。
该电压通过VAVDD=VBG（R1 +R2 ）/R2计算。
步骤2：如何计算AD输出最大值
在4.3V的供电电压下20Kg 的传感器最大输出电压是4.3v*2mv/V = 8.6mV
经过128倍放大后，最大电压为8.6mV*128 = 1100.8mV
经过AD 转换后输出的24bit 数字值最大为：550.4mV*224/4.3V ≈ 4294967
步骤3：程序中数据如何转换
程序中通过HX711_Buffer = HX711_Read（）；获取当前采样的AD 值，最大4294967，存放在long 型变量HX711_Buffer中，因 long 型变量计算速率和存放空间占用资源太多，固除以100，缩放为int 型，便于后续计算。
Weight_Shiwu = HX711_Buffer/100；Weight_Shiwu 最大为42949。
步骤4：如何将AD值反向转换为重力值。
假设重力为x Kg，（x
20Kg传感器输出，发送给AD模块儿的电压为A Kg * 8.6mV / 20Kg = 0.43A mV
经过128倍增益后为128 * 0.43A = 55.04AmV
转换为24bit 数字信号为55.04 A mV * 224 / 4.3V = 214748.3648A
所以y = 214748.3648A /100 = 2147.483648 A
因此得出A = y / 2147.483648 Kg ≈ y / 2.15 g
连接好的称重模块如下图3所示。
1.2.3基于ISD1760的语音播报模块
ISD1700 系列芯片内部包括：麦克风前置扩大器、自动增益控制、扬声器驱动线路、振荡器与内存等全方位整合系统功能。
在本设计中，为实现语音播报功能须事先将需要的声音通过线录的方式存入芯片内，当将此模块连进系统后则可直接通过程序调用语音。连接好的语音播报模块实物图如下图4所示。
2 系统软件设计方案
2.1 软件功能设计目标
称重是系统的核心，语音播报是亮点。因此本次软件开发在Windows系统TI CCS平台下采用模块化设计，包括主程序，传感器处理子程序，LCD液晶显示子程序及ISD1760语音芯片驱动子程序等。
称重传感器数据处理子程序是通过称重传感器的模拟信号进行放大，AD转换来读取称重值。LCD显示子程序主要用来直观显示称重值。语音播报程序是在获得称重值之后将称重值报读出来，主要是通过SPI总线对语音芯片ISD1760进行操作。程序流程结构如上图5所示。
2.2系统软件设计
2.2.1 Altium Designer 软件使用
使用Altium Designer 绘制单片机最小系统、称重模块、LCD显示模块电路原理图、PCB图：
如图7、8所示。
2.2.2用CCS软件编写单片机控制程序
1）程序中主要变量和函数
//5110IO口初始化
voidio_initial（void）
{ P1DIR |= BIT6+BIT7；//设置为输出
2DIR |= BIT0+BIT3+BIT4+BIT5；
}
//获取毛皮质量
voidGet_Maopi（）
{HX711_Buffer = HX711_Read（）；
Weight_Maopi=HX711_Buffer/100；}
voidGet_Weight（）
{ Weight_Shiwu=0；
HX711_Buffer = HX711_Read（）；
HX711_Buffer= HX711_Buffer/100；
Weight_Shiwu = HX711_Buffer；
//获取实物的AD采样数值Weight_Shiwu=（unsigned int）（（float）Weight_Shiwu/2.15+0.5）；}
//芯片IO初始化
voidIO_initial（void）
{ P2DIR &=～ BIT2；//设置为输入
P2DIR |= BIT0+BIT1；
P1DIR |= BIT5；//设置为输出
DISENISD1760_SS；
ISD1760_SCLK_H；
ISD1760_MOSI_L；
}
3 系统测试及总结
3.1系统测试方案
msp430采用TI MSP430 LunchPad 最小系统板，不必进行测试。对ISD1760语音模块测试，焊接了由STC89C51RC（调试及录音用）与ISD1760芯片组成的语音板， 利用上位机软件进行了ISD1760器件复位，上电，录音，获取录音地址，播放录音等调试，以便将SPI通信移植到MSP430上。系统整体硬件连接实物图如上图6所示。
3.2项目总结
经过多次20kg以下重物称重测试，该系统重复称重精度能达到III类标准，液晶显示功能正常，语音播报及时准确，较好的达到了预期效果。存在的不足是传感器有时信号传递不稳定，称重误差较大。如果改用高精密度的传感器，效果定会明显改善。
该系统操作简单，性能稳定，硬件选配合理，价格低廉，且易于扩展。软件部分加入了人性化设计，如超重报警，语音播报等特色功能，智能化、自动化程度较高。同时该系统可扩展性较强，通过对软硬件的修改或扩展，如添加键盘等，即能设计出富有特色的计价秤、电子台秤等，因此具备一定的工业应用价值。
参考文献：
[1] 程林.超省电型电子秤的设计方案[D]. 福州：福建省计量科学技术研究所，2008.
中图分类号:TN919-34文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)19-0141-03
Design of Intelligent Thermometer Based on DS18B20
DONG Jun-tang, SONG Yong-dong, LI Jian-xin
(College of Physics and Electronics Information, Yan’an University, Yan’an 716000,China)
Abstract: A smart thermometer is designed to meet the special circumstances. Sunplus 16 b MCU SPCE061A is adopted as the control core, and its UART interface is taken to achieve its networking capabilities. The programming capability, the status switch, parameter settings and voice broadcast are achieved with voice input circuit, voice output circuit and the push-button circuit. The first-line-bus digital temperature sensor DS18B20 is taken as a temperature measurement component. The temperature of the speech broadcast, different state switches and corresponding parameter settings are realized. The on-line history of the temperature curve can be displayed with the host computer, and the temperature detection in isolation state of patients and health care workers can also be achieved by networking. The thermometer has the advantages of high practicability, high reliability, good flexibility and easy expansion, and has a promotional value.Keywords: SPCE061A; DS18B20; thermometer; intelligent control
0 引 言
常用温度计依材料和用途种类可分为以下几种[1]:玻璃水银温度计,测量准确,价格低廉,但必须直接接触人体3 min以上,而且由于刻度过细,不易读数,同时还有易碎等缺点;电子数字显示温度计,以数字形式显示体温,对玻璃水银温度计不易读数的缺点进行了改进,但仍然存在紧急情况下需要一直关注温度计的缺点;贴纸温度计,使用方便但精度不高;奶嘴温度计,属于专用温度计,夜间使用不方便;耳温枪,价格昂贵;一次性体温计相对成本较高等。
在数字温度计的基础上采用数字语音技术,测量结果通过语音的方式播报,可以发挥听觉的优势,弥补完全用光信号传递信息的不足,实现温度测量由“查询方式”向“中断方式”的过渡,充分发挥中断方式的优势,如在光线较暗的地方或者眼睛正在关注其他细节的时候或者其他特殊情况(如夜间长时间监测温度)。本文设计并研制了一种集可编程(设置参数)、语音播报、超限报警功能于一体,并能联机显示温度变化曲线和可联网使用的新型智能温度计。可以广泛地应用于医疗卫生行业甚至家庭,如夜间测体温和体温监测中,在监护重症病人时,设置合适的报警温度值,可以有效地减轻监护人员的工作强度,同时又可及时发现温度异常。通过联网运行,在传染性较强、和体温有关的疾病检测中也可以发挥其优势,可以有效地保护医务人员。该温度计可编程[2],本身可以裁减,给温度计的使用带来了极大的灵活性,在不同的需要测温的行业中都可以推广使用。
1 系统设计目标
(1) 系统每分钟采用语音报告一次所测温度的实时值,无误报、漏报。当所测温度超过预警温度值时,系统立即报警。
(2) 系统预警温度值可在-55.0~+125.0 ℃的范围内任意设置 (默认值设定为37.0 ℃)。
(3) 记录测温结果,并可以和计算机联网显示温度变化曲线。
(4) 测量精度为±0.1 ℃(或0.2 F)。
(5) 系统结构简单,使用方便,价格合理。
2 硬件设计
系统采用一般自动测试系统的成熟方案,由主控单片机、测温电路、语音播报和编程电路组成。
2.1 主控芯片的选择
可供选择的主控芯片比较多,如使用面最广的MCS-51系列、资源丰富的ARM7TDMI-S系列微控制器、低功耗的MSP430系列等。考虑到语音播报和语音编程功能的高性价比实现方案,所以采用台湾凌阳公司推出的16位μ′nSPTM内核单片机SPCE061A,其较高的处理速度能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号,也是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。
2.2 测温方案
在不同的测温范围,成熟的测温方案也比较多,如采用热敏电阻、利用铂电阻、基于集成温度传感器等的测温系统。当前流行的数字型温度传感器有AD7416,MAX6575L/H以及DS18X20。前两者多用于计算机或仪器设备内部的温度检测。鉴于后者接口简单,且就测量精度、器件可靠性、稳定性及参数一致性而言表现良好[2],应用较广泛。由于在-10～+85 ℃范围其测温误差不超过±0.5 ℃,以及有12位的分辨率而使其在各适用领域十分受欢迎[3]。本系统采用DS18B20,该传感器内部自带信号调理和A/D转换,与单片机之间的硬件接口非常简单,只需要通过一根数据线与单片机相连,所以保证了系统的高可靠性。为了实现测量精度为±0.1 ℃,利用了DS18B20中SCRATCHPAD中的“剩余脉冲数”和“每度脉冲数”,通过公式:
高分辨率温度值=TI-0.25+(TP-TR)/TP
可以获得±0.1 ℃的测量精度。
2.3 语音播报
对于语音播报,常用做法是用单片机对ISD1420操作来实现,所用硬件和连线都较多,所以系统的可靠性和成本都不占优势。本设计由于采用了SPCE061A单片机,由于其强大的信号处理功能,所以可以直接由单片机输出语音信号,不需要借助其他语音芯片,从而使系统的可靠性得到大幅提高。
2.4 语音控制(编程)
语音控制也有现成的芯片可供选择,由于本系统采用的单片机具有较强的数字信号处理能力,而且其Mic输入内部已经集成AGC电路,使得语音控制更为稳定,所以直接用SPCE061A实现语音控制。由于凌阳公司提供的语音识别API是基于特定人语音识别技术的,所以使用之前需要用户对系统进行训练,同时也只有对训练过的人的语音识别率才较高,所以使用很不方便。本系统基于DHMM模型的识别算法,用Baum-Welch法对模板进行训练,Viterbi算法进行识别[4]实现的非特定人语音识别,使得使用者可以直接控制而无需进行繁琐的训练,不同的用户也不需要经常反复训练,使系统的适应性大为增强。
2.5 键盘电路
考虑到使用者讲话的习惯,对于部分用户,使用语音控制不太方便,所以设置键盘电路,以解决其设置(编程)问题,所以要求键盘电路非常简单,对整体成本影响不大。SPCE061A有2个16位的通用I/O接口Port A和Port B,而且Port A具有唤醒功能,所以采用A口直控键盘的形式。
2.6 联网功能
SPCE061A同样提供了通用异步串行接口UART,所以可以直接利用其通用异步串行接口进行联网[5],实现测温人员与被测对象的隔离,即远距离和多点测温。
综上所述,整体硬件电路组成如图1所示,由SCPE061A单片机实现系统整体控制并实现语音或键盘编程与语音播报,系统可通过通用异步串行接口实现联网功能,在不需要联网的场合,温度计也可以单独使用,实现了系统的可裁剪,DS18B20用来实现温度检测。
图1 系统组成
3 软件设计
软件设计的主要任务是将测量温度通过语音播报出来,接收编程数据使系统工作于不同的状态。
3.1 温度检测
通过DS18B20测温时,要求控制器严格按照其单总线协议进行通信,对于DS18B20的通信控制程序已有很多讨论,这里不再赘述。
3.2 语音播报
实验凌阳公司提供的API可以直接播放压缩格式的语音,所以将0~9十个数字和摄氏度、设置、报警温度等语音的数字信号(文件)压缩后直接写入单片机,播报温时传递温度参数给放音程序就可以实现语音播报或者报警功能。
3.3 参数设置
参数设置可以通过语音控制和键盘输入实现,对于普通话较好的用户,可以直接使用语音控制实现系统参数的调整,而普通话不太好(识别率低)的用户,则可以选择使用键盘调整系统参数。系统采用非特定人语音识别技术,使得使用语言控制系统较为简单、方便,同时键盘的设计也为不方便使用语音控制的人群提供了另一种选择,可以适应不同类型的用户。
可设置的参数主要有,播报方式:“连续、隔x秒、禁止”;报警温度值;工作方式等。在需要实时关注温度值的时候,可以设置为连续播报;温度变化较慢的时候可以设置为隔x秒方式;夜晚设置报警模式后,可以设置为禁止播报模式。设置报警温度值后可以,可以处理其他事情,在出现警情时,系统给出报警,提示用户。选择工作方式为“联网工作”后,系统除了现场播报和报警外,还将相应信息通过异步串行口发送到远端。设置过程全部采用语音菜单方式,可以大幅度较低成本,设置流程图如图2所示。
4 结 语
本文设计的智能温度计,电路简单、所需元器件少、测量精度高、抗干扰能力强,可以实现实时测温、超限报警和语音播报等功能。由于各种功能是通过单片机来实现的,可以根据具体要求添加不同的测温模式,实现了设计目标,可广泛地应用于温度测量和性价比要求较高的领域,尤其是特殊应用场合。
图2 设置子程序流程图
参考文献
[1]温如春,王祖麟.智能语音报警温度计的设计[J].低压电器,2008(4):22-24.
[2]李娜,董军堂,张威虎,等.一种可编程数字温度计的设计[J].现代电子技术,2008,31(24):172-174.
[3]陈良光.一线总线型温度传感器在多点测温中的编码优化[J].仪表技术与传感器,2004(1):41-43.
[4]陈良光,刘剑亮.DS18X20在多点测温中的编码优化技术[J].传感器技术,2001(20):55-57.
[5]薛智宏,赵金,解丽红.DS1820的测量原理及提高分辨率的方法[J].河北工业科技,2002,19(6):4-7.
[6]黄涛,胡宾.基于SPCE061A单片机的非特定人语音识别设计[J].微计算机信息,2006,22(2):19-20.
[7]罗亚非.凌阳16位单片机应用基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.
[8]邱传涛.平均温度晶体温度计的设计[J].电子技术应用,1999(9):25-26.
针对传统输液过程中需人工监护和输液速度控制不精确等弊端，基于STM8K104单片机设计了医用点滴液速度监控系统，该系统以单片机STM8K104为核心，用键盘实时设定点滴速度，实现自动检测并显示速度值，打印传输数据、并进行语音播报。实验结果表明，该系统工作稳定、检测精度高、输液速度调整响应快，且结构简单、操作简便，适合在医院推广应用。
【关键词】
点滴速度;单片机;激光检测;语音播报
随着微电子与信息技术的发展和应用，医疗监护设备正在发生着一场信息化的革命。传统的人工监护手段己经越来越不能适应当今信息化、个性化、多元化的医疗监护需求［1］。目前，医院中使用的静脉输液器都是悬挂在病人的上方进行输液，利用势差将液体输入到病人的体内，通过软管夹对胶管口径的压紧和放松从而控制液体滴速，输液速度难以准确限制。这种方式对于患者和医护人员有诸多不便。一旦出现贻误，很可能造成医疗事故。因此研究并设计医用点滴液速度监控具有重要的现实意义和应用价值［2］。本文设计了一种基于STM8K104的医用点滴液速度监控系统。该系统以STM8K104为核心处理单元。实现了键盘输入、液晶显示、滴液检测、滴速控制、数据打印、语音播报等功能。该系统工作稳定、检测精度高、输液速度调整响应快，且结构简单、抗干扰能力强、成本低、操作简便，适合在医院推广应用［3］。
一、系统工作原理
本系统分为上位机和下位机两个部分，主要由STM8K104单片机、5110液晶显示屏模块、433M无线传输模块、激光检测模块、语音播报模块组成。上位机主要负责液滴滴数检测，透明度检测，以及将数据传输给下位机。下位机主要实现上位机传输数据的显示、打印、语音播报的功能。各个传感器的能耗低且互不干扰，不会对其他传感器的正常工作产生影响。
二、点滴检测系统硬件设计
本设计主要实现对点滴液速度、透明度、运动规律情况的检测及控制，采用了上位机、下位机无线传输数据的方式实现了远距离数据采集及控制。
(一)5110液晶显示屏模块。
采用Nokia5110液晶屏，该显示屏体积小，点阵密，能够显示较多的内容，响应速度快，控制也较为简单。
(二)433M无线传输模块。
采用HC－11433Mhz无线模块，该模块体积小，价格低，且具有多个频道选择以及传输信号波特率调整。具有良好的信号传输能力和精确性，且传输距离符合产品的需要。
(三)激光检测模块。
激光检测模块根据光的折射原理设计，当无点滴液下落时，激光直接照射在光敏电阻上，光敏电阻的阻值较低，分担的电压较低，当点滴液落下时，激光经由点滴液折射，光敏电阻所受光照降低，阻值升高，分担的电压较高。该电压差将被MAX232放大并转换成数字信号发送给单片机。由此可检测点滴液的滴速、下落速度、是否运动规则等状态。
(四)透明度检测模块。
透明度检测模块与激光检测模块采取相同的检测方式。不过透明度检测模块会将点滴液下落时的电压直接传输到单片机的AD转换IO口上，根据传回电压大小的不同，表明了液体透明度的不同。
(五)语音播报模块。
语音播报模块采用WT588D语音播报模块，该模块拥有最大32M的内存，支持加载WAV音频格式，使得通过电脑软件合成的声音能够直接录入模块并实现播报功能。该模块还支持多种控制方式。在本产品中采用并口控制模式，减少了IO口的使用，并且扩大了产品存储语音的种类。
(六)打印机模块。
本产品采用NT－58H热敏打印机，该打印机采用打印票据使用纸张，无需油墨即可进行打印，且打印纸易裁剪，非常适合本产品的使用环境。
(七)STM8K104单片机。
采用STM8K104［4］单片机，STM8K104单片机具有体积小，功能强大的特点，共有5路定时器，每个引脚都能使能外部中断，同时运算速度快，并有独立的无线传输接口、AD转换接口。上位机和下位机皆采用体积小巧功能强大的STM8SK104芯片作为主控芯片。在上位机中，外接电源经过降压后分别给单片机和红外检测模块进行供电。红外检测模块将传回检测数据给单片机，待单片机进行信号处理后经由无线模块发送给下位机。上位机中的电位器还可以调节透明度检测模块的灵敏度，以实现更好的检测结果。在下位机中，上位机的信号经由无线模块传输给单片机，再由按键控制将各处理后的数据传输给相应的模块。通过按键可以进行液晶屏显示数据的调整，控制点滴液滴速的快慢，打印显示屏上的内容等操作。另外，在下位机启动后还未与上位机连接时，可以通过按键预设置输液瓶的容量，单片机可以通过该数据计算出此次的输液时间，并根据设置的点滴液滴速快慢进行实时修正。
三、系统软件设计
(一)上位机。
上位机中主要进行的是点滴液滴数、滴速、透明度、下落速度的检测，主要的传感器为激光测量传感器和透明度测量传感器。当滴液滴落时，传感器中的光敏电阻阻值发生变化，光敏电阻分担的电压随之发生变化。该变化值通过MAX232芯片转换为数字信号被单片机接收，从而可以测得滴液的滴数、滴速和下落速度。而不经过MAX232转换，直接输入单片机AD转换的信号则可测得液滴的透明度。上位机测得的数据都将通过无线传输模块传送给下位机。同时上位机可以通过测得的液滴滴速和下位机发出的目标滴速进行比较，并通过由舵机控制的机械结构进行闭环的速度调整，以达到速度控制目的。
(二)下位机。
下位机开机后，首先将进行点滴瓶容量的输入。该容量将和之后传入的滴液滴速进行除法计算，得出预计剩余时间并在液晶屏上显示。确认点滴瓶容量之后，下位机和上位机开始通讯，在上位机上计算出的点滴滴数、滴速、透明度、下落速度将发送给下位机，在下位机中将完成对各个数据的显示、打印、语音播报功能。同时下位机能通过按键调整显示、打印和语音播报的内容，以及调整目标滴速发送给上位机。
(三)检测结果与分析。
1．测试条件及仪器。
(1)测试条件。
检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。
(2)测试仪器。
高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表，指针式万用表。
2．测试结果(数据)。
远程无线控制结果如下:分别对显示屏、语音播报、打印机及各种物件的控制开关进行100次试验。其中成功100次，失败0次。
3．测试分析与结论。
根据上述测试数据，生产实施的医用点滴液速度别及控制系统可无线进行控制，由此可得出以下结论:一是理想点滴液流速可控制在误差范围之内。二是打印机、显示屏、语音播报可正常工作。三是控制点滴液流速装置可进行无线操控。综上所述，本设计达到设计要求。
四、结语
本文设计了一款基于STM8SK104的医用点滴液检测控制系统，可以对点滴液的滴数、滴速、透明度、滴落速度等进行检测和控制。并能够通过5110液晶显示屏、打印机、WT588D语音模块进行实时显示、打印、和语音播报的功能。方便了人们的使用。整个系统操作简单、使用方便、节能、成本低廉，能够很好地适应医院的环境，减少了医护人员的劳动强度，便于医护人员对患者的观察和保护。
作者：宫丽男 单位：长春职业技术学院
【参考文献】
［1］杨秀娟．液体点滴速度监控装置［J］．科技传播，2011，9:174～176
［2］贺焕林，王双红．一种具有遥控功能的液体点滴速度监控装置的设计［J］．计算机测量与控制，2014，22(5):1453～1455
［3］李和太，赵新，李新，等．智能输液监控系统的研制［J］．沈阳工业大学学报，2006，28(3):318～324