通常情况下，语音报警器的基本原理是是通过对当前周围环境的监测，由单片机判断所测得的数据是否满足报警条件,若满足，则调用相关报警种类，提示人们采取预防措施,若不满足， 则返回继续进行监测。因此语音报警器具有灵活，人性化等特点，深受市场的欢迎，具有良好的发展前景。

    传统语音组合电路的设计十分复杂，开发工具十分昂贵，语音录制及软件编制工作量巨大，而且组合出来的语音效果也不甚理想，尤其在投资不大的产品、系统中最为突出，从而制约了这一技术的应用和发展[2][3]。近年来，随着语音芯片的发展，这一情况已经得到扭转。

    语音芯片将语音信号通过采样转化为数字，或通过下载器直接下载，存储在IC的ROM中，再通过电路将ROM中的信息还原为语音信号。根据语音芯片的输出方式分为两大类，一种是PWM输出方式，一种是DAC输出方式，PWM输出音量不可连续可调，不能接普通功放，目前市面上大多数语音芯片是PWM输出方式[4]。另外一种是DAC经内部EQ放大，该语音芯片声音连续可调，可数字控制调节，可外接功放。我们在系统中选用的WT588D语音芯片，兼容了PWM和DAC两种输出方式，在实验室调试播音时，用PWM输出方式，接个小喇叭，应用到工业现场时，则用DAC输出方式，根据现场要求，外接合适的功放。

1.2 作者的工作

本课题语音报警为背景，设计单片机与PC机相结合的语音报警开发系统，用于控制系统的语音报警。需要熟悉语音报警的基本组成，了解多款芯片，并掌握Altium Designer的使用，完成单片机语音报警系统的原理图设计和元件封装，画出PCB，以及掌握一门计算机高级语言并编写上位机软件，对系统进行调试，最终实现对单片机语音报警系统的开发。

研究手段：

1.系统学习工业控制系统基础知识，检索、查阅、研读相关文献资料；

2.学习、熟悉语音报警系统的组成和工作原理及单片机工作原理，在此基础之上，学习语音芯片的使用，完成语音报警系统的硬件设计并完成原理图和PCB板的设计；

3.掌握单片机与PC的通讯方式，完成语音报警系统的C语言程序设计；

4.熟悉C#编程，完成上位机软件的设计；

5.对语音报警系统进行调试、验证模块的可靠性和可行性。

2 系统总体设计

2.1 功能与技术要求

该语言报警系统可应用于工业现场，根据PLC发出的信号编码，控制语音芯片播放出相应的报警音频，并可以通过上位机进行调试。

系统主要技术要求：

1) 电源电压为24V

2) 音响声级要达到工业现场级别，通常不低于85dB

3) 与PC相连

4) 与工业系统隔离

5) 可下载和编辑音频

6) 外接功放和扬声器

7）扩展性良好

根据以上技术要求可知，设计该系统需结合电源转换模块，为内部模块提供3.3V的应用电压，因为DAC输出需要模拟电源，其他大部分芯片需要数字电源，所以处理好数字电源和模拟电源之间的互相干扰也很关键；DAC输出方式使系统可外接合适的功放，来满足工业现场的播音要求；USB／串口转换器解决系统与PC机相连的问题；光电隔离器隔离语音报警系统和工业系统；语音芯片需具备音频下载和编辑功能；需准备端子来接外设；与PLC相接的引脚不能过少；语音芯片的输出方式和工作模式不能过于单一。

2.2 总体方案

系统总体设计框图如图1：利用WT588D自带的WT588D VoiceChip软件对语音芯片进行软件设置后加载音频并进行编辑，生成BIN文件，经WT55U02将所需的语音信号下载到WT588D语音芯片外围的FLASH存储器里，此时，RESET复位，WT588D被禁用。之后运行上位机软件进行串口调试，模拟PLC发出编码，测试下载的语音是否正确。应用于工业现场时，PLC会根据现场检测装置检测出的信息发出编码指令，通过光电隔离器传送给单片机，单片机控制WT588D语音芯片，通过功放和喇叭播放报警信号。