基于RFID和语音合成技术的语音导览终端设计

引 言

　　在国内的一些大型博物馆和风景区，已经采用了一些语音导览器，为游客提供各种解说和导游，大大方便了游客对博物馆和风景区历史文化的了解。但传统的语音导览器功能比较单一、功耗大、成本高、数据更新复杂，游客需要手动输入编码才能得到相应的播放信息，限制了语音导览器的进一步推广使用。本设计结合RFID射频识别技术和TTS语音合成技术，提出了一种可自动识别解说对象的语音导览器，并结合USB存储技术，实现各种导览信息的及时更新。

　　1 RFID技术、TTS技术及终端功能分析

　　RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)俗称电子标签，是一种非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境中。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。最基本的RFID系统由三部分组成：标签(tag)，由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器(reader)，读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线(anten—na)，在标签和读取器间传递射频信号。

　　TTS(Text To Speech，语音合成)技术解决如何将文字信息转化为声音信息的问题，从而变看为听，使得人们获取信息的方式更加丰富和自然。语音合成技术是实现人机语音通信的关键技术之一，涉及声学、语言学、数字信号处理、计算机科学等多种学科知识，是中文信息处理领域的一项前沿技术。

　　语音导览终端作为便携式终端，为确保其有足够的能量可靠地工作，整个设计必须满足低功耗要求。同时，通过对目前市场使用的语音导览器的分析，本设计所要实现的语音导览终端主要实现以下基本功能：目标对象自动识别；导览信息主动播放；USB信息更新；游览路线显示；服务信息查询。

　　2 语音导览终端硬件原理设计

　　语音导览终端基本原理框图如图1所示。RFID读头电路将获得的标签信息送到微控制器。微控制器根据标签信息从数据存储器中读取相应的文本信息并通过串口送到TTS语音合成电路。TTS语音合成电路将文本信息转换为语音信息，然后经音频放大电路放大后送到内置喇叭或外接耳机。同时，LCD显示屏根据标签信息显示目前的游览路线。另外，通过人机接口可以查询一些服务信息。

 

 

 

　　2．1 EM4095 RFID读头电路

　　EM4095是RFID基站读写芯片，载波工作频率为100～150 kHz，可以对EM400X、EM4050、EM4150等标签进行操作。采用图2所示工作电路时，其工作频率由以下关系式确定：

 

 

 

　　在实际应用中，上式中的电容选择陶瓷电容，并根据实际测试情况适当调整电感L1的值，从而确保工作频率为125 kHz。