单片机语音播报怎么做？语音模块原理及程序编写思路

我最欢就是做带语音播报的产品，写程序的过程太枯燥了。

有些产品一开发就是几个月，整个过程都跟冷冰冰的LED、蜂鸣器、按键、LCD屏打交道难免有些寂寞。

加上语音就不同了，录制好一个好听的妹子声音，不但可以提升整个产品的逼格，自己也满满的成就感。

今天就来聊聊带语音的产品怎么做。

实际产品中，用单片机播放语音方案有很多种，唯一没有开发板那种，因为成本各方面都不满足产品需求。

另外就是加一个语音芯片，如果利润高的产品会优先使用这种，一个几块钱还能接受。

还有就做软解码的，就是把语音文件解码成喇叭能够识别的PWM和DAC数据，这种技术难度最大，对工程师编程水平是一个考验。

虽然难度大，但是成本低，不需要额外增加语音芯片，老板的最爱，反正工程师掉点头发对公司又没影响。

软解码大概在6,7年前做电子狗的时候玩过一次，大概原理就是把语音文件合并成bin文件，烧录到外置的flash里面，做好每条语音的地址映射。

用单片机读取Flash的数据并解码，然后转换成PWM或者DAC经过功放输出到喇叭。

这种一般要有个写上位机的配合，以前市面上没有在把语音文件合并成bin文件的工具，现在好像有了。

时间相隔太久，很多细节记不清楚了，后续如果还能找到资料再跟大家分享。

今天无际单片机编程给大家讲后面我做过的一种方法：用语音芯片 。

这是语音芯片的一些介绍：

我们需要关注的就是，这个芯片对语音长度的支持分别有55s、25s、85s，如果产品语音少还是挺合适的。

这种芯片如果语音少的直接用芯片内部的Flash，如果语音多了就需要外挂一个Flash来存储语音数据。

一般每个产品的语音都是不一样的，那怎么把我们想要的语音通过这个语音芯片播放出来呢？

想实现这个功能要经过以下几个步骤：

通过软件把语音文案转成mp3格式语音文件，类似的软件有很多，比如说科大讯飞。把语音文件提供给芯片方，让他们帮你定制。拿到样品后就是焊接到自己板子上，然后根据芯片规格书写控制时序程序，每条语音都对应了一个地址，只要把地址数据写入芯片，芯片就会自动播放指定语音。

整个过程是不是非常简单？

除了播放语音功能以外，还有一些附加功能，比如说静音，音量调节、循环播放等等。

下面来看下芯片的引脚定义

一般使用3根线来跟单片机通讯。

PA0/SDA： 数据线

PA1/SCL： 时钟线

PA2： 忙碌线，当有语音播报的时候，该引脚为低电平。

芯片的控制时序如下：

不难发现，数据开始之前SCL需要先产生5ms的低电平同步头，然后数据在SCL线的上升沿被读取，一共读取8位，也就是1个字节。

如果你不会写这个时序也没关系，芯片原厂都有提供例程。

单片机实例分享，打造音乐频谱时钟

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电路原理

下面我们按各功能模块逐一给大家介绍一下这个制作的电路原理吧。

图25.1 时钟显示效果

图25.2 频谱显示效果

1.电源部分

电源电路如图25.3所示。

图25.3 电源部分的电路

电源模块采用了一支很常见的7805稳压芯片，再加一大一小两个电容进行滤波，输入端直接买了个9V/1A的电源适配器，方便省事。7805额定输出电流1A，对于这样的小系统来说，已经完全够用了。实际使用下来，7805发热不太大，无需加装散热片。为了使用方便，我在7805的输入端加装了一个开关和一个红色LED，分别作为系统电源开关和指示灯。

2.时钟、温度部分

这部分电路如图25.4所示。单片机采用的是STC89C52RC，考虑到成本和功能性问题，时钟部分我没有单独买时钟芯片，直接使用内部定时器中断作为时钟源，这直接导致的结果就是时钟误差稍大。经测试，每24小时误差在1分钟左右，作为一个功能性的DIY作品，就饶了它吧，呵呵……温度传感器采用的也是常用的DS18B20，相信大家都很熟悉。3个功能按键分别是时钟(闹铃)小时调整、时钟(闹铃)分钟调整和时钟/闹铃切换。

图25.4 时钟、温度部分的电路

为了跟“频谱”切题，时钟、温度的显示没有采用传统的数字表示，而是分别把时钟的小时、分钟的十位和个位分别用点来表示，每两列表示一位，每行表示一点，左下角是时钟，右上角是温度。是不是有点晕乎呢?其实只要你看了实物就会觉得很简单，文字的确不是很好表达。时钟没有单独设置“秒”的显示，为了增强显示效果，我特地在右下角设置了沙漏下落效果，每一秒钟下落一行。

3.频谱分析部分

电路如图25.5所示。这部分的制作跟“五色LED频谱”是一样的原理，都是把音频信号经AD采样，用快速傅里叶变换求出频点的幅值，再根据幅值大小来驱动相应的LED。只不过我设计的是每次采128个点，最后十六分频而已。单片机采用的是STC12C5A60S2，已经在信号输入端加了47pF的电容滤波，但还是发现有噪声。可能是因为使用的是洞洞板，还有就是走线过长的缘故。我试着加大了电容再次滤波，但直接导致低频响应变差，鉴于噪声不是很严重，最后只好作罢，将就一下了。

图25.5 频谱分析部分的电路

4.WAV 音乐播放部分

电路如图25.6所示。这部分应该是整个系统里面最复杂的了，WAV音乐播放部分是在数码之家论坛hit00版主的“WAV播放器”的基础上修改而来的。单片机选用的是STC12C5616AD，虽然该单片机自带有SPI接口，在一定程度上已经简化了程序，但SD卡文件的操作确实有难度。原来的程序里带有语音，受到单片机存储空间的限制，语音质量太差，没有“暂停”及”上一曲”功能。我去掉了语音，增加了暂停及上一曲功能。其中暂停功能的实现花了我不少时间，本来想当暂停的时候就让单片机进入死循环，开始的时候再跳出来，结果试了以后发现完全不是那么回事。单片机PWM信号的输出本来就用的中断，单片机进不进入死循环，中断还是一样的工作。要不就让它在暂停的时候掉电或是待机什么的呢?好吧，查STC12C5616AD的手册。一看手册我笑了，PCON电源控制寄存器不正是我想找的吗，单片机进入掉电模式，单片机状态维持当前值，呵呵……问题解决。功放部分采用了LM386功放芯片，直接引用了网上LM386的典型应用电路。

图25.6 WAV音乐播放部分的电路

5.显示部分

电路如图25.7所示。为了能有好的显示效果，显示部分用的是32×16的高亮度聚光蓝色LED组成的点阵屏，1kΩ电阻限流。全过程手工焊接，可能我焊得慢，整整焊了一晚上。焊接状态与电路细节如图25.8、图25.9所示。

图25.7 显示部分的电路

由于时钟部分跟频谱分析部分共用点阵屏，所以必须考虑两路信号的隔离分时显示。还有就是32列LED的列驱动问题。信号的隔离分时显示我用的是74HC573锁存器，通过控制OE端口将需要显示的信号线路的74HC573选通，而将另外一组信号通过74HC573的高阻态实现隔离。LED的列驱动选用的是74HC154(4线—16线译码器)，只需一组I/O口就可实现32列LED的列驱动了。

到此，整个系统的介绍就完了，在这里特别感谢数码之家论坛的hit00版主在制作过程中给予的大力帮助。图25.10就是这个实物作品的全家福。

为了尽量减少干扰和连线，整个板子电源全是用焊锡走的线。信号线采用杜邦线和插针连接，方便调试。

虽然制作时觉得挺累，但当看到自己做的东西“跑”起来那一刻，就什么都值了，我相信每一个DIY爱好者都会有这种感觉吧，也许这就是DIY的乐趣。相关源程序可到qq群657864614进行下载。