一种Lora扩频通讯的无线语音呼叫系统和无线语音通信的方法与流程

本发明涉及一种应用于服务行业（如餐饮、洗浴、医护、宾馆等）包房呼叫服务台的无线语音呼叫系统，尤其涉及一种lora扩频通讯的无线语音呼叫系统，提供了成本更低、通讯距离更远的一种无线语音呼叫的解决方案。

背景技术：

目前服务行业一般采用无线呼叫器来实现包房呼叫服务台，但存在两个弊端，一是无线呼叫器只能实现把包房编号呼叫到服务台，服务员并不知道客人需要的服务内容，需要服务员走到包房和客人当面询问得知需要的服务内容，然后返回前台去安排服务比如买烟、买水等随机的个性化服务，然后再重新去客人包房提供服务。这样的流程对于一次客人需求而占用了两次人工。二是无线呼叫器一般采用ask\ook的调幅技术或者fsk调频技术，通讯距离较近且容易受到干扰，使用效果不理想。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，提供一种lora扩频通讯的无线语音呼叫系统和无线语音通信的方法，可以解决上述两个问题。

采用的技术方案是：

一种lora扩频通讯的无线语音呼叫系统，包括多个无线语音呼叫器和无线语音接收屏。

其技术要点在于：

每个无线语音呼叫器均包括呼叫器电源模块、呼叫器主控模块、呼叫器音频控制模块、呼叫器lora扩频通信模块、呼叫器射频功放模块、呼叫器按键扫描模块、呼叫器usb通信模块和呼叫器射频切换开关。

呼叫器电源模块给无线语音呼叫器供电。

呼叫器音频控制模块的音频输入脚连接呼叫器mic，呼叫器音频控制模块通过i²s音频接口连接到呼叫器主控模块的i²s接口。

呼叫器音频控制模块的音频输出脚连接呼叫器喇叭。

呼叫器lora扩频通信模块和呼叫器主控模块通过spi接口连接。

呼叫器天线连接到呼叫器射频切换开关的天线脚，通过呼叫器射频切换开关的输出脚连接呼叫器lora扩频通信模块的天线输入脚。

呼叫器lora扩频通信模块的天线输出脚连接呼叫器射频功放模块的输入脚，呼叫器射频功放模块的输出脚连接呼叫器射频切换开关的输入脚。

呼叫器usb通信模块连接呼叫器主控模块的usb接口。

呼叫器按键扫描模块与呼叫器主控模块的一个i/o接口连接。

无线语音接收屏包括接收屏电源模块、接收屏主控模块、接收屏音频控制模块、接收屏显示屏模块、接收屏lora扩频通信模块、接收屏射频功放模块、接收屏按键扫描模块、接收屏usb通信模块和接收屏天线。

接收屏电源模块给无线语音接收屏供电。

接收屏音频控制模块的音频输入脚连接接收屏mic，接收屏音频控制模块通过i²s音频接口连接到接收屏主控模块的i²s接口。

接收屏音频控制模块的音频输出脚连接接收屏喇叭。

接收屏lora扩频通信模块和接收屏主控模块通过spi接口连接。

接收屏天线连接到接收屏射频功放模块的天线脚，通过接收屏射频功放模块的输出脚连接接收屏lora扩频通信模块的天线输入脚，接收屏lora扩频通信模块的天线输出脚连接接收屏射频功放模块的输入脚。

接收屏usb通信模块连接接收屏主控模块的usb接口。

接收屏按键扫描模块与接收屏主控模块的一个i/o接口连接。

接收屏显示屏模块与接收屏主控模块的另一个i/o接口连接。

服务人员可以从接收屏mic呼叫客人。

无线语音接收屏内自动进行存储和排队多个客人分别发起的语音呼叫。

一种lora扩频通讯的无线语音呼叫系统的无线语音通信方法：

呼叫器主控模块或接收屏主控模块分别把压缩后的语音数据采用多包通讯协议，把每一包数据连续通过spi接口，从各自对应lora扩频通信模块送至对应的天线。

对音频数据采用压缩算法为speex开源压缩算法，解压缩算法为speex开源解压缩算法。

无线语音呼叫器和无线语音接收屏之间可以通过lora无线扩频通讯技术进行语音对讲。

其优点在于：

一是可以让客人直接发出语音要求，服务员通过无线语音接收屏接听语音并可以进行语音回复来沟通，了解客人的需求，并一次性提供服务，极大的提高了工作效率，可以达到节省人工、降低人工成本的作用。

二是本发明中采用的是lora扩频无线通讯技术，相对于ask\ook的调幅技术或者fsk的调频技术而言，目前主流的fsk调频芯片最高灵敏度达到在-126dbm（如si4463）,而lora扩频芯片的最高灵敏度可以达到-148dbm（如sx1278），远远高出fsk芯片。同等发射功率下，通讯距离可以达到fsk通讯的2-8倍，并且提供了较强的抗干扰能力，因此本语音呼叫器系统提供了更远的通讯距离和更好的服务体验，并能帮助用户提高工作效率、降低人工成本。

附图说明

图1为本发明的系统系统框图。

图2为无线语音呼叫器框图。

图3为无线语音接收屏框图。

无线语音呼叫器1、无线语音接收屏2、呼叫器电源模块3、呼叫器数据存储模块4、呼叫器主控模块5、呼叫器音频控制模块6、呼叫器led控制模块7、呼叫器lora扩频通信模块8、呼叫器射频功放模块9、呼叫器按键扫描模块10、呼叫器usb通信模块11、呼叫器天线12、呼叫器射频切换开关13、接收屏电源模块14、接收屏数据存储模块15、接收屏主控模块16、接收屏音频控制模块17、接收屏显示屏模块18、接收屏lora扩频通信模块19、接收屏射频功放模块20、接收屏按键扫描模块21、接收屏usb通信模块22、接收屏红外解码模块23、接收屏遥控器24、接收屏天线25。

具体实施方式

一种lora扩频通讯的无线语音呼叫系统，包括多个无线语音呼叫器1和一个无线语音接收屏2。

每个无线语音呼叫器1均包括呼叫器电源模块3、呼叫器数据存储模块4、呼叫器主控模块5、呼叫器音频控制模块6、呼叫器led控制模块7、呼叫器lora扩频通信模块8、呼叫器射频功放模块9、呼叫器按键扫描模块10、呼叫器usb通信模块11和呼叫器射频切换开关13。

呼叫器电源模块3分别连接呼叫器数据存储模块4、呼叫器主控模块5、呼叫器音频控制模块6、呼叫器led控制模块7、呼叫器lora扩频通信模块8和呼叫器射频功放模块9进行供电。

呼叫器音频控制模块6的音频输入脚连接呼叫器mic（麦克），客人声音经过呼叫器音频控制模块6的内部处理变成数字信号，呼叫器音频控制模块6通过i²s音频接口连接到呼叫器主控模块5的i²s接口，实现音频输入数据的i²s协议传输。

呼叫器音频控制模块6的音频输出脚通过喇叭插座speak连接呼叫器喇叭发出服务员声音。

呼叫器主控模块5通过i²s接口获取呼叫器音频控制模块6上的音频数据，并将其压缩后发送出去，或者将接收到的数据解压缩后，呼叫器主控模块5通过i²s接口将数字音频信号传输到呼叫器音频控制模块6的i²s接口，经过呼叫器音频控制模块6的内部处理转换为音频模拟信号，通过音频输出脚输出给喇叭插座speak，最终使连接到speak插座的呼叫器喇叭发出声音。

呼叫器lora扩频通信模块8和呼叫器主控模块5通过spi接口连接。

呼叫器主控模块5通过spi接口实现与呼叫器lora扩频通信模块8的数据交互，包括对呼叫器lora扩频通信模块8的参数进行配置和数据的接收与发送。

呼叫器天线12连接到呼叫器射频切换开关13的天线脚，通过呼叫器射频切换开关13的输出脚连接呼叫器lora扩频通信模块8的天线输入脚。

呼叫器lora扩频通信模块8的天线输出脚连接呼叫器射频功放模块9的输入脚，从呼叫器射频功放模块9的输出脚连接呼叫器射频切换开关13的输入脚。

呼叫器lora无线扩频信号通过呼叫器天线12进入呼叫器射频切换开关13，进呼叫器lora扩频通信模块8内部转换成数据，通过呼叫器lora扩频通信模块8的spi接口连接到呼叫器主控模块5的spi接口在呼叫器主控模块5内部处理数据并转换成语音数据，送至呼叫器音频控制模块6，从呼叫器喇叭发出声音。

当呼叫器主控模块5把音频数据通过spi接口发送到呼叫器lora扩频通信模块8，呼叫器lora扩频通信模块8内部把数据转换成lora无线扩频信号，通过呼叫器lora扩频通信模块8的天线输出脚输出到呼叫器射频功放模块9的输入脚，从呼叫器射频功放模块9的输出脚连接呼叫器射频切换开关13的输入脚，从呼叫器射频切换开关13的天线脚连接呼叫器天线12发射出去。

呼叫器射频功放模块9与呼叫器lora扩频通信模块8连接，将呼叫器lora扩频通信模块8产生的射频信号通过呼叫器射频功放模块9进行射频的功率放大处理，再从呼叫器天线12发出，可以实现更远的无线通信距离。

呼叫器电源模块3对呼叫器数据存储模块4、呼叫器主控模块5、呼叫器音频控制模块6、呼叫器led控制模块7、呼叫器lora扩频通信模块8和呼叫器射频功放模块9等全部需要供电的部分供电，呼叫器电源模块3采用内置锂电池供电，或外接dc12v电源供电，dc12v电源也可以同时给锂电池充电，输出dc4.7v和dc3.3v两个稳压电源。

呼叫器usb通信模块11连接呼叫器主控模块5的usb接口。

呼叫器usb通信模块11可以通过usb线连接到计算机的usb插座，以实现和计算机的usb数据交互，完成设置无线语音呼叫器1的编号、通信信道和音量等参数等功能，呼叫器usb通信模块11还可以用于对无线语音呼叫器1供电和对锂电池充电。

呼叫器数据存储模块4与呼叫器主控模块5的另一个spi接口连接，用于储存音频数据和本机的系统参数，由呼叫器主控模块5控制此spi接口对呼叫器数据存储模块4的存储芯片进行数据的擦除、写入和读取。

呼叫器按键扫描模块10与呼叫器主控模块5的一个i/o接口连接，用于发起呼叫。

呼叫器led控制模块7与呼叫器主控模块5的另一个i/o接口连接，可以通过一个三基色发光管来显示当前的运行状态，例如r表示通电、g表示成功、b表示通讯等。

优选芯片型号为：

呼叫器电源模块3中的电源芯片型号为：xc6210b332m，开关电源芯片型号为：mp24943。

呼叫器主控模块5（mcu）型号为：stm32f401rct6。

呼叫器音频控制模块6芯片型号为：wm8978。

呼叫器lora扩频通信模块8芯片型号为：sx1278。

呼叫器射频切换开关13型号为：hmc544。

呼叫器射频功放模块9芯片型号为：pa2460。

呼叫器数据存储模块4芯片型号为：gd25q16。

无线语音接收屏2包括接收屏电源模块14、接收屏数据存储模块15、接收屏主控模块16、接收屏音频控制模块17、接收屏显示屏模块18、接收屏lora扩频通信模块19、接收屏射频功放模块20、接收屏按键扫描模块21、接收屏usb通信模块22、接收屏红外解码模块23和接收屏天线25。

接收屏电源模块14分别与接收屏数据存储模块15、接收屏主控模块16、接收屏音频控制模块17、接收屏显示屏模块18、接收屏lora扩频通信模块19和接收屏射频功放模块20对应连接。

接收屏音频控制模块17的音频输入脚连接接收屏mic，服务员声音经过接收屏音频控制模块17的内部处理变成数字信号，接收屏音频控制模块17通过i²s音频接口连接到接收屏主控模块16的i²s接口，实现音频输入数据的i²s协议传输。

接收屏音频控制模块17的音频输出脚通过喇叭插座speak连接接收屏喇叭发出客人声音，接收屏音频控制模块17还有音频输出插口，可与耳机或音箱连接。

接收屏主控模块16通过i²s接口获取接收屏音频控制模块17上的音频数据，并将其压缩后发生送出去，或者将接收到的数据解压缩后，接收屏主控模块16通过i²s接口将数字音频信号传输到接收屏音频控制模块17的i²s接口，经过接收屏音频控制模块17的内部处理转换为音频模拟信号输出给接收屏喇叭、耳机或音箱发出声音。

接收屏lora扩频通信模块19和接收屏主控模块16通过spi接口连接。

接收屏主控模块16通过spi接口实现与接收屏lora扩频通信模块19的数据交互，包括对接收屏lora扩频通信模块19的参数进行配置和数据的接收与发送。

接收屏天线25连接到接收屏射频功放模块20的天线脚，通过接收屏射频功放模块20（内部有接收屏射频切换开关）的输出脚连接接收屏lora扩频通信模块19的天线输入脚，接收屏lora扩频通信模块19的天线输出脚连接接收屏射频功放模块20的输入脚。

接收屏lora无线扩频信号通过接收屏天线25进入接收屏射频功放模块20，进接收屏lora扩频通信模块19内部转换成数据，通过接收屏lora扩频通信模块19的spi接口连接到接收屏主控模块16的spi接口在接收屏主控模块16内部处理数据并转换成语音数据，送至接收屏音频控制模块17，发出客人声音。

当接收屏主控模块16把音频数据通过spi接口发送到接收屏lora扩频通信模块19，接收屏lora扩频通信模块19内部把数据转换成lora无线扩频信号，通过接收屏lora扩频通信模块19的天线输出脚输出到接收屏射频功放模块20的输入脚，从接收屏射频功放模块20的天线脚连接接收屏天线25发射出去。

接收屏射频功放模块20与接收屏lora扩频通信模块19连接，将接收屏lora扩频通信模块19产生的射频信号通过接收屏lora扩频通信模块19进行射频的功率放大处理，再从接收屏天线25发出，可以实现更远的无线通信距离。

接收屏usb通信模块22连接接收屏主控模块16的usb接口。

接收屏usb通信模块22可以通过usb线连接到计算机的usb插座，以实现和计算机的usb数据交互，完成设置预存名称和服务类型等功能。

接收屏数据存储模块15与接收屏主控模块16的另一个spi接口连接，用于储存音频数据和本机的系统参数，由接收屏主控模块16控制此spi接口对接收屏数据存储模块15的存储芯片进行数据的擦除、写入和读取。

接收屏按键扫描模块21与接收屏主控模块16的一个i/o接口连接，可以设置四个按键，用于音量加、减调节、删除信息和重播。

接收屏显示屏模块18与接收屏主控模块16的另一个i/o接口连接，例如采用四十九个led组成的四个七段码数码管，分为作为百位、十位、个位、排队序号。百位、十位、个位每段均采用两个红色led，排队序号每段采用一个红色led。

接收屏红外解码模块23与接收屏主控模块16相连接，当接收屏红外解码模块23红外接收头接收到有效的接收屏遥控器24（红外遥控器自带电池供电）信号后，接收屏红外解码模块23的输出脚输出信号波形给到接收屏主控模块16的红外接收脚int0，由接收屏主控模块16进行红外信号的解码和执行相应功能。

接收屏遥控器24可用于设置音量加、减调节、删除信息和重播等。

接收屏电源模块14给接收屏数据存储模块15、接收屏主控模块16、接收屏音频控制模块17、接收屏显示屏模块18、接收屏lora扩频通信模块19和接收屏射频功放模块20等需要供电的部分供电，接收屏电源模块14外接dc12v电源供电，输出dc4.7v和dc3.3v两个稳压电源。

优选芯片型号为：

接收屏电源模块14中的电源芯片型号为：xc6210b332mr，开关电源芯片型号为：mp24943。

接收屏显示屏模块18驱动芯片型号为：tb62726。

接收屏射频功放模块20芯片型号为：sky65366-21。

接收屏主控模块16（mcu）型号为：stm32f401rct6

接收屏音频控制模块17芯片型号为：wm8978。

接收屏lora扩频通信模块19芯片型号为：sx1278。

接收屏红外解码模块23红外接收头型号为：tsop34838。

接收屏数据存储模块15芯片型号为：gd25q32。

接收屏遥控器24芯片型号为：tsop34838。

前述的无线语音呼叫器1和无线语音接收屏2的芯片型号是一种优选的选型方式，实际使用时包括但是不仅限于所述的型号。

使用方法：

客人按下无线语音呼叫器1的呼叫器按键扫描模块10呼叫键后，即可开始说话，当松开按键后结束语音发射。

无线语音接收屏2接收到无线语音数据后，立刻显示包房编号如“101”并自动播放出无线语音呼叫器1的预存名称和服务类型，如“101包房呼叫服务”，然后再开始播放客人的语音内容。

服务人员可以按下接收屏mic的呼叫键反向呼叫客人，例如询问服务的细节要求，然后就可以一次性去准确无误的完成服务。

如果服务人员没在现场，可以在返回服务台时操作无线语音接收屏2的“重播”键来重听客人的语音内容，然后再去客人的包房提供服务，而市面上的对讲机则无法提供类似功能。

如果有多个客人分别发起语音呼叫，在无线语音接收屏2内会自动进行存储和排队，可以分别播放出来，不会遗漏，而市面上的对讲机则无法提供类似功能，可分为顺序播放或者自动循环播放。顺序播放为服务人员逐条播放语音。自动循环播放可以方便服务人员一次去相邻的几个包房完成服务。

一种lora扩频通讯的无线语音呼叫系统的无线语音通信方法：

发射端：语音通过呼叫器mic或者接收屏mic分别进入呼叫器音频控制模块6或接收屏音频控制模块17，在对应的模块里进行ad转换成指定参数的wav音频数据（实例8k采样率16位精度的wav音频数据），然后通过i²s音频接口送入呼叫器主控模块5或接收屏主控模块16分别进行软件的压缩算法（实例采用speex开源压缩算法），压缩数据只有原始音频数据的1/16的数据量，可以减少发射的时间长度。

然后呼叫器主控模块5或接收屏主控模块16分别把压缩后的语音数据采用多包通讯协议，把每一包数据连续通过spi接口，送到呼叫器lora扩频通信模块8或接收屏lora扩频通信模块19调制成无线扩频信号，再分别经过呼叫器射频功放模块9或接收屏射频功放模块20信号放大后，分别通过呼叫器天线12或接收屏天线25，发射出去。

接收端：接收方的呼叫器天线12或接收屏天线25收到压缩语音的扩频信号后，进入分别进行呼叫器lora扩频通信模块8或接收屏lora扩频通信模块19

，再通过spi接口送入呼叫器主控模块5或接收屏主控模块16，分别根据压缩算法进行反向解压（实例是speex开源解压缩算法），得到原始的wav音频数据，然后通过i²s音频接口分别送给呼叫器音频控制模块6或接收屏音频控制模块17，进行da数模转换成连续的音频模拟波形，再通过对应的音频控制模块内部放大后输出到呼叫器喇叭或接收屏喇叭上，播放出语音。

如果不采用上述压缩、解压缩和多包发送方式，本领域技术人员也可以采用类似mp3方式发送，但是需要耗费较长的时间。