语音记录装置的制作方法

本实用新型属于语音信息的仪器技术领域，尤其涉及语音记录装置。

背景技术：

语音记录装置安装在TAX2/TAX3型综合监测装置主机箱中，将机车乘务员通过列车无线电调度电话进行的收、发语音信号，按数字压缩形式，并以从监控装置获取的时间、公里标作为基准坐标进行存储记录，形成语音文件。

根据市场调研和客户跟踪反馈，现有机车录音板存在录音不清晰，转储时间较长，存储芯片易出现存储失败或文件混乱，存储文件混乱时擦除存储芯片不易操作，USB接口不能防尘，以及关键器件停产等问题。所以数字录音板亟需进行升级和更新。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是现有机车录音板录音不清晰，转储时间较长，为解决上述问题，提供语音记录装置。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

语音记录装置，包括核心板、底板和CPU，所述核心板包括处理器，处理器上连接DDR3内存、FLASH存储器、USB接口、JTAG调试接口和硬件看门狗，所述底板设置CPU，CPU与处理器通信，底板上设置与CPU连接的系统电源电流检测单元、语音通道检测单元、声控自动触发控制电路、温度检测单元、时间检测单元和晶振测量电路。

所述核心板接口外扩2路RS485接口、1路SPI接口、1路AD电压采集通道、2路以太网接口、1路USB转储接口、2路隔离CAN、1路预留WiFi接口。

所述系统电源电流检测单元包括串联连接的隔离电源、电源管理及检测芯片，所述电源管理及检测芯片设置过压、过流和过温保护模块。

所述语音通道检测单元包括依次串联连接的模拟开关、隔离变压器、编解码器、功放和喇叭，隔离变压器和编解码器之间、编解码器和功放之间分别设置采样单元，采样单元和CPU相连接。

所述隔离变压器输入端与一匹配电容并联连接。

所述声控自动触发控制电路包括串联连接的检波器、无源滤波器、比较器和门限自动选择开关。

所述语音记录装置前面板上设置USB转储接口、文件转储选择开关、以太网接口和语音回放按钮。

根据权利要求1所述的语音记录装置，其特征在于：所述语音记录装置前面板上还设置工作状态指示灯。

本实用新型码率低，音质高，装置所提供的极高的语音压缩率使得在同等容量FLASH芯片中能存储更长时间的语音，满足了铁路不断提速引发的长交路、直达列车对语音记录容量的需求；本装置实现了USB接口快速下载大容量文件的功能，在微机上使用常用的媒体播放软件实现语音回放功能，而不需要增加任何硬件设备。

附图说明

图1是本实用新型的应用示意图。

图2是本实用新型的系统原理图。

图3是变压器输入匹配框图。

图4是系统电源检测框图。

图5是语音通道检测框图。

图6是自动声控方式框图。

具体实施方式

本实用新型的应用图如图1所示，它设置在TAX主机内部，通过TAX主机内的通信单元与外部的监控装置通信，同时与机车电台、LAIS主机通信，并通过USB转接口将信息进行语音转储。框图中所传输的信号分类如下：1为语音信号；2为监控装置提供的时间、公里标等信息；3为语音检索、回放信号。

整个系统采用核心板+底板的设计方案，核心板资源及接口参数如下：

核心板使用TI公司的A8内核处理器AM3359，板载资源如下：512MB DDR3内存、不小于2GB eMMC存储器、1个uSD接口、JTAG调试接口、硬件看门狗1个。

核心板接口通过2.54mm46针端子预留可扩展资源如下：外扩2路RS485、1路SPI、1路AD电压采集通道、2路以太网接口、1路USB转储接口、2路隔离CAN、1路预留WiFi接口。

核心板资源可满足扩展应用的WiFi来进行车载固件的应用程序更新。

底板上主要设计了系统的整体隔离电源、数字部分电源和模拟部分电源，通过2.54mm46针端子从核心板引出2路隔离RS485，2路隔离CAN，1路主USB，1路WiFi预留接口，2路隔离以太网接口，10个系统状态指示灯。其中1路隔离RS485用于和TAX进行通信；1路隔离RS485用于和两端司机室录音设备进行通信，录音板作为RS485的主机，两端司机室录音设备作为从机； CAN1从核心板P7端子脚7、脚8引出；CAN0从核心板P9端子脚19、脚20引出；CAN0、CAN1功能预留。每种接口均支持静电防护和热插拔功能，满足客户的不同需求。

底板上的电台的语音收/发通道通过1:1隔离变压器进行电台语音信号的隔离及降噪处理，采用运算放大器放大3倍，后经过2阶Butterworth型带通滤波器进行滤波降噪，语音信号的滤波及放大应避免限幅和谐波失真，输入到编解码器TLV320AIC3106-Q1的模拟输入端，进行采样编码处理后输出数字量由A8核心板进行后续处理。可以通过声控和电控的方式自动启动机车电台录音功能。通过软件的方式对U盘进行鉴权认证。而且在系统故障检测、数据转储时不影响正在进行的录音功能。语音记录装置在断电时，语音记录数据不应丢失。语音记录装置原理图如图2所示。

系统整体性能检测采用STMF32F05型号的CPU，即系统电源电流检测单元、语音通道检测单元、声控自动触发控制电路、温度检测单元、时间检测单元和晶振测量电路与CPU连接，CPU设置在底板上，与核心板处理器通信，该CPU其具有丰富的IO和内部资源，满足系统检测的需求，减少主处理器AM3359的资源消耗，利于实现不同功能部分的模块化设计目标，而且便于后续系统硬件和软件方面的升级和维护以及制造。检测模块部分的CPU STMF32F051把最终的检测结果通过串口发送给系统主CPU（AM3359），由AM3359产生系统整体工作是否正常的控制信号。

本实用新型的语音记录装置采用MINMAX公司的MIWI10-24S05型隔离电源，系统电源框图如图4所示，TAX输出的DC15V电压经过隔离电源后。输出为DC5V，然后5V电源输入到TI电源管理及检测芯片，所述TI电源管理及检测芯片设置过压、过流和过温保护模块,能够以12位分辨率和1kHz采样率实时检测输入电压、输出电压、辅助通道电压、输入电流、输入功率以及温度的检测，通过I2C接口把相关测量参数输入到CPU（STMF32F051）处理。

系统电源电流监测单元设置如下：对于隔离CAN、隔离RS485等隔离电源的电压测量可以采用TI低速12 bit ADC芯片ADS1286进行ADC采样。隔离CAN、隔离RS485的5V隔离电源经过REF3040基准源芯片稳压后，为ADS1286提供精确基准电压，采样后数据经过3路隔离器ISO7131传送到STM32F051。4路隔离电源的采样ADC作为SPI1的从设备，STM32F051作为SPI1的主设备，对CPU IO进行复用。

语音通道检测单元设置如下：2路语音信号通道的检测实现主要包括DDS、ADC采样等部分。其中DDS采用ADI专用的直接数字频率发生器（DDS）芯片AD9837，其通过SPI接口和CPU进行通信，CPU输出的信号经过运算放大器后输入到2路语音通道的第一级放大器的后端。

DDS信号经过两路低导通内阻的模拟开关TS5A22362DGR接入到语音通道隔离变压器的输出端，模拟开关的导通与关断由CPU进行控制。DDS信号加入到语音通道，经过编解码器后输出到功放的驱动输入端，经过AD7490采样，由CPU（STMF32F051）按照相应的算法计算后判断出语音通道是否正常。其工作原理图如图4所示。其中ADC通道1采集语音放大3倍后的信号，ADC通道2采集输入到编解码器模拟输入端的信号，ADC通道3采集功放驱动输入端的信号。现有语音记录装置存在隔离变压器的输出信号的幅度随输入信号的频率变化而成线性变化的现象。如图3所示，本实用新型在变压器输入端加入匹配电容，保证匹配网络在输入信号中心频率（1010Hz）处的Q值（Q=ω(LC)0.5/Rin）等于1，从而使变压器的输出端信号在中心频率两端处实现对称衰减。

语音通道的声控由CPU（STMF32F051）自动控制。电台语音信号经过运算放大器放大3倍，然后经2阶Butterworth有源带通滤波器滤波、降噪，再经过运算放大器放大1倍，之后经过反相放大器输入到声控自动触发控制电路的检波器,不再使用电位器进行调节。

声控自动触发控制电路包括依次相连的检波器，无源滤波器，比较器和门限自动选择开关（主要包括模拟开关）。

温度检测单元采用单总线通信接口的温度传感器MAX31826实现系统关键点处温度检测，例如编解码器、核心板部分等处温度检测。

时间检测单元包括系统底板上添加的单总线ID加密芯片DS28E01，实现板子ID编码的加密和规范性。采用DS1683S芯片探测和记录系统工作时间。

晶振测量电路包括晶振，晶振输出信号经过高速CD74HC393（最高工作频率30MHz）计数器两级级联后16分频，输入到CPU（STMF32F051）的中断管脚，从而实现对晶振工作状态的检测。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。