多功能语音播报器的制作方法

本实用新型涉及一种语音播报器，特别涉及一种多功能语音播报器。

（二）、

背景技术：
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随着智能设备在车辆、商场、科研院所、港口等场所的不断推广，与这些智能设备配套的语音播报器也越来越广泛地被使用。这对语音播报器的要求也越来越高，尤其是对语音播报器的稳定性和可靠性要求越来越高。因此，语音播报器必须既具备较高的抗干扰能力又得有很大容量，既要保证较大的离线存储能力，又要保证在恶劣环境下安全可靠的运行。这就对语音播报器的开发与设计提出了很大的挑战。

语音播报器必须具较强的通信容错能力、数据处理能力和响应精确快速性，还要有过流、过压等保护，防止意外情况的发生。目前，行业内语音播报器各式各样，主要有如下几种情况：

①基于专用芯片加上扬声器进行简单设计的播报器；

②基于专用的MCU进行设计的播报器；

③基于高性能ARM处理器进行设计的播报器；

上述几种语音播报器的缺点是：通信能力薄弱、稳定性差、成本比较高。

（三）、

技术实现要素：
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实用新型要解决的技术问题是：提供一种多功能语音播报器，该多功能语音播报器通信能力强、可靠性好、成本低，且其离线播报容量大、实时性强。

本实用新型的技术方案：

一种多功能语音播报器，含有中央处理模块、语音播出模块、CAN总线通信模块、信号输入输出模块和电源模块，中央处理模块中含有单片机，语音播出模块中含有语音芯片、音频放大器、扬声器、SD存储卡和FLASH存储器，CAN总线通信模块中含有CAN收发器和共模电感；单片机的串行通信口与语音芯片的串行通信口连接，语音芯片的音频输出端与音频放大器的信号输入端连接，音频放大器的信号输出端接扬声器，SD存储卡与语音芯片的SD串行数据口连接，FLASH存储器与语音芯片的SPI串行数据口连接；单片机的CAN通信口依次通过CAN收发器、共模电感后连接到CAN总线上；信号输入输出模块中含有第一信号输入保护电路、第二信号输入保护电路、第三信号输入保护电路和信号输出驱动电路，外部的三种模拟信号分别通过第一信号输入保护电路、第二信号输入保护电路和第三信号输入保护电路进入单片机的三种模拟信号输入端，单片机的控制信号输出端通过信号输出驱动电路与外部电路连接；电源模块给中央处理模块、语音播出模块、CAN总线通信模块和信号输入输出模块供电。

外部的模拟信号可以是温度传感器、液位传感器等器件输出的模拟信号，用于对语音播报器外部信号的采集；外部电路可以是继电器控制电路、报警电路等，用于操作语音播报器外部的设备。

第一信号输入保护电路中含有第一二极管、第三二极管、第四二极管、第一电阻和第二电阻，外部的第一种模拟信号进入第一二极管的负极，第一二极管的正极通过第一电阻与单片机的第一种模拟信号输入端、第三二极管的正极和第四二极管的负极连接，第三二极管的负极接电源，第四二极管的正极接地，第一二极管的正极通过第二电阻与接电源；第二信号输入保护电路中含有第二二极管、第一稳压管、第三电阻、第四电阻和第五电阻，外部的第二种模拟信号进入第二二极管的负极，第二二极管的正极通过第三电阻与单片机的第二种模拟信号输入端连接，第一稳压管和第四电阻并接在单片机的第二种模拟信号输入端和地之间，第二二极管的正极通过第五电阻与接电源；第三信号输入保护电路中含有第二稳压管、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻，外部的第三种模拟信号进入第六电阻的一端，第六电阻的另一端与单片机的第三种模拟信号输入端连接，第二稳压管和第七电阻并接在单片机的第三种模拟信号输入端和地之间，第八电阻和第九电阻串联后并接在电源和地之间，第八电阻和第九电阻的连接点与第六电阻的一端连接；信号输出驱动电路中含有三极管、第十电阻和第十一电阻，单片机的控制信号输出端通过第十电阻与三极管的基极连接，三极管的集电极通过第十一电阻与外部电路连接，三极管的发射极接地，三极管为NPN型三极管。

第一二极管和第二二极管起到防止外部高电压的作用，第四二极管起到防反接的作用，第一稳压管和第二稳压管可防止高电压进入单片机中对单片机造成破坏。

中央处理模块中还含有LED指示灯，LED指示灯与单片机的指示信号输出端连接；语音播出模块中还含有USB接口，USB接口与语音芯片的USB通信口连接，语音芯片的忙信号输出端与单片机的忙信号输入端连接；电源模块中含有电池(锂电池)、第一稳压器和第二稳压器，电池输出的电源通过防逆流二极管给第二信号输入保护电路、第三信号输入保护电路和第一稳压器供电，防逆流二极管具备防反接功能，防止因为用户的疏忽而造成不必要的损失，第一稳压器的输出给CAN总线通信模块和第二稳压器供电，第二稳压器的输出给中央处理模块、语音播出模块和第一信号输入保护电路供电。

中央处理模块中还含有调试接口，调试接口与单片机的调试口连接；语音播出模块中还含有调试信号接口，该调试信号接口中连接有语音播出模块中的信号（如：通信信号、音频信号、音频放大信号、AD按键信号等），以方便对语音播出模块进行调试。

单片机的型号为：STM32F103C6T6；语音芯片的型号为：JQ6500-24SS；音频放大器的型号为：LM4871；FLASH存储器的型号为：A25Q32；CAN收发器的型号为：PCA82C251；第一稳压器的型号为：LM2576S-5N；第二稳压器的型号为：AMS1117-3.3；第一二极管的型号为：BAW56；第三二极管和第四二极管封装在一起形成双二极管，该双二极管的型号为：BAV99。

单片机是整个语音播报器的核心，能够对CAN总线数据进行解析、实现算法、调度播报内容、实现外围设备的交互工作。

语音芯片主要进行音频文件的解码，音频放大器主要用来提供比较大的驱动能力，驱动扬声器。

CAN总线通信模块可以大大减少现场的布线长度和复杂度，并且提供了较高的通信稳定性和容错能力，特别在多节点通信系统中，使用带有CAN模块的控制器可以很好的保证各个节点之间高速稳定的通信。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型不仅能够通过语音播出模块播出语音信号，还能够通过CAN总线通信模块与外部通信（实现基于CAN总线应用层协议，例如SEAJ1939、ISO15765、CCP等），通信能力强，通过信号输入输出模块接收外部传感器输出的信号，并控制外部设备的动作，信号输入输出模块具有很强的抗干扰能力；本实用新型通信能力强、可靠性好、成本低，特别适用于车辆、商场、科研院所、港口等场所的使用。

2、本实用新型的语音播出模块中含有SD存储卡和FLASH存储器，不仅增加了离线播报容量，还可以减化语音播出模块与中央处理模块的数据通信，提高了通信的实时性。

（四）、附图说明：

图1为中央处理模块的电路原理示意图；

图2为语音播出模块的电路原理示意图；

图3为CAN总线通信模块的电路原理示意图；

图4为信号输入输出模块的电路原理示意图；

图5为电源模块的电路原理示意图。

（五）、具体实施方式：

参见图1～图5，图中，多功能语音播报器含有中央处理模块、语音播出模块、CAN总线通信模块、信号输入输出模块和电源模块，中央处理模块中含有单片机U1，语音播出模块中含有语音芯片UV1、音频放大器UV3、扬声器P3、SD存储卡JV1和FLASH存储器UA2，CAN总线通信模块中含有CAN收发器U2和共模电感L2；单片机U1的串行通信口（PA9、PA10）通过电阻R2、R3与语音芯片UV1的串行通信口（P25、P23）连接，语音芯片UV1的音频输出端DACL、DACR通过电容CV7、CV8和电阻RV2、RV3与音频放大器UV3的信号输入端IN-连接，音频放大器UV3的信号输出端VO1、VO2接扬声器P3，SD存储卡JV1与语音芯片UV1的SD串行数据口（P2.0-P2.2）连接，FLASH存储器UA2与语音芯片UV1的SPI串行数据口（P0.0、P0.1、P1.6）连接；单片机U1的CAN通信口（PA11、PA12）依次通过CAN收发器U2、共模电感L2后连接到CAN总线（CAN1H、CAN1L）上；信号输入输出模块中含有第一信号输入保护电路、第二信号输入保护电路、第三信号输入保护电路和信号输出驱动电路，外部的三种模拟信号分别通过第一信号输入保护电路、第二信号输入保护电路和第三信号输入保护电路进入单片机U1的三种模拟信号输入端，单片机U1的控制信号输出端通过信号输出驱动电路与外部电路连接；电源模块给中央处理模块、语音播出模块、CAN总线通信模块和信号输入输出模块供电。

外部的模拟信号可以是温度传感器、液位传感器等器件输出的模拟信号，用于对语音播报器外部信号的采集；外部电路可以是继电器控制电路、报警电路等，用于操作语音播报器外部的设备。

第一信号输入保护电路中含有第一二极管（D10、D20）、第三二极管、第四二极管、第一电阻（R19、R20）和第二电阻（R17、R18），外部的第一种模拟信号（PORT3、PORT4）进入第一二极管（D10、D20）的负极，第一二极管（D10、D20）的正极通过第一电阻（R19、R20）与单片机U1的第一种模拟信号输入端（PA1、PA2）、第三二极管的正极和第四二极管的负极连接，第三二极管的负极接电源VDD_3V3，第四二极管的正极接地，第一二极管（D10、D20）的正极通过第二电阻（R17、R18）与接电源VDD_3V3；第二信号输入保护电路中含有第二二极管（D1、D2、D3、D4）、第一稳压管（D11、D12、D13、D14）、第三电阻（R31、R32、R33、R34）、第四电阻（R41、R42、R43、R44）和第五电阻（R21、R22、R23、R24），外部的第二种模拟信号（PORT10、PORT11、PORT12、PORT13）进入第二二极管（D1、D2、D3、D4）的负极，第二二极管（D1、D2、D3、D4）的正极通过第三电阻（R31、R32、R33、R34）与单片机U1的第二种模拟信号输入端（PA3-PA6）连接，第一稳压管（D11、D12、D13、D14）和第四电阻（R41、R42、R43、R44）并接在单片机U1的第二种模拟信号输入端（PA3-PA6）和地之间，第二二极管（D1、D2、D3、D4）的正极通过第五电阻（R21、R22、R23、R24）与接电源+24V；第三信号输入保护电路中含有第二稳压管D19、第六电阻R39、第七电阻R50、第八电阻R29和第九电阻R49，外部的第三种模拟信号PORT2进入第六电阻R39的一端，第六电阻R39的另一端与单片机U1的第三种模拟信号输入端PA0连接，第二稳压管D19和第七电阻R50并接在单片机U1的第三种模拟信号输入端PA0和地之间，第八电阻R29和第九电阻R49串联后并接在电源+24V和地之间，第八电阻R29和第九电阻R49的连接点与第六电阻R39的一端连接；信号输出驱动电路中含有三极管（Q1、Q2、Q3）、第十电阻（R51、R52、R53）和第十一电阻（R54、R55、R56），单片机U1的控制信号输出端（PB13、PB12、PB11）通过第十电阻（R51、R52、R53）与三极管（Q1、Q2、Q3）的基极连接，三极管（Q1、Q2、Q3）的集电极通过第十一电阻（R51、R52、R53）与外部电路中的节点（PORT5、PORT6、PORT7）连接，三极管（Q1、Q2、Q3）的发射极接地，三极管（Q1、Q2、Q3）为NPN型三极管。

第一二极管（D10、D20）和第二二极管（D1、D2、D3、D4）起到防止外部高电压的作用，第四二极管起到防反接的作用，第一稳压管（D11、D12、D13、D14）和第二稳压管D19可防止高电压进入单片机U1中对单片机U1造成破坏。

中央处理模块中还含有LED指示灯（LED3-LED10），LED指示灯（LED3-LED10）与单片机U1的指示信号输出端（PB5、PC13、PB8、PB7、PB6、PB9、PB15、PB14）连接；语音播出模块中还含有USB接口USB1，USB接口USB1与语音芯片UV1的USB通信口（USBDP、USBDM）连接，语音芯片UV1的忙信号输出端P17与单片机U1的忙信号输入端PA8连接；电源模块中含有电池VBAT(锂电池)、第一稳压器UP1和第二稳压器UP2，电池VBAT输出的电源通过防逆流二极管DP2给第二信号输入保护电路、第三信号输入保护电路和第一稳压器UP1供电，防逆流二极管DP2具备防反接功能，防止因为用户的疏忽而造成不必要的损失，第一稳压器UP1的输出+5V给CAN总线通信模块和第二稳压器UP2供电，第二稳压器UP2的输出VDD_3V3给中央处理模块、语音播出模块和第一信号输入保护电路供电。

中央处理模块中还含有调试接口J1_1，调试接口J1_1与单片机U1的调试口（PA13-PA15、PB3、PB4、NRST）连接；语音播出模块中还含有调试信号接口P1、P2，该调试信号接口P1、P2中连接有语音播出模块中的信号（如：通信信号TX、RX，音频信号DAC-L、DAC-R，音频放大信号VO1、VO2，AD按键信号ADKEY等），以方便对语音播出模块进行调试。

单片机U1的型号为：STM32F103C6T6；语音芯片UV1的型号为：JQ6500-24SS；音频放大器UV3的型号为：LM4871；FLASH存储器UA2的型号为：A25Q32；CAN收发器U2的型号为：PCA82C251；第一稳压器UP1的型号为：LM2576S-5N；第二稳压器UP2的型号为：AMS1117-3.3；第一二极管（D10、D20）的型号为：BAW56；第三二极管和第四二极管封装在一起形成双二极管（D21、D22），该双二极管（D21、D22）的型号为：BAV99。