在科学技术空前发展的今天,人机交互技术成为发展的热门技术,其中语音合成是该项技术的重要组成部分,应用十分广泛。随着嵌入式硬件平台性能的提高与存储容量增加、价格降低,嵌入式语音合成技术也逐渐走入各种应用场合。FPGA以其灵活性、使用范围广、硬件的可重构性而成为时下发展的热门嵌入式平台。本文通过比较各种语音合成算法优缺点,选择时域基音叠加(TD-PSOLA)作为语音合成模块的算法。应用MATLAB软件设计TD-PSOLA算法并进行分析、优化、验证。通过Quartus II软件设计建立SOPC系统,在Nios II IDE环境下,植入TD-PSOLA算法,最终实现语音合成功能。实验证明,在一定范围内,TD-PSOLA算法能够较好地实现语音韵律调节。通过峰值法和最佳路径法使基音检测准确率达到89.2%。通过能量阈值与过零率阈值调节,清浊音判定准确度达到93.16%。本文设计的SOPC平台能够实现系统需求,为后续语音合成系统完善提供较大空间。听音测试结果表明,基于TD-PSOLA语音合成算法对语音韵律修改有限,当时长修改范围在0.5~3倍和音高修改范围在0.5~2.5倍之间时,可以得到比较满意的语音合成结果。通过语音库中语音样本的多层次化设计,使语音合成的修改幅度减少,改善语音合成质量。