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
  t' r* y3 m2 q* e3 p) R( R8 g( |4 ?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
9 A. Q5 K* ]& p( [4 ]  X特点。
2 {" h! @- W% E( h- Y3 r( b1 引言
机载语音告警系统是利用先进传感器技术，通过
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
! d$ `+ w. }" @4 L6 X组人员或地面和友机的安全设施。该系统可根据飞行
' [3 a5 l  V% G; }% K9 y的不同阶段和飞机的不同状态自动向机组人员播放语
# Z3 B, f6 d2 c* v) ]! |音告警和提示，便于机组人员随时掌握飞机的飞行状
$ {8 j% _: T. @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
5 x' Z- k& o1 Y; {问题，笔者利用微控制器实现芯片式语音告警系统，克
5 A/ Z3 c- `2 f7 y- G# ^! j/ ^服了传统语音告警系统的不足。
8 W- m0 l% E) _2 Y6 n2 系统特点及技术性能描述
语音告警系统的功能是以分布在飞机各主要部位
  R, P$ e- @  X) [1 d4 M2 u的各种传感器信号为触发，根据信息的重要或紧急程
度的不同，按照预定的优先级别，自动编排播放顺序，
  n' R! B1 K1 X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
* d$ d9 o  x. y) j+ k2 ?! z微功耗器件，耗电低，减少了故障发生率。
语音告警系统主要技术性能为：语音信息数16条；
7 p2 M1 `+ m8 _$ ^音频信号非线性失真6≤10％；播放语音信号周期10-
# n4 K" ?9 {  g24 S；工作温度一40~+550C；平均无故障时间>1 500 h；具
  t7 H2 R7 w8 R: `有机内自检(BIT)功能。
主要硬件：单片机P87C52X2FN，语音芯片ISD4003。
; `4 u2 M+ f+ x/ C2．1 P87C52X2FN介绍
8 ^$ u# h# |1 j0 h4 i7 G. G* kP87C52X2FN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
RAM，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
极通信、I／O扩展或全双工URAT的串行口和片内振荡
5 k* ~: P* o5 V* T. }: l7 c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。
0 `$ P2 v; r# D7 O4 R6 d/ y* W$ P2．2 IsD4∞3—8M介绍
语音芯片ISD4003—8M工作电压为3 V，单片录放
$ V$ x; g  E, C' H/ P  d& Y3 d3 m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
$ a+ P9 B/ o! |5 U波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度
' z8 L* D) g1 ~; d) J6 _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
术，每个采样值直接存储在片内闪烁存储器中，因此
: x) c( n: _- Y9 e3 x' c6 s2 {能够非常真实、自然地再现语音和效果声，避免了一般
) o7 z9 [$ H% O/ V. X+ h; k固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属
% t( d) ~& v+ g: t! C( `声。采样频率可为4．O，5．3，6．4，8．0kHz，频率越低，录放
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
+ g% G  [- o, |, @件、自动录放转换电路、串口通信接口、输出控制等。其
7 S: F& |# J: h" G: Z- K& w0 x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
/ h: M. y4 {) F% ?" x的输入触发信号实现不同的响应，即每输入一路传感
/ S2 k* J& y8 z, S4 k& R$ \: I0 z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。
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& Q. |* w( L5 X6 p) a( Z, c

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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