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
ISD4003—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。
( h2 v5 ^3 l% k) D- ~1 引言
机载语音告警系统是利用先进传感器技术，通过
, @9 @5 A& b7 D+ q4 G! W2 r7 M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
2 F- j6 E; T! P) @) T7 j. G组人员或地面和友机的安全设施。该系统可根据飞行
- u) p& }" q% ^- T" ]4 Z6 t的不同阶段和飞机的不同状态自动向机组人员播放语
; a7 w& T9 u& V" j7 L- p" t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
+ W, x4 C7 N* n% I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
; `+ W2 i% S' z& [( c! u1 K# O9 k语音告警系统的功能是以分布在飞机各主要部位
的各种传感器信号为触发，根据信息的重要或紧急程
3 R! _3 G3 o+ ~4 l度的不同，按照预定的优先级别，自动编排播放顺序，
6 E, B% p9 X- {. j可播放多条语音告警信息。其特点是：电路简单，体积
, s# N8 j* Q7 R+ r8 b3 |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。
) n7 {+ }9 {( u+ b7 X语音告警系统主要技术性能为：语音信息数16条；
  [3 O4 T+ [# |) L音频信号非线性失真6≤10％；播放语音信号周期10-
! j$ h; Z' a6 ?* v8 X+ W. z1 h24 S；工作温度一40~+550C；平均无故障时间>1 500 h；具
, j0 j( y" g( c' w( N9 T' Z" A6 U有机内自检(BIT)功能。
' _$ I1 h8 I) y1 p8 W; D: b, ?  J$ x主要硬件：单片机P87C52X2FN，语音芯片ISD4003。
2．1 P87C52X2FN介绍
+ x& L3 V' \' E  t7 DP87C52X2FN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
机，是一种功能强大的微控制器，对很多嵌入式控制应
用提供了一个高度灵活有效的解决方案。包含256 B
0 ~% T3 j. _0 q5 ^* ERAM，8 KB ROM，32个I／O口，3个16 bit定时／计数
器，1个6中断4优先级嵌套中断结构，1个可用作多
' ?3 F/ G( z1 Y4 m# V9 r极通信、I／O扩展或全双工URAT的串行口和片内振荡
" T: e0 G# j1 [; r  @- ?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。
2．2 IsD4∞3—8M介绍
) w% T. y2 {4 g$ f6 H语音芯片ISD4003—8M工作电压为3 V，单片录放
# |8 `7 ?& e! g7 {时间8 rain，音质好，适用于移动电话及其他便携式电
子产品。芯片采用CMOS技术，内含振荡器、防混淆滤
波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度
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
' @6 ^" l7 p$ I. |$ R术，每个采样值直接存储在片内闪烁存储器中，因此
" N' y( v' X( H5 ^! q# f能够非常真实、自然地再现语音和效果声，避免了一般
固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属
声。采样频率可为4．O，5．3，6．4，8．0kHz，频率越低，录放
! N7 G$ S+ Y/ b. @$ B时间越长，而音质有所下降，片内信息存于闪烁存储器
中，可在断电情况下保存100年(典型值)，反复录音
lO万次。
3 系统设计
3．1系统结构设计
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
; p4 }8 e% N9 b; n" p0 Y/ e. z0 M件、自动录放转换电路、串口通信接口、输出控制等。其
& H! r, y4 ]4 s& e6 ~功能采用单片机及语音芯片实现，利用单片机实现对
由语音芯片存储的语音信息进行录放操作，可对不同
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
9 p& k8 p9 d+ Z现语音告警功能。

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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