一种基于控制器控制的语音报警器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于控制器控制的语音报警器，语音模块电路一端连接FLASH存储电路，语音模块电路另一端连接前置放大电路，功率放大电路一端连接前置放大电路，另一端连接扬声器保护电路，扬声器输出单元连接扬声器保护电路，控制接口电路一端连接外部控制器，另一端连接语音模块电路。本实用新型在极少I/O情况下即可控制所有语音序列，并增加外部音频输入接口，极大的降低硬件开发成本，提高设计效率及切换效率。在频繁切换语音的情况下，语音芯片根据控制器发出指令迅速切换语音，并已大功率高保真度形式输出，完成报警功能。
【专利说明】一种基于控制器控制的语音报警器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微控制器控制领域，具体地说是一种基于微控制器控制的语音报敬翌m ? ft ο
【背景技术】
[0002]随着我国物联网事业的蓬勃发展，短距离的无线通信系统数量大大增加。尤其是工业控制系统的完善，逐步增加了各种应用控制及声光报警功能。
[0003]然而在传统的控制应用设备里未集成报警功能，使其在控制大型机械或大型启动机，抽油机的启动过程中，无相应的报警功能，容易使其发生危险。
实用新型内容
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型提供一种微控制器控制的具有统一接口的语音报警器，且语音可根据控制实时切换实现不同的语音报警，从而实现控制现场语音报警功能，减少安全事故的发生。
[0005]本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是:一种基于控制器控制的语音报警器，语音模块电路一端连接FLASH存储电路，读取FLASH存储电路的配置信息和语音信息，并且将二进制数据还原成语音信号，语音模块电路另一端连接前置放大电路，发送音频输出信号至前置放大电路进行放大处理；
[0006]功率放大电路一端连接前置放大电路，接收放大后的音频信号进行功率放大，另一端连接扬声器保护电路，将功率放大后的音频信号发送到扬声器保护电路；
[0007]扬声器输出单元连接扬声器保护电路，接收扬声器保护电路发送的音频信号，并将音频信号进行输出；
[0008]控制接口电路一端连接外部控制器，另一端连接语音模块电路，将外部控制器发出的控制信号发送到语音模块电路，控制语音模块电路进行语音切换。
[0009]外置音频信号输入接口电路连接前置放大电路，向前置放大电路发送音频信号。
[0010]供电电路连接语音模块电路、前置放大电路、功率放大电路、扬声器保护电路、扬声器输出单元、控制器控制接口电路，为其供电。
[0011]所述语音模块电路为WT588D系列语音单片机。
[0012]本实用新型具有以下有益效果及优点:
[0013]1、本实用新型为小型化设计，体积小能够紧凑安装在设备内部，便于安装节省空间。
[0014]2、本实用新型使用高强度PVC材质壳体，壳体开模一次性加工而成，具有IP65防护等级室内室外使用均可。
[0015]3、本实用新型使用FLASH为语音存储芯片，语音内容可根据施工现场报警要求进行更改或更换，语音长度及数量可根据具体文件大小更换FLASH芯片进行存储。
[0016]4、本实用新型采用电源上电触发方式和按键接口触发方式2种，默认为电源上电触发方式，报警为RTU启动抽油机报警，报警时间为倒计时，报警时长为I分钟，报警完成后由RTU控制关闭报警器。
[0017]5、本实用新型支持加载WMA、MP3、WAV三种音频格式播放，音质优美。音频最大输出功率可达到30W。
[0018]6、本实用新型预留4线制选择报警语音接口，可选择所有语音分别告警，控制接口为3.3至5V，宽电压控制方便灵活，适用于不同电压的匹配和直接驱动。
[0019]7、本实用新型预留了其他音频输入接口，将输入的其他语音信号予以放大输出。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型电路框图；
[0021]图2为本实用新型的语音模块电路、FLASH存储电路、控制接口电路原理图；
[0022]图3为本实用新型的前置放大电路原理图；
[0023]图4为本实用新型的功率放大电路原理图；
[0024]图5为本实用新型的输出扬声器保护电路原理图；
[0025]图6为本实用新型的工作原理流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
[0027]本实用新型旨在极少I/O即可控制所有语音序列，并增加外部音频输入接口，极大的降低硬件开发成本，提高设计效率及切换效率。在频繁切换语音的情况下，语音芯片根据控制器发出指令迅速切换语音，并已大功率高保真度形式输出，完成报警功能。报警器放大电路均适用高保真音频放大器，如EN5532、LM1875T，并且使用正负电源供电，使之功率达到30W，且在20W输出时失真度TDH仅为0.05%。本实用新型还在功放输出单元加入了扬声器保护电路，即使在功放输出短路的情况下也不会烧毁扬声器单元。在特殊场合外接扬声器的情况下，即使出现故障也能安全的保护客户使用的高端扬声器单元，减少损失。
[0028]如图1所示，本实用新型的电路框图，用于被控设备的启动停止报警功能。其电路包括控制接口电路、FLASH存储电路、语音模块电路、前置放大电路、功率放大电路、扬声器输出单元保护电路、扬声器输出单元、供电电路、对外输入音频接口电路等组成。语音模块电路是整个电路板的控制核心，用以还原本实用新型的语音报警数据，将二进制数据还原为语音信号，控制整个电路板的语音信号、语音控制及切换；FLASH存储电路主要用以存储报警的语音数据、WT588D配置信息等；语音下载接口主要用于计算机生成的语音数据、WT588D配置信息通过数据线将二进制数据写入FLASH存储芯片中。以便给WT588D语音芯片读取相关信息，完成所有的控制操作及语音播放等。控制接口电路，主要是通过控制器完成对报警器的供电控制、所要播放的语音控制等，也可使用其他设备完成报警器的控制操作。前置放大电路主要用于语音输出芯片WT588D的音频输出信号进行放大，也就是前级放大。将放大后的音频信号送入功率放大电路，功率放大电路完成音频信号的功率放大也就是电流放大，用于有足够的功率推动后级扬声器输出单元，使扬声器能够输出足够的声压及声强。功率放大完成后将音频功率信号送入扬声器保护电路，此电路完成开机延时避免上电冲击扬声器，发出砰砰声。在功率放大电路故障时出现直流份量时断开扬声器与功率放大单元，有效保护扬声器单元。
[0029]语音模块电路、FLASH存储电路、控制接口电路如图2所示，P4为外控制器控制报警器接口，U1为存储芯片，U2为语音芯片。语音芯片使用了广州唯创科技有限公司WT588D系列语音单片机进行设计，使用25P系列16M外部FLASH为存储芯片，下载接口直接与FLASH相连接，使其方便下载语音及配置数据。WT588D系列语音单片机可通过WT588DVoiceChip软件进行配置，WT588D VoiceChip软件是广州唯创电子有限公司根据WT588D语音芯片/模块特性开发出来的相对应配套软件，能极大程度的拓展WT588D语音芯片/模块的各项功能，在最短的时间内完成WT588D语音芯片/模块的各种编程工作，且操作界面简单，编辑过程方便，完全的可视化傻瓜式操作，不需要懂得任何编程方法，都能轻易的操作WT588D VoiceChip软件，使用它对WT588D语音芯片/模块各种控制模式程序的写入、语音的替换、组合，音频输出模式的设置等。
[0030]本电路里面，WT588D配置输出为DA输出，其输出幅值为很低的电压信号。此电路对前级来说，其输出阻抗越小越好；对后级来说，其输入阻抗越大越好；所以报警器的前置放大电路，第一级使用的是同向缓冲放大器，实现级间的阻抗匹配。而第二级采用了同向放大电路。
[0031]如图3所示NE5532AP是低噪声运算放大器，R25和R26、C30构成基本的负反馈网络。利用负反馈的一个优点是，其放大倍数精确。前置放大级的放大倍数是1+R26/R25 =5.7倍，就是一个电压串联交流负反馈电路，其放大倍数精确而稳定，免去使用三极管放大的复杂调试困难等缺点。图中C3是级间耦合电容，R19、R20是级间耦合电阻，耦合电容最好选用CBB电容或者独石电容，若使用电解电容会影响音质，电阻则选用金属膜电阻。R22就是运放同相输入端的偏置电阻。音频信号通过这两级以后，其幅度在高低音都增强的情况下已经很大了，放大的倍数为5.7倍。为了适应后级的放大电路，特意加入一级的电压衰减器，其实就是调音量的电位器如图2的R13所示电位器。之后音频信号再通过电压放大级，现在的音频信号电压平均幅度已经上升到5V左右了，但是前面的这些放大器能输出的电流是非常有限的，所以最后一级放大当然就是电流放大了，也就是功率放大器。
[0032]功率放大电路如图4所示，本功率放大电路使用国半的LM1875T芯片。LM1875T是一个集成的功率放大器，它是一款高性能低的失真的功率放大器。电源电压在±25V情况下LM1875T在负载4欧姆或者8欧姆时能提供20W的输出功率。用8欧姆的负载±30V供电时，它可提供30W的输出功率。LM1875T采用先进的制作工艺和电子电路设计技术，它内部含有过载保护、过流保护、和过热保护。LM1875T作为0TL放大时，单个可以输出的不失真功率为12W，这里我们采用0CL放大电路，理论上功率可以到达30W。图4中R21和R22、C22构成基本的负反馈网络，R18、C19组成茹贝尔网络。C16是级间耦合电容，R17为同相输入端的偏置电阻，R15为输入电阻。这里C16选取CBB电容、R15选取金属膜电阻可有效提尚音质。
[0033]这里特别要注意的是，扬声器的线圈直流电阻是非常小的，是不能通直流电的，否则很快就烧掉音圈了。还有功放在刚上电的瞬间，其输出端是有很大的冲击电流。为了保护扬声器的功放，开机的瞬间就需要把扬声器和功放的电路切断。所以作为开机延时和检测输出直流电的保护电路就产生了如图5扬声器保护电路，功放的输出端连接到保护电路的输入端，这样可以在功率放大器输出端出现问题的时候，保护电路可以切断功放和扬声器的线路。信号经过Rll和R13分压，再经ClO和Cll构成的无极性电容把音频信号滤掉以后，进入Q9、Q10的基极，能够进入Q9、Q10基极的只有直流信号。那么不管是正的还是负的直流电平，只要其幅度大于1.5V，Q9、QlO相应的三极管均可以处于饱和导通状态，通过D9把Q7基极电压拉低，使Q8截止，继电器不导通而释放，断开功放输出与扬声器单元起到保护扬声器作用。RlO和C9构成开机延时电路，利用电容两端电压不能突变的性质来工作。
[0034] 如图6所示为本实用新型的工作原理流程图。首先通过外控制器打开报警器供电开关，此时报警器检测外部控制接口是否接收到控制报警信号，如果收到控制报警信号则读取相应的语音报警信号序号，并读取语音报警数据，同时输出语音报警音频信号。如果未收到编码及按键输入，报警器则根据下载设置的顺序读取语音报警数据，同时输出语音报警音频信号。报警完成后控制器关闭报警器供电，同时等待下一次报警。
【权利要求】
1.一种基于控制器控制的语音报警器，其特征在于:语音模块电路一端连接存储电路，读取存储电路的配置信息和语音信息，并且将二进制数据还原成语音信号，语音模块电路另一端连接前置放大电路，发送音频输出信号至前置放大电路进行放大处理； 功率放大电路一端连接前置放大电路，接收放大后的音频信号进行功率放大，另一端连接扬声器保护电路，将功率放大后的音频信号发送到扬声器保护电路； 扬声器输出单元连接扬声器保护电路，接收扬声器保护电路发送的音频信号，并将音频信号进行输出； 控制接口电路一端连接外部控制器，另一端连接语音模块电路，将外部控制器发出的控制信号发送到语音模块电路，控制语音模块电路进行语音切换。
2.根据权利要求1所述的基于控制器控制的语音报警器，其特征在于:外置音频信号输入接口电路连接前置放大电路，向前置放大电路发送音频信号。
3.根据权利要求1所述的基于控制器控制的语音报警器，其特征在于:供电电路连接语音模块电路、前置放大电路、功率放大电路、扬声器保护电路、扬声器输出单元、控制器控制接口电路，为其供电。
4.根据权利要求1所述的基于控制器控制的语音报警器，其特征在于:所述语音模块电路为115880系列语音单片机。
【文档编号】G08B3/10GK204256857SQ201420761847
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】邓立志, 赵雪峰, 王宏亮, 杜方, 孙金, 王月 申请人:沈阳中科奥维科技股份有限公司