一種基於控制器控制的語音報警器的製造方法

2023-10-17 19:52:39 3

一種基於控制器控制的語音報警器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於控制器控制的語音報警器，語音模塊電路一端連接FLASH存儲電路，語音模塊電路另一端連接前置放大電路，功率放大電路一端連接前置放大電路，另一端連接揚聲器保護電路，揚聲器輸出單元連接揚聲器保護電路，控制接口電路一端連接外部控制器，另一端連接語音模塊電路。本實用新型在極少I/O情況下即可控制所有語音序列，並增加外部音頻輸入接口，極大的降低硬體開發成本，提高設計效率及切換效率。在頻繁切換語音的情況下，語音晶片根據控制器發出指令迅速切換語音，並已大功率高保真度形式輸出，完成報警功能。
【專利說明】一種基於控制器控制的語音報警器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及微控制器控制領域，具體地說是一種基於微控制器控制的語音報敬翌m ? ft ο

【背景技術】
[0002]隨著我國物聯網事業的蓬勃發展，短距離的無線通信系統數量大大增加。尤其是工業控制系統的完善，逐步增加了各種應用控制及聲光報警功能。
[0003]然而在傳統的控制應用設備裡未集成報警功能，使其在控制大型機械或大型啟動機，抽油機的啟動過程中，無相應的報警功能，容易使其發生危險。
實用新型內容
[0004]針對現有技術的不足，本實用新型提供一種微控制器控制的具有統一接口的語音報警器，且語音可根據控制實時切換實現不同的語音報警，從而實現控制現場語音報警功能，減少安全事故的發生。
[0005]本實用新型為實現上述目的所採用的技術方案是:一種基於控制器控制的語音報警器，語音模塊電路一端連接FLASH存儲電路，讀取FLASH存儲電路的配置信息和語音信息，並且將二進位數據還原成語音信號，語音模塊電路另一端連接前置放大電路，發送音頻輸出信號至前置放大電路進行放大處理；
[0006]功率放大電路一端連接前置放大電路，接收放大後的音頻信號進行功率放大，另一端連接揚聲器保護電路，將功率放大後的音頻信號發送到揚聲器保護電路；
[0007]揚聲器輸出單元連接揚聲器保護電路，接收揚聲器保護電路發送的音頻信號，並將音頻信號進行輸出；
[0008]控制接口電路一端連接外部控制器，另一端連接語音模塊電路，將外部控制器發出的控制信號發送到語音模塊電路，控制語音模塊電路進行語音切換。
[0009]外置音頻信號輸入接口電路連接前置放大電路，向前置放大電路發送音頻信號。
[0010]供電電路連接語音模塊電路、前置放大電路、功率放大電路、揚聲器保護電路、揚聲器輸出單元、控制器控制接口電路，為其供電。
[0011]所述語音模塊電路為WT588D系列語音單片機。
[0012]本實用新型具有以下有益效果及優點:
[0013]1、本實用新型為小型化設計，體積小能夠緊湊安裝在設備內部，便於安裝節省空間。
[0014]2、本實用新型使用高強度PVC材質殼體，殼體開模一次性加工而成，具有IP65防護等級室內室外使用均可。
[0015]3、本實用新型使用FLASH為語音存儲晶片，語音內容可根據施工現場報警要求進行更改或更換，語音長度及數量可根據具體文件大小更換FLASH晶片進行存儲。
[0016]4、本實用新型採用電源上電觸發方式和按鍵接口觸發方式2種，默認為電源上電觸發方式，報警為RTU啟動抽油機報警，報警時間為倒計時，報警時長為I分鐘，報警完成後由RTU控制關閉報警器。
[0017]5、本實用新型支持加載WMA、MP3、WAV三種音頻格式播放，音質優美。音頻最大輸出功率可達到30W。
[0018]6、本實用新型預留4線制選擇報警語音接口，可選擇所有語音分別告警，控制接口為3.3至5V，寬電壓控制方便靈活，適用於不同電壓的匹配和直接驅動。
[0019]7、本實用新型預留了其他音頻輸入接口，將輸入的其他語音信號予以放大輸出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型電路框圖；
[0021]圖2為本實用新型的語音模塊電路、FLASH存儲電路、控制接口電路原理圖；
[0022]圖3為本實用新型的前置放大電路原理圖；
[0023]圖4為本實用新型的功率放大電路原理圖；
[0024]圖5為本實用新型的輸出揚聲器保護電路原理圖；
[0025]圖6為本實用新型的工作原理流程圖。

【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖及實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0027]本實用新型旨在極少I/O即可控制所有語音序列，並增加外部音頻輸入接口，極大的降低硬體開發成本，提高設計效率及切換效率。在頻繁切換語音的情況下，語音晶片根據控制器發出指令迅速切換語音，並已大功率高保真度形式輸出，完成報警功能。報警器放大電路均適用高保真音頻放大器，如EN5532、LM1875T，並且使用正負電源供電，使之功率達到30W，且在20W輸出時失真度TDH僅為0.05%。本實用新型還在功放輸出單元加入了揚聲器保護電路，即使在功放輸出短路的情況下也不會燒毀揚聲器單元。在特殊場合外接揚聲器的情況下，即使出現故障也能安全的保護客戶使用的高端揚聲器單元，減少損失。
[0028]如圖1所示，本實用新型的電路框圖，用於被控設備的啟動停止報警功能。其電路包括控制接口電路、FLASH存儲電路、語音模塊電路、前置放大電路、功率放大電路、揚聲器輸出單元保護電路、揚聲器輸出單元、供電電路、對外輸入音頻接口電路等組成。語音模塊電路是整個電路板的控制核心，用以還原本實用新型的語音報警數據，將二進位數據還原為語音信號，控制整個電路板的語音信號、語音控制及切換；FLASH存儲電路主要用以存儲報警的語音數據、WT588D配置信息等；語音下載接口主要用於計算機生成的語音數據、WT588D配置信息通過數據線將二進位數據寫入FLASH存儲晶片中。以便給WT588D語音晶片讀取相關信息，完成所有的控制操作及語音播放等。控制接口電路，主要是通過控制器完成對報警器的供電控制、所要播放的語音控制等，也可使用其他設備完成報警器的控制操作。前置放大電路主要用於語音輸出晶片WT588D的音頻輸出信號進行放大，也就是前級放大。將放大後的音頻信號送入功率放大電路，功率放大電路完成音頻信號的功率放大也就是電流放大，用於有足夠的功率推動後級揚聲器輸出單元，使揚聲器能夠輸出足夠的聲壓及聲強。功率放大完成後將音頻功率信號送入揚聲器保護電路，此電路完成開機延時避免上電衝擊揚聲器，發出砰砰聲。在功率放大電路故障時出現直流份量時斷開揚聲器與功率放大單元，有效保護揚聲器單元。
[0029]語音模塊電路、FLASH存儲電路、控制接口電路如圖2所示，P4為外控制器控制報警器接口，U1為存儲晶片，U2為語音晶片。語音晶片使用了廣州唯創科技有限公司WT588D系列語音單片機進行設計，使用25P系列16M外部FLASH為存儲晶片，下載接口直接與FLASH相連接，使其方便下載語音及配置數據。WT588D系列語音單片機可通過WT588DVoiceChip軟體進行配置，WT588D VoiceChip軟體是廣州唯創電子有限公司根據WT588D語音晶片/模塊特性開發出來的相對應配套軟體，能極大程度的拓展WT588D語音晶片/模塊的各項功能，在最短的時間內完成WT588D語音晶片/模塊的各種編程工作，且操作界面簡單，編輯過程方便，完全的可視化傻瓜式操作，不需要懂得任何編程方法，都能輕易的操作WT588D VoiceChip軟體，使用它對WT588D語音晶片/模塊各種控制模式程序的寫入、語音的替換、組合，音頻輸出模式的設置等。
[0030]本電路裡面，WT588D配置輸出為DA輸出，其輸出幅值為很低的電壓信號。此電路對前級來說，其輸出阻抗越小越好；對後級來說，其輸入阻抗越大越好；所以報警器的前置放大電路，第一級使用的是同向緩衝放大器，實現級間的阻抗匹配。而第二級採用了同向放大電路。
[0031]如圖3所示NE5532AP是低噪聲運算放大器，R25和R26、C30構成基本的負反饋網絡。利用負反饋的一個優點是，其放大倍數精確。前置放大級的放大倍數是1+R26/R25 =5.7倍，就是一個電壓串聯交流負反饋電路，其放大倍數精確而穩定，免去使用三極體放大的複雜調試困難等缺點。圖中C3是級間耦合電容，R19、R20是級間耦合電阻，耦合電容最好選用CBB電容或者獨石電容，若使用電解電容會影響音質，電阻則選用金屬膜電阻。R22就是運放同相輸入端的偏置電阻。音頻信號通過這兩級以後，其幅度在高低音都增強的情況下已經很大了，放大的倍數為5.7倍。為了適應後級的放大電路，特意加入一級的電壓衰減器，其實就是調音量的電位器如圖2的R13所示電位器。之後音頻信號再通過電壓放大級，現在的音頻信號電壓平均幅度已經上升到5V左右了，但是前面的這些放大器能輸出的電流是非常有限的，所以最後一級放大當然就是電流放大了，也就是功率放大器。
[0032]功率放大電路如圖4所示，本功率放大電路使用國半的LM1875T晶片。LM1875T是一個集成的功率放大器，它是一款高性能低的失真的功率放大器。電源電壓在±25V情況下LM1875T在負載4歐姆或者8歐姆時能提供20W的輸出功率。用8歐姆的負載±30V供電時，它可提供30W的輸出功率。LM1875T採用先進的製作工藝和電子電路設計技術，它內部含有過載保護、過流保護、和過熱保護。LM1875T作為0TL放大時，單個可以輸出的不失真功率為12W，這裡我們採用0CL放大電路，理論上功率可以到達30W。圖4中R21和R22、C22構成基本的負反饋網絡，R18、C19組成茹貝爾網絡。C16是級間耦合電容，R17為同相輸入端的偏置電阻，R15為輸入電阻。這裡C16選取CBB電容、R15選取金屬膜電阻可有效提尚音質。
[0033]這裡特別要注意的是，揚聲器的線圈直流電阻是非常小的，是不能通直流電的，否則很快就燒掉音圈了。還有功放在剛上電的瞬間，其輸出端是有很大的衝擊電流。為了保護揚聲器的功放，開機的瞬間就需要把揚聲器和功放的電路切斷。所以作為開機延時和檢測輸出直流電的保護電路就產生了如圖5揚聲器保護電路，功放的輸出端連接到保護電路的輸入端，這樣可以在功率放大器輸出端出現問題的時候，保護電路可以切斷功放和揚聲器的線路。信號經過Rll和R13分壓，再經ClO和Cll構成的無極性電容把音頻信號濾掉以後，進入Q9、Q10的基極，能夠進入Q9、Q10基極的只有直流信號。那麼不管是正的還是負的直流電平，只要其幅度大於1.5V，Q9、QlO相應的三極體均可以處於飽和導通狀態，通過D9把Q7基極電壓拉低，使Q8截止，繼電器不導通而釋放，斷開功放輸出與揚聲器單元起到保護揚聲器作用。RlO和C9構成開機延時電路，利用電容兩端電壓不能突變的性質來工作。
[0034] 如圖6所示為本實用新型的工作原理流程圖。首先通過外控制器打開報警器供電開關，此時報警器檢測外部控制接口是否接收到控制報警信號，如果收到控制報警信號則讀取相應的語音報警信號序號，並讀取語音報警數據，同時輸出語音報警音頻信號。如果未收到編碼及按鍵輸入，報警器則根據下載設置的順序讀取語音報警數據，同時輸出語音報警音頻信號。報警完成後控制器關閉報警器供電，同時等待下一次報警。
【權利要求】
1.一種基於控制器控制的語音報警器，其特徵在於:語音模塊電路一端連接存儲電路，讀取存儲電路的配置信息和語音信息，並且將二進位數據還原成語音信號，語音模塊電路另一端連接前置放大電路，發送音頻輸出信號至前置放大電路進行放大處理； 功率放大電路一端連接前置放大電路，接收放大後的音頻信號進行功率放大，另一端連接揚聲器保護電路，將功率放大後的音頻信號發送到揚聲器保護電路； 揚聲器輸出單元連接揚聲器保護電路，接收揚聲器保護電路發送的音頻信號，並將音頻信號進行輸出； 控制接口電路一端連接外部控制器，另一端連接語音模塊電路，將外部控制器發出的控制信號發送到語音模塊電路，控制語音模塊電路進行語音切換。
2.根據權利要求1所述的基於控制器控制的語音報警器，其特徵在於:外置音頻信號輸入接口電路連接前置放大電路，向前置放大電路發送音頻信號。
3.根據權利要求1所述的基於控制器控制的語音報警器，其特徵在於:供電電路連接語音模塊電路、前置放大電路、功率放大電路、揚聲器保護電路、揚聲器輸出單元、控制器控制接口電路，為其供電。
4.根據權利要求1所述的基於控制器控制的語音報警器，其特徵在於:所述語音模塊電路為115880系列語音單片機。
【文檔編號】G08B3/10GK204256857SQ201420761847
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月4日 優先權日:2014年12月4日
【發明者】鄧立志, 趙雪峰, 王宏亮, 杜方, 孫金, 王月 申請人:瀋陽中科奧維科技股份有限公司