具有語音提示功能的糧食水分測試儀
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圖3 信號(hào)采樣波形
按鍵輸入部分由品種選擇鍵、修正值輸入鍵、保存鍵、測試鍵、平均鍵、清除鍵等組成，根據(jù)需要，可測量大米、小麥、高粱等不同種類的糧食。
SPCE061A 的音頻輸出采用雙通道的DAC 方式，即數(shù)字信號(hào)通過10 位DAC 轉(zhuǎn)換成3mA 驅(qū)動(dòng)電流的模擬輸出，語音提示信號(hào)輸出經(jīng)過驅(qū)動(dòng)放大以后，通過揚(yáng)聲器輸出。
3. 2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
糧食水分測試儀是具有區(qū)域特色的產(chǎn)品，它對(duì)不同地區(qū)的糧食作物具有不同的測量基準(zhǔn)值，因此在測試之前，需要根據(jù)不同的糧食種類，在不同的狀態(tài)下建立起標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)可以預(yù)先存入系統(tǒng)中，也可以由用戶根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場設(shè)定。這樣在測試時(shí)就與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，判斷是否合乎標(biāo)準(zhǔn)。
軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，包括初始化程序、鍵盤掃描、溫度采樣、水分采樣中斷處理、測量數(shù)據(jù)線性化和溫度漂移的補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)處理、語音提示等模塊。主程序負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)與控制工作，通過調(diào)用不同的模塊完成相應(yīng)的工作。本測試儀以每個(gè)品種10 次隨機(jī)采樣的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，有效地提高了測量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。在測試完成后就輸出語音提示，判斷所測試的水分為多少并且是否合格。主程序的流程圖如圖4 所示：
圖4 主程序流程圖
SPCE061A 的音頻輸出有兩種方式，一種是音調(diào)輸出方式，另一種是語音輸出方式，兩者的區(qū)別在于輸出的控制機(jī)理不同。前者是通過控制定時(shí)器溢出所產(chǎn)生的不同頻率來決定聲波振動(dòng)次數(shù)的多少，從而決定發(fā)出的聲音音調(diào)的高低；后者是用與聲音數(shù)據(jù)采樣率相同的速率將聲音數(shù)據(jù)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換通道還原成音頻電壓或電流輸出，其中聲音數(shù)據(jù)采樣率決定了聲音音質(zhì)的好壞，并決定了聲音數(shù)據(jù)所需要占據(jù)的存儲(chǔ)空間[3 ] 。提示語音的輸入可以采用兩種方式：一是通過PC 機(jī)的聲卡，用麥克風(fēng)采集語音的3 .wav 文件；二是用SPCE061A 系統(tǒng)采集語音信號(hào)，通過通信模塊將語音信號(hào)傳送到PC 機(jī)上保存。第二種方式最好，因?yàn)樗鼙ＷC語音特征的一致性，從而減少硬件系統(tǒng)不一致帶來的誤差。不管采用哪種方式， 3 . wav 文件占用的存儲(chǔ)空間很大，對(duì)于微控制器來說想要存儲(chǔ)大量的語音信息顯然是不可能的，必須將音頻文件壓縮。為了方便用戶使用， 凌陽公司的SPCE061A 提供了各種音頻壓縮編碼的算法和API 函數(shù)庫，即SACM- LIB。用戶只須了解每個(gè)模塊所要實(shí)現(xiàn)的功能及參數(shù)的內(nèi)容，然后調(diào)用該API 函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)該功能。凌陽科技公司提供三種不同壓縮率的語音提示的算法，表1 是各種壓縮算法名稱及編碼率類型。
表1 SPCE061A 的語音壓縮算法及編碼率類型 
Sound ：_proc ；
r1 = 1 ；
call F_SACM_S240_Initial ；
r1 = 8 ；
call F_SACM_S240_Volume ；
r1 = [ Speech_1 ] ；
r2 = dac1 ；
r3 = Ramp_UpDn_On ；
call F_SACM_S240_Play ；
LOOP；
call F_SACM_S240_ServiceLoop[ syg1 ] ；
call F_SACM_S240_Status ；
test r1 ，0x0001 ；
jz Sound_End ；
jmp LOOP；
Sound_End ；
retf ；
endp ；
5 實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果
本測試儀采用浮動(dòng)三點(diǎn)定標(biāo)法對(duì)各種不同種類的糧食預(yù)先定標(biāo)，用戶在使用時(shí)可直接測量，以小麥為例，在不同的水分情況下，實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)據(jù)比對(duì)如表2 所示：
表2 實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)值的比對(duì) 
參考文獻(xiàn)
[1 ] 薛鈞義，等. 凌陽十六位單片機(jī)原理及應(yīng)用[M] . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003 ，2
[2 ] 張永林，等. 糧食水分在線測量技術(shù)評(píng)述[J ] . 武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003 ， (12) ：36 - 40
[3 ] 李晶姣. 嵌入式語音技術(shù)及凌陽16 位單片機(jī)應(yīng)用[M] . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社
評(píng)論