航行數據記錄儀的製作方法
2023-08-10 20:04:31 1
專利名稱：航行數據記錄儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種航行數據記錄儀，尤其是一種可多路聲音採集、具有較好信噪比，可正確區分話音及環境聲音的航行數據記錄儀。
背景技術：
航行數據記錄儀即船舶用「黑匣子」，同飛機用「黑匣子」一樣，可記錄船舶航行中的各種數據，用以對事故原因等進行分析、判斷。目前，公知的航行數據記錄儀只設置一路信號採集電路，信噪比低，當人話音與環境聲音相混記錄在聲音存儲器時，很難分辨出人的聲音；如果說話聲音微弱，就更聽不出話音內容，影響事故原因的正確評判。
發明內容
本實用新型是為了解決現有技術所存在的信噪比低，難以分辨話音的技術問題，提供一種可多路聲音採集、具有較好信噪比，可正確區分話音及環境聲音的航行數據記錄儀。
本發明的技術解決方案是一種航行數據記錄儀，設有多路聲音採集電路，多路聲音採集電路的輸出經混頻濾波電路、增益放大電路、A/D轉換電路與壓縮分析電路相接，與壓縮分析電路相接有flash存儲器及邏輯控制器，壓縮分析電路的輸出及邏輯控制器與單片機相接，與單片機相接有數據收發器。
所述的混頻濾波電路設有帶通濾波器U3，與帶通濾波器U3的輸入端相接有相併聯的電容C1、電阻R7及電阻R8，帶通濾波器U3的輸出端接有相串聯的電阻R9、R10。
所述的增益放大器設有自動增益控制器U4，自動增益控制器U4的正輸入端接地，負輸入端與電阻R22相接，與自動增益控制器U4的2腳相接有電阻R25、R26，自動增益控制器U4的輸出端通過電阻R56與運算放大器U2D的負輸入端相接，運算放大器U2D的正輸入端接地，運算放大器U2D的負輸入端與輸出端之間接有電阻R57，與電阻R57還相接有電阻R19及與電阻R19相接的並聯的電阻R18、電容C2；自動增益控制器U4的輸出端還通過電容C17、電阻R29與運算放大器U2A的負輸入端相接，運算放大器U2A的正輸入端與電容C18、電阻R28及電阻R30相接，運算放大器U2A的負輸入端與輸出端之間接有二極體D2、電阻R17，二極體D2與電阻R17之間接有二極體D3，與二極體D3相接有電阻R31、電容E7，電阻R31與電容E7的相接點與運算放大器U2A的正輸入端相接。
所述的壓縮分析電路設有數位訊號處理器U6，與數位訊號處理器U6相接有晶振元件X3及電容C22、C23；與數位訊號處理器U6還相接有電阻R17、R18、端子排J5及電阻排RP2。
所述的數據收發器設有總線收發器U7，總線收發器U7的RXD端通過電阻R4與光藕O1相接，與光藕O1的輸入端相接有電阻R3，總線收發器U7的TXD端通過電阻R8與光藕O2相接，與光藕O2的輸入端相接有電阻R5。
本實用新型設置了多路聲音採集電路，可對採集到的聲音信號進行混頻濾波、增益放大、模數轉換，然後再根據編制好的算法對數位訊號壓縮和分析，準確地區分出人的說話聲音(250～6KHz弦波)與環境聲音(250～6KHz弦波之外頻率或非弦波)，並將此信息和聲音數據發至CPU，經CPU格式轉換後進行記錄。具有較好的信噪比，可清楚地分辨出人的說話聲音與環境聲音，有利於對事故原因進行分析，得出正確的判斷結果。
圖1為本實用新型實施例的電路原理框圖。
圖2為本實用新型實施例多路聲音採集電路、混頻濾波電路、增益放大電路的具體線路圖。
圖3為本實用新型實施例A/D轉換電路具體線路圖。
圖4為本實用新型實施例壓縮分析電路具體線路圖。
圖5為本實用新型實施例flash存儲器的具體線路圖。
圖6為本實用新型實施例邏輯控制器的具體線路圖。
圖7為本實用新型實施例單片機、數據收發器的具體線路圖。
具體實施方式
下面將結合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。如圖1所示一種航行數據記錄儀，設有多路聲音採集電路，多路聲音採集電路的輸出經混頻濾波電路、增益放大電路、A/D轉換電路與壓縮分析電路相接，與壓縮分析電路相接有flash存儲器及邏輯控制器，壓縮分析電路的輸出及邏輯控制器與單片機相接，與單片機相接有數據收發器。
多路聲音採集電路、混頻濾波電路及增益放大電路如圖2所示多路聲音採集電路設有三路，第一路設有放大器U1A(LM837MX)，放大器U1A的正輸入端接地，負輸入端與相串聯的電阻R3、電容E1、電阻R1相接，電容E1與電阻R1的連接點與拾音器MICIN0相接，放大器U1A的負輸入端與輸出端之間接有電阻R5；第二路設有放大器U1B(LM837MX)，放大器U1B的正輸入端接地，負輸入端與相串聯的電阻R4、電容E2、電阻R2相接，電容E2與電阻R2的連接點與拾音器MICIN1相接，放大器U1B的負輸入端與輸出端之間接有電阻R6；第三路設有放大器U1C(LM837MX)，放大器U1C的正輸入端接地，負輸入端與相串聯的電阻R14、電容E3、電阻R13相接，電容E3與電阻R13的連接點與拾音器MICIN2相接，放大器U1C的負輸入端與輸出端之間接有電阻R15。三路聲音採集電路的輸出端MICOUT0、MICOUT1、MICOUT2通過電阻排RP1與混頻濾波電路相接。
混頻濾波電路設有帶通濾波器U3(UAF42)，與帶通濾波器U3的輸入端相接有相併聯的電容C1、電阻R7及電阻R8，帶通濾波器U3的輸出端14腳接有相串聯的電阻R9、R10。混頻濾波電路通過14腳與增益放大電路相接。
增益放大器設有自動增益控制器U4(AD603)，自動增益控制器U4的正輸入端接地，負輸入端與電阻R22相接，與自動增益控制器U4的2腳相接有電阻R25、R26，自動增益控制器U4的輸出端通過電阻R56與運算放大器U2D的負輸入端相接，運算放大器U2D的正輸入端接地，運算放大器U2D的負輸入端與輸出端之間接有電阻R57，與電阻R57還相接有電阻R19及與電阻R19相接的並聯的電阻R18、電容C2；自動增益控制器U4的輸出端還通過電容C17、電阻R29與運算放大器U2A的負輸入端相接，運算放大器U2A的正輸入端與電容C18、電阻R28及電阻R30相接，運算放大器U2A的負輸入端與輸出端之間接有二極體D2、電阻R17，二極體D2與電阻R17之間接有二極體D3，與二極體D3相接有電阻R31、電容E7，電阻R31與電容E7的相接點與運算放大器U2A的正輸入端相接。輸出端分別為MIC+、MIC-，與A/D轉換電路相接。
A/D轉換電路可如圖3所示，設有A/D轉換器U10(AD7712)，A/D轉換器U10的輸入端MIC+通過電容E12、電阻R61與5腳相接，A/D轉換器U10的另一輸入端MIC-通過電容E13、電阻R60與6腳相接，與5腳、6腳還分別接有電容C30、C31，電容E12與電阻R61的接點通過電阻R55與7腳相接，電容E13與電阻R60的接點通過電阻R52與7腳相接，與A/D轉換器U10還相接有電容E18、E29、C15及晶振元件X1。A/D轉換器U10的輸出端為DIN、FS、SCLK、DOUT、R3，輸出端與壓縮分析電路相對應的輸入端相接。
壓縮分析電路如圖4所示設有數位訊號處理器U6(TMS320VC5410)，與數位訊號處理器U6相接有晶振元件X3及電容C22、C23；與數位訊號處理器U6還相接有電阻R17、R18、端子排J5及電阻排RP2。數位訊號處理器U6的地址總線AA(0，15)與數據總線與DA(0，15)與圖5所示的flash存儲器U11(20LV010)相接，數位訊號處理器U6的DS、IS、R/W、MSTRB及I0STRB端與圖6所示的邏輯控制器U5(EPM7064)相接，與邏輯控制器U5(EPM7064)相接有端子J2，邏輯控制器U5的RS0、RS1與圖7所示的單片機U8(AT89C2051)相接。數位訊號處理器U6的ALE、AD(0，15)、HINT、RD、WR端均與單片機U8(AT89C2051)相接。
與單片機U8相接有晶振元件X1、電容C35、C36、E1及電平轉換器(RXD、TXD端)，單片機U8的21、20腳接圖7所示的數據收發器。
數據收發器設有總線收發器U7，總線收發器U7的RXD端通過電阻R4與光藕O1相接，與光藕O1的輸入端相接有電阻R3，總線收發器U7的TXD端通過電阻R8與光藕O2相接，與光藕O2的輸入端相接有電阻R5。通過CANL、CANH端輸出至聲音記錄裝置。
整個電路由電源模塊等電源電路提供工作電壓。
電路工作原理從拾音器傳來的三路非常弱的聲音信號，聲音信號經過放大器U1放大後，通過混頻，進入帶通濾波器UAF42濾波，濾掉電路中的幹擾信號，再由自動增益控制器AD603進行增益控制，以保持較好的信噪比。經過採集、混頻、濾波後的模擬信號，必須由AD7712進行模數轉換，DSP(TMS320VC5410)通過在flash存儲器及邏輯控制器中編制好的算法對數位訊號壓縮和分析，並準確地區分出人的說話聲音(一般為250Hz-6KHz弦波)與環境聲音(250Hz-6KHz弦波之外頻率或非弦波)，然後將此信號和聲音數據發往CPU。採集到的聲音數據和有無人說話的信息在CPU(AT89C2051)進行格式轉換後，發給航行數據記錄儀主控制器進行記錄。
權利要求1.一種航行數據記錄儀，其特徵在於設有多路聲音採集電路，多路聲音採集電路的輸出經混頻濾波電路、增益放大電路、A/D轉換電路與壓縮分析電路相接，與壓縮分析電路相接有flash存儲器及邏輯控制器，壓縮分析電路的輸出及邏輯控制器與單片機相接，與單片機相接有數據收發器。
2.根據要求1所述的航行數據記錄儀，其特徵在於所述的混頻濾波電路設有帶通濾波器U3，與帶通濾波器U3的輸入端相接有相併聯的電容C1、電阻R7及電阻R8，帶通濾波器U3的輸出端接有相串聯的電阻R9、R10。
3.根據權利要求1或2所述的航行數據記錄儀，其特徵在於所述的增益放大器設有自動增益控制器U4，自動增益控制器U4的正輸入端接地，負輸入端與電阻R22相接，與自動增益控制器U4的2腳相接有電阻R25、R26，自動增益控制器U4的輸出端通過電阻R56與運算放大器U2D的負輸入端相接，運算放大器U2D的正輸入端接地，運算放大器U2D的負輸入端與輸出端之間接有電阻R57，與電阻R57還相接有電阻R19及與電阻R19相接的並聯的電阻R18、電容C2；自動增益控制器U4的輸出端還通過電容C17、電阻R29與運算放大器U2A的負輸入端相接，運算放大器U2A的正輸入端與電容C18、電阻R28及電阻R30相接，運算放大器U2A的負輸入端與輸出端之間接有二極體D2、電阻R17，二極體D2與電阻R17之間接有二極體D3，與二極體D3相接有電阻R31、電容E7，電阻R31與電容E7的相接點與運算放大器U2A的正輸入端相接。
4.根據權利要求3所述的航行數據記錄儀，其特徵在於所述的壓縮分析電路設有數位訊號處理器U6，與數位訊號處理器U6相接有晶振元件X3及電容C22、C23；與數位訊號處理器U6還相接有電阻R17、R18、端子排J5及電阻排RP2。
5.根據權利要求4所述的航行數據記錄儀，其特徵在於所述的數據收發器設有總線收發器U7，總線收發器U7的RXD端通過電阻R4與光藕O1相接，與光藕O1的輸入端相接有電阻R3，總線收發器U7的TXD端通過電阻R8與光藕O2相接，與光藕O2的輸入端相接有電阻R5。
專利摘要本實用新型涉及一種航行數據記錄儀，設有多路聲音採集電路，多路聲音採集電路的輸出經混頻濾波電路、增益放大電路、A/D轉換電路與壓縮分析電路相接，與壓縮分析電路相接有flash存儲器及邏輯控制器，壓縮分析電路的輸出及邏輯控制器與單片機相接，與單片機相接有數據收發器。可對採集到的聲音信號進行混頻濾波、增益放大、模數轉換，然後再根據編制好的算法對數位訊號壓縮和分析，準確地區分出人的說話聲音(250～6KHz弦波)與環境聲音(250～6KHz弦波之外頻率或非弦波)，並將此信息和聲音數據發至CPU，經CPU格式轉換後進行記錄。具有較好的信噪比，可清楚地分辨出人的說話聲音與環境聲音，有利於對事故原因進行分析，得出正確的判斷結果。
文檔編號G01D9/28GK2888592SQ20062009028
公開日2007年4月11日 申請日期2006年4月5日 優先權日2006年4月5日
發明者李偉 申請人:大連錦達數據技術發展有限公司