基于微控技术的机载语音告警系统设计

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【摘要】介绍了基于微控制器的芯片式机载语音告警器的设计和实现。以单片机P87C52X2FN和语音芯片
! Q! R) G5 J  A% tISD4003—8M为核心给出了硬件原理电路和主要的软件设计思路，该告警器具有功能强、精度高、使用方便、可靠等
特点。
) S" K- n) v! c; K1 引言
# m! v) j% f2 b' f+ W- K机载语音告警系统是利用先进传感器技术，通过
: U2 F; _  u+ Q% x( A+ M1 p( x微控制器实时控制传感器检测飞机的飞行状态，并将
飞行中的各种危险状态及时地以语音的形式报告给机
组人员或地面和友机的安全设施。该系统可根据飞行
+ ~  v# q, I1 `6 x2 ?# Q  A% P. n的不同阶段和飞机的不同状态自动向机组人员播放语
音告警和提示，便于机组人员随时掌握飞机的飞行状
态和安全状况，提高飞机的安全性。传统的磁带式语音
告警系统存在着响应慢、体积大、拆卸及维修难度大等
问题，笔者利用微控制器实现芯片式语音告警系统，克
* K/ C5 O5 q# C9 w% T# M; T服了传统语音告警系统的不足。
2 系统特点及技术性能描述
+ [) ~) [; U% `+ @语音告警系统的功能是以分布在飞机各主要部位
# j: K" C1 J3 |% S, a7 J的各种传感器信号为触发，根据信息的重要或紧急程
7 ~& [7 b9 Y$ |7 c' a; a. f. d度的不同，按照预定的优先级别，自动编排播放顺序，
可播放多条语音告警信息。其特点是：电路简单，体积
小；采用了微处理技术，可靠性高，测量精度高；采用了
微功耗器件，耗电低，减少了故障发生率。
  u6 j7 ~1 O8 J- S9 B/ _, m语音告警系统主要技术性能为：语音信息数16条；
音频信号非线性失真6≤10％；播放语音信号周期10-
) V1 P  X+ h0 L+ Z1 J9 E/ C24 S；工作温度一40~+550C；平均无故障时间>1 500 h；具
有机内自检(BIT)功能。
8 Q5 Y7 X8 `# {1 A主要硬件：单片机P87C52X2FN，语音芯片ISD4003。
2．1 P87C52X2FN介绍
: j: K! V1 Z1 L# x2 \& oP87C52X2FN在兼容MCS一51系列单片机的基础
上，增加了多种实用功能和工作模式的增强型单片
5 [' q7 n0 P5 V% z5 l1 q机，是一种功能强大的微控制器，对很多嵌入式控制应
7 x' e' d3 ~0 T, ?! t8 V9 }9 x0 R: S用提供了一个高度灵活有效的解决方案。包含256 B
RAM，8 KB ROM，32个I／O口，3个16 bit定时／计数
4 r: K! W. t1 ?器，1个6中断4优先级嵌套中断结构，1个可用作多
极通信、I／O扩展或全双工URAT的串行口和片内振荡
器以及时钟电路。在此主要用于控制循环扫描传感器
信息和ISD4003语音芯片的语音播放。
) m( m! r1 o' v) c$ ^2．2 IsD4∞3—8M介绍
语音芯片ISD4003—8M工作电压为3 V，单片录放
" U: w- l$ p- g7 j0 X" M时间8 rain，音质好，适用于移动电话及其他便携式电
! q6 e( m$ k5 u2 q2 I, q- Z子产品。芯片采用CMOS技术，内含振荡器、防混淆滤
: _% w+ E# V( l波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度
4 Y9 \' h" f4 c  R多电平闪烁存储阵列。芯片设计基于所有操作必须由
微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口(SPI或
Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技
" j) E! n6 `  z& X9 ]3 [术，每个采样值直接存储在片内闪烁存储器中，因此
能够非常真实、自然地再现语音和效果声，避免了一般
- Z- C; N% `9 s: o固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属
3 t5 u* H' y9 M+ _) e声。采样频率可为4．O，5．3，6．4，8．0kHz，频率越低，录放
% [2 O% z9 H. {& T时间越长，而音质有所下降，片内信息存于闪烁存储器
0 v; n$ q! r6 [: `5 ?' c中，可在断电情况下保存100年(典型值)，反复录音
" D2 I- h% Z1 ], j( XlO万次。
' K4 {7 N. y! V" o2 i" a3 系统设计
3．1系统结构设计
& B0 a& a2 i! s( V机载语音告警系统㈣结构框图如图l所示。主要
包括微处理器、语音存储处理器、数字逻辑信息选择组
/ i0 c/ ?9 x) G" X/ o件、自动录放转换电路、串口通信接口、输出控制等。其
功能采用单片机及语音芯片实现，利用单片机实现对
" t+ S1 n  Y1 F由语音芯片存储的语音信息进行录放操作，可对不同
, m' v0 }" |3 ?9 M3 O7 \4 W的输入触发信号实现不同的响应，即每输入一路传感
器触发信号即可播放与之对应的一条语音信息，以实
现语音告警功能。
* O+ u( e! a2 B" v" ]' Z$ p, z

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埋头拉线ing

可以通过单片机实时控制传感器检测飞机的飞行状态