基于嵌入式水上VHF自动播报系统设计,本文是一篇关于嵌入式论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
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摘 要：水上VHF通信系统是全球通用的具有国际标准的通信方式,本文针对海事管理中航行信息发布需求来设计的一套基于嵌入式的VHF自动播发系统,本设计在类似非预制语音自动播放应用上具有一定的参考意义.
关键词：嵌入式；VHF；TTS；自动播发
中图分类号：U644 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）07-0031-03
VHF通信是保障长江航行安全必不可少的通信手段,因其具有统一的国际标准,主要应用于船和船、船和岸之间进行的船舶会让、遇险报警、海事救助等方面的通信联络,特别是由于其广播的性质,在岸台的水文气象、航行通告等信息的发布上起到了不可替代的作用.但在当前常用的需要定时播出的航行通告等信息的播发中,操作人员一般需要提前录制好语音文件或者操作TYS软件将文本转为语音文件,再将该文件上传给播发系统定时播出,该操作需要操作人员具备熟练的普通话能力和相关软件操作能力,实际应用中具有一定的难度.
本设计就是在需要通过VHF进行航行通告等信息播发的单位、站点设置一台基于嵌入式系统的播发主机和VHF船（岸台）机相连,操作人员通过内部网络使用浏览器访问该主机,在页面上提交播发任务和文本播发内容,该主机会按照任务列表进行自动播发.
1 系统设计方案
1.1 系统需求
要实现VHF自动播报系统,需要搭建一台主机系统和VHF船（岸）台机相连,实现以下功能：1.该主机能够将播报内容以音频的方式发送给VHF船（岸）台机,并控制其播发；2.该主机能存储并管理播发内容,实现定时按需播发；3.该主机能够接入内部网络中并实现远程访问,用户仅需提交文字版的播发内容并可以对其进行增、删、改等操作；4.该主机要能专用并小型化,系统工作稳定.
1.2 系统方案
根据系统需求,一台基于嵌入式系统的主机系统方案能满足需要,其系统架构如图1所示,采用安装了Linux系统的嵌入式平台作为控制主机,在该主机上搭建web服务器和数据库系统并设计播报软件.远程用户通过浏览器访问该控制主机,在管理页面上提交需要发布的航行信息（文本）,播报系统会在预定的时间将该内容通过硬件TTS模块转换为语音信号输出至VHF船（岸）台机并向附近水域播发.
2 硬件选型
系统硬件架构如图2,由主机模块、电源模块和VHF模块组成.主要硬件设备选型如下：
2.1 控制主机
控制主机选用树莓派2代.树莓派是树莓派基金会发布的卡片式电脑,具有900MHz主频的4核ARM Cortex-A7 CPU、1G内存、10/100M以太网接口的主机系统,主板上载有40针的GPIO（General Purpose Input Output通用输入输出）接口,连接实现外部控制和串行通信功能.利用MicroSD卡作为存储,安装和运行基于Linux的Raspbian或Win10 IoT等操作系统.该主机完全性能可以满*项目的主机硬件平台需求.
2.2 硬件TTS模块
硬件TTS模块选择宇音天下公司出品的最新一代SYN6658中文语音合成芯片模块.该语音芯片通过UART和上位机通信,直接接收待合成的文本数据,实现文本到语音（TYS,TextTo Speech）的转换功能.该模块支持任意中文文本（<4K字节）的合成,智能识别区分数值、时间、度量衡、姓氏、多音字等各式文本,内置多种提示音可选,并能实现男女声、语速、语调、音量调整.该模块接线简单,仅需连接供电、UART输入,提供一路单声道语音输出,该模块控制简单、功能强大,输出语音柔和自然.
2.3 VHF船台机
VHF船台机选用建伍（KENWOOD）公司的TM-271A型VHF调频对讲机,该型VHF调频对讲机可以调整为水上专用VHF频道.选用该型VHF船台机的主要原因是该机型麦克风接口使用的是标准的RJ45接头,接线标准明晰,后期改装简单.接线线序如图3所示,6针为麦克风输入、5针为麦克风地,将两针和TTS模块的语音输出直接连接实现语音的输入；4针为PTT（PushToTalk）脚、3针为地,将4/3针导通实现麦克风手柄的PIT按钮按下功能,其他接线脚悬空不用处理.
2.4 其他模块
电源模块直接利用VHF专用的13.6V直流电源给建伍VHF船台机供电；树莓派电源使用LM2596S直流可调降压模块,该模块输入3-40V、输出1.5-35V（3A）可调,使用时接入VHF电源,输出调整为5V即可.
PIT控制使用1路继电器模块,该模块驱动电压为5V,采用光耦隔离,低电平触发.常开端和VHF接口第4/3针PTY/GND相连,通过触发实现PTT按下功能.
由于树莓派没有实时时钟,断电之后时间会归零.可以使用外接基于DS3231芯片的实时时钟模块在树莓派启动时进行校时以保证运行时间准确.也可以在系统启动之后连接内网的NTP服务器实现授时及校时功能.
3 软件设计
系统软件的总体设计思路是基于任务表驱动系统运行.播报系统每分钟读取一次数据库中的任务表,任务表中任务时间以分钟为单位,将表中的任务时间和系统时间相比对,如果时间相符则播出该条播报信息,播放完成后将播放内容保存至已播放表.系统运行流程图如图4所示：
要实现系统设计目标,需要完成以下系统及软件的设计：
3.1 操作系统搭建
树莓派使用主板上的bootload来引导烧录在MicroSD卡上的操作系统镜像来启动系统.在本设计中使用的是Raspbian系统,Raspbian是基于Debian GNU/Linux的免费操作系统,它面向Raspberry Pi硬件（armhf处理器架构）做了优化,内置了多个常用的软件包和预编译软件,非常适合于常用的web服务器、物联网设备控制等系统设计和开发.
结论：关于本文可作为相关专业嵌入式论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文嵌入式系统就业前景论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
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