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
1 I3 w; w/ @' v* C8 oISD4003—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
' X# }! _$ G% F8 a! R特点。
1 引言
, z) P6 |+ [; N) z* `& l& E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
, }; H( i) |, T& |1 K组人员或地面和友机的安全设施。该系统可根据飞行
1 p1 j! n( ^4 {的不同阶段和飞机的不同状态自动向机组人员播放语
0 E( b3 B" U1 `8 u; P/ U5 y- {+ s0 v音告警和提示，便于机组人员随时掌握飞机的飞行状
) W$ T' [6 C8 o- l. ^& @- l/ _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
: B  u( @5 T0 C, q( W0 I, I; T1 Y" W问题，笔者利用微控制器实现芯片式语音告警系统，克
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
3 H( {: K9 h# s& L, @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
度的不同，按照预定的优先级别，自动编排播放顺序，
2 E/ x& M# q3 [( R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。
语音告警系统主要技术性能为：语音信息数16条；
4 Z4 \. k- D" v4 L2 X8 H* B, W. r音频信号非线性失真6≤10％；播放语音信号周期10-
! z" A6 F: }$ z, z) U3 T24 S；工作温度一40~+550C；平均无故障时间>1 500 h；具
0 B8 t4 U& M! `+ z! B有机内自检(BIT)功能。
主要硬件：单片机P87C52X2FN，语音芯片ISD4003。
+ W4 y6 n* q( ~2．1 P87C52X2FN介绍
P87C52X2FN在兼容MCS一51系列单片机的基础
1 \; a0 R2 v8 X! i) c9 Q$ Y上，增加了多种实用功能和工作模式的增强型单片
1 F: Q2 X2 }+ l$ V; d: B" J6 I! M机，是一种功能强大的微控制器，对很多嵌入式控制应
* T/ H$ B# G8 j& ?, b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
# u* Y. m# E" q- C8 V; D8 Z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。
2．2 IsD4∞3—8M介绍
2 Z: H4 w/ c$ l2 q! s语音芯片ISD4003—8M工作电压为3 V，单片录放
' \1 ~7 ?, ?3 w: K1 h时间8 rain，音质好，适用于移动电话及其他便携式电
9 }9 w' P& f1 M2 M( q6 P  ~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
: n$ }( F* |3 [2 m& A) T微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口(SPI或
, ^- o+ \; ^* A  x. X+ N5 j9 EMicrowire)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
6 [" |( _1 G& N$ G/ \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
  W; q  Q/ p) t" e' H7 z9 M; d$ [4 d声。采样频率可为4．O，5．3，6．4，8．0kHz，频率越低，录放
8 z9 z# ?) G. a/ X7 U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
7 n. L; w$ K3 ]: g; V0 ZlO万次。
- a$ ]6 D: ?# o. x7 q* h0 G3 系统设计
3．1系统结构设计
2 U7 D2 V+ R) ^+ O# h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
件、自动录放转换电路、串口通信接口、输出控制等。其
: F4 F( c! z  [# D2 h% [3 ^/ Y6 y功能采用单片机及语音芯片实现，利用单片机实现对
# o( @3 k; O0 D由语音芯片存储的语音信息进行录放操作，可对不同
; G* `( B" B; U6 @1 u1 [的输入触发信号实现不同的响应，即每输入一路传感
& [7 _) d& J# G. p器触发信号即可播放与之对应的一条语音信息，以实
: R1 ^. ~' N4 P7 a' p7 R- z( i" q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