智能语音播报作息时间控制器

作者:西安电子科技大学 雷思孝 李伯成

摘要：本文以凌阳SPCE061A单片机为，设计了具有语音播报功能、电台整点报时信号识别、自动校时等功能的作息时间控制器。以某学校为例，介绍了学校作息时间控制器的功能和具体实现方法。
目前大多数作息时间控制器大多数是定点打铃、人工校时，为了更切近生活，更符合人们的生活习惯，我们利用SPCE061A单片机的语音识别和播报功能，设计了智能语音播报作息时间控制器。具有语音播报和利用调频电台自动校时等特点。
1.工作原理
系统包括：SPCE061A单片机、无线接收模块、LCD驱动及显示模块、按键输入模块、功率放大模块和电源组成。如所示。
系统组成框图
利用SPCE061A单片机提供的2Hz时基信号作为基准计时信号，进行年月日时分秒计时、根据设定时间完成语音播报，可按照设定的时间进行相应的控制。能够随意设置语音播报时间和内容。下面以某中学作息时间为例，简要说明作息时间控制器的基本功能和实现方法。 控制时间及功能如下：
07：55 ------"请同学们进教室，迎接老师上课。请各位老师准备上课"
08：00 ------"第1节上课时间到了，请各位老师按时上课"
08：50 ------"第1节下课了，请各位老师、同学们休息10分钟"
09：00 ------"现在是第2节上课时间"
09：50 ------"第2节课下课时间到了, 请同学们到操场准备做课间操"
09：55 ------"播放课间操号令"
10：05 ------"播放轻音乐"
10：08 ------"请同学们进教室准备上第3节课"
10：10 ------"现在是第3节上课时间"
11：00 ------"第3节下课了，请同学们准备做眼保健操"
11：02 ------"播放眼保健操号令"
11：10 ------"现在是第四节上课时间"
12：00 ------"第四节下课，各位老师辛苦了，同学们要注意午休"
12：00 ------"播放午间新闻"
12：30 ------"现在是午间休息时间"
13：50 ------"请同学们进教室，迎接老师上课；请各位老师准备上第5节课"
14：00 ------"现在是第5节上课时间"
14：50 ------"第5节下课时间到了，请大家休息10分钟"
15：00 ------"现在是第6节上课时间"
15：50 ------"第6节下课时间到了，请各位休息10分钟"
16：00 ------"现在是第7节上课时间"
16：50 ------"第7节下课时间到了，下面是文体活动时间"
18：00 ------"一天的学习生活结束了，请同学们及时回家，路上注意安全，按时完成作业。明天再见！"
2.硬件设计
由单片机系统、输入键盘、调频接收模块、功率放大器、音箱和显示模块等部分组成。
系统扩展了三个按键用于报时及设定时间。利用单片机的DAC为电流型输出，经负载电阻R1、三极管Q1，放大驱动扬声器SPEAKER 放音，SPEAKER 可选用4Ω或8Ω扬声器，作为调试和当地语音播报使用，留有音频输出接口经功率放大器驱动音箱。用一个LED,显示作息时间到等相关信息，根据具体需要可控制电铃、播放提示语音等。通过IOA9-IOA15、IOB11-IOB15 经放大驱动大型数码显示器与控制其他设备（如：收音机播报新闻、CD播报音乐等）。系统工作电压可通过交直流两种方法提供。如所示。
硬件连接图
3.程序说明
整个程序分为：主程序、键盘扫描子程序、万年历计算子程序、校时子程序、语音播放子程序等几部分。
主程序：
程序按照模块化设计，所有功能都可通过调用子程序完成，主程序较简单，流程如所示 。SPCE061A具有低功耗睡眠模式，在睡眠模式下功耗很小，这一点对于用电池供电的系统非常重要，睡眠模式可以通过中断唤醒。
主程序流程图
语音播报子程序：
报时利用陵阳语音压缩和播报技术，根据设置的语音函数实现播放和事件提示。
万年历计算子程序：
利用2Hz中断源做时钟源进行计时，中断两次秒计数器加1并进行年历计算，年历范围从2001年到3099年。年历计算时有平闰年计算问题，闰年的条件是能被400整除或者能被4整除但不能被100 整除。万年历调整子程序流程图如 2Hz中断服务程序所示。
2Hz中断服务程序
校时子程序：
系统扩展了三个按键，TIME 键用于报时和校时，由于时间包括年月日时分，按TIME键报年月日，再按报时分，一直按住TIME 键3秒则进入校时状态，语音播报当前是XXXX 年按UP键年份增加按DOWN 键减少，按TIME键来切换月日时分，调整完分钟后，按TIME键确认，语音报出年月日时分。
校时子程序