CN102136848B - 一种收发各种警报信息并可进行声码话通信的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种收发各种警报信息并可进行声码话通信的装置，包括信道调制解调器、信道编码/解码模块、数据编码/解码模块、LCD显示模块、微处理器控制模块、面板操作、显示接口模块、模拟话音和数据话音变换模块、数字警报信号发生器、送话器接口和音频输出接口，当射频天线接收到警报和警示信息时，首先经过信道调制解调器对接收信号进行射频解调，然后经过信道编码/解码模块进行信道信号解码，再经过数据编码/解码模块对传输数据解码，对警报和警示信息，由LCD显示模块进行显示。该装置不仅能接收警报或警示消息，还能发送警报或警示消息，并对接收的警报或警示消息进行音响警报和用文字显示具体内容，需要时，还能用该装置进行声码话通信。

Description

一种收发各种警报信息并可进行声码话通信的装置

技术领域

本发明涉及一种可接收和发送各种警报和警示信息并能进行数字语音通信的装置，特别是涉及一种还能将接收到的各种警报和警示进行音响报警和文字提示的装置。

背景技术

典型的现有设备是有现有厂家生产的的警报终端控制设备和各种监控报警设备。警报终端控制设备是单方向的，当需要发放警报或警示消息时，由设备监控中心发送携带警报或警示消息的线路信号，警报终端控制设备接收到这种线路信号后，进行解码，并启动灯光或音响报警。它的缺点一是音响报警种类受限，目前国家只针对人防部门使用的预先空袭警报、空袭警报、空袭解除警报三种音响警报定义了音响格式标准，对各种灾情警报如台风警报、海啸警报、防汛警报、泄洪警报、泥石流警报、火灾警报、地震警报、化学事故等无法通过音响的辨别进行识别；二是灯光报警模式单一，不易区分报警种类。当需接收警报或警示消息时，由监控报警设备将消息传递到设备监控中心，这种方式传递的警报或警示消息单一，无法区分消息的具体内容和性质。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种收发各种警报信息并可进行声码话通信的装置，该装置不仅能接收警报或警示消息，还能发送警报或警示消息，并对接收的警报或警示消息进行音响警报和用文字显示具体内容，需要时，还能用该装置进行声码话通信。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种收发各种警报信息并可进行声码话通信的装置，包括：

一信道调制解调器，用于收发射频信号；

一信道编码/解码模块，用于对传输线路信号进行信道编码或解码；

一数据编码/解码模块，用于对传输数据进行编码或解码；

一LCD显示模块，用于显示文字和图像信息；

一微处理器控制模块，用来产生对应的控制信号；

一面板操作、显示接口模块，用来进行面板操作和对外进行接口连接；

一模拟话音和数据话音变换模块，用来对话音音频信号进行数字化处理或进行反变换处理；

一数字警报信号发生器，用来产生和存储各类警报音响信号；

一送话器接口，用来提供与送话器的连接；

一音频输出接口，用来提供与播放器的连接；

信道调制解调器的一端与射频天线相连接，信道调制解调器的另一端与信道编码/解码模块的一端相连接，信道调制解调器的再一端与微处理器控制模块相连接；信道编码/解码模块的另一端与数据编码/解码模块的一端相连接，信道编码/解码模块的再一端与微处理器控制模块相连接；数据编码/解码模块的另一端与模拟话音和数据话音变换模块相连接，数据编码/解码模块的再一端与微处理器控制模块相连接，数据编码/解码模块的一输出端接至LCD显示模块；面板操作、显示接口模块与微处理器控制模块相连接；模拟话音和数据话音变换模块的另一端与微处理器控制模块相连接，模拟话音和数据话音变换模块的一输出端接至音频输出接口，模拟话音和数据话音变换模块的一输入端接至送话器接口；数字警报信号发生器的输入与微处理器控制模块相连接，数字警报信号发生器的输出接至音频输出接口。

所述的用于收发射频信号的信道调制解调器由TDMA专用高速数据电台构建。

当射频天线接收到警报和警示信息时，首先经过信道调制解调器对接收信号进行射频解调，然后经过信道编码/解码模块进行信道信号解码，再经过数据编码/解码模块对传输数据解码，对警报和警示信息，由LCD显示模块进行显示。对接收到的各种防空警报预警信息，由微处理器控制模块控制数字警报信号发生器产生相应的音频信号，经过音频输出接口输出，对接收到的数据话音信号，经过模拟话音和数据话音变换模块将数据话音信号变化成模拟话音信号后，经过音频输出接口输出。当需本装置发送各种警报和警示信息时，通过面板操作、显示接口模块人机接口操作，由微处理器控制模块对消息进行处理，然后经数据编码/解码模块对发送消息数据进行编码、信道编码/解码模块对消息数据进行信道编码、经信道调制解调器调制后由无线天线发送出去。对发送的话音信号，由模拟话音和数据话音变换模块对模拟话音进行数字化转换，然后经数据编码/解码模块对发送的话音数据进行编码、信道编码/解码模块对话音数据进行信道编码、经信道调制解调器调制后由无线天线发送出去。

本发明的有益效果是，由于采用了一信道调制解调器、一信道编码/解码模块、一数据编码/解码模块、一LCD显示模块、一微处理器控制模块、一面板操作、显示接口模块、一模拟话音和数据话音变换模块、一数字警报信号发生器、一送话器接口和一音频输出接口来构成收发各种警报信息并可进行声码话通信的装置，该装置不仅能接收警报或警示消息，还能发送警报或警示消息，并对接收的警报或警示消息进行音响警报和用文字显示具体内容，需要时，还能用该装置进行声码话通信。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种收发各种警报信息并可进行声码话通信的装置不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的信道调制解调器模块电路图；

图3是本发明的信道编码/解码模块电路图；

图4是本发明的数据编码/解码模块电路图；

图5是本发明的微处理器控制模块电路图；

图6是本发明的模拟话音和数据话音变换模块框图；

图7是本发明的话音A/D-D/A电路图；

图8是本发明的话音编码/解码电路图；

图9是本发明的数据话音输入/输出控制电路图；

图10是本发明的话音数据帧结构图；

图11是本发明的数字警报信号发生器电路图。

具体实施方式

实施例，参见图1所示，本发明的一种收发各种警报信息并可进行声码话通信的装置，包括：

一信道调制解调器1，用于收发射频信号；

一信道编码/解码模块2，用于对传输线路信号进行信道编码或解码；

一数据编码/解码模块3，用于对传输数据进行编码或解码；

一LCD显示模块4，用于显示文字和图像信息；

一微处理器控制模块5，用来产生对应的控制信号；

一面板操作、显示接口模块6，用来进行面板操作和对外进行接口连接；

一模拟话音和数据话音变换模块7，用来对话音音频信号进行数字化处理或进行反变换处理；

一数字警报信号发生器8，用来产生和存储各类警报音响信号；

一送话器接口9，用来提供与送话器的连接；

一音频输出接口10，用来提供与播放器的连接；

一电源11，用来向电路提供电源信号；

信道调制解调器1的一端与射频天线相连接，信道调制解调器1的另一端与信道编码/解码模块2的一端相连接，信道调制解调器1的再一端与微处理器控制模块5相连接；信道编码/解码模块2的另一端与数据编码/解码模块3的一端相连接，信道编码/解码模块2的再一端与微处理器控制模块5相连接；数据编码/解码模块3的另一端与模拟话音和数据话音变换模块7相连接，数据编码/解码模块3的再一端与微处理器控制模块5相连接，数据编码/解码模块3的一输出端接至LCD显示模块4；面板操作、显示接口模块6的输出与微处理器控制模块5相连接；模拟话音和数据话音变换模块7的另一端与微处理器控制模块5相连接，模拟话音和数据话音变换模块7的一输出端接至音频输出接口10，模拟话音和数据话音变换模块7的一输入端接至送话器接口9；数字警报信号发生器8的输入与微处理器控制模块5相连接，数字警报信号发生器8的输出接至音频输出接口10。

所述的用于收发射频信号的信道调制解调器1由TDMA专用高速数据电台构建。

当射频天线接收到警报和警示信息时，首先经过信道调制解调器1对接收信号进行射频解调，然后经过信道编码/解码模块2进行信道信号解码，再经过数据编码/解码模块3对传输数据解码，对警报和警示信息，由LCD显示模块4进行显示。对接收到的各种防空警报预警信息，由微处理器控制模块5控制数字警报信号发生器8产生相应的音频信号，经过音频输出接口10输出，对接收到的数据话音信号，经过模拟话音和数据话音变换模块7将数据话音信号变化成模拟话音信号后，经过音频输出接口10输出。当需本装置发送各种警报和警示信息时，通过面板操作、显示接口模块6人机接口操作，由微处理器控制模块5对消息进行处理，然后经数据编码/解码模块3对发送消息数据进行编码、信道编码/解码模块2对消息数据进行信道编码、经信道调制解调器1调制后由无线天线发送出去。对发送的话音信号，由模拟话音和数据话音变换模块7对模拟话音进行数字化转换，然后经数据编码/解码模块3对发送的话音数据进行编码、信道编码/解码模块2对话音数据进行信道编码、经信道调制解调器1调制后由无线天线发送出去。

参见图2所示，信道调制解调器1用来完成线路接收信号的解调和发送信号的调制，射频收发电路核心采用SI4432芯片设计。当接收到控制中心所发的各种警报和警示信息后，经SI4432解调处理后，送往信道编码/解码模块2；发送时，来自信道编码/解码模块2的信道编码信号通过SI4432调制处理，经UPG2214放大后，由射频天线发送出去。

该信道调制解调器必须符合下列性能指标要求：

1.高速锁相环稳频无线收发；

2.满足国内和国际的无线管理信道指标；

3.透明数据传输方式；

4.系统地址识别功能；

5.支持数据启动(三线)和RTS/CTS握手协议；

6.前向分组纠错编码+交织纠错编码功能；

7.信道频率和其他可选参数可编程；

8.工作频点：行业专用频点；

9.工作方式：同频单工、数话兼容；

10.收发转换时间：≤5ms；

11.通信距离：半径25公里；

12.通信速率：19.2Kbps；

13.通信接口：RS-232；

14.信道误码率：≤1X10-5

15.载频功率：25W；

16.数据灵敏度：-108dBm(BER 1X10-5)；

17.耗流：接收≤75mA  发射≤8A；

18.频率稳定度：1.5PPm；

19.邻道辐射＜-65dBc；

20.频率稳定度：1.5PPm；

21.互调抗扰：≤-70dB；

22.邻道选择性：60dB；

23.杂散响应：-65dB；

24.阻塞抑制：80dB；

25.工作环境：温度：-25～+55℃湿度：95％35℃；

参见图3所示，信道编码/解码模块2用来对线路信号进行纠错编码，主控芯片为EPM3128A，它的RXD0和TXD0与信道调制解调器1的RS232口连接，数据总线线与数据编码/解码模块3相连，实现与数据编码/解码模块3的数据交互。信道编码采用RS编码方法，本发明比较了各种RS编码方法，修正了其中的不足和错误，采用了用软件实现的RS编解码的方法。

对于(n，k)RS码，信息多项式为m(x)，a为一个本原元素，RS码生成多项式为：

g(x)＝(x+a)(x+a²)(x+a³)…(x+a^2t)

r(x)＝[x^n-k·m(x)modg(x)]

编码后的码多项式为

c(x)＝x^n-k·m(x)+r(x)

参见图4所示，数据编码/解码模块3用来对传输数据进行加密或解密。主控芯片为SM89C52单片机，它的LINK BUS总线与信道编码/解码模块2和模拟话音和数据话音变换模块7的LINK BUS总线并联，实现与信道编码/解码模块2和模拟话音和数据话音变换模块7的数据交互，它的TXD_CTR、RXD_CTR与音频输出接口10的RX1、TX1连接，用于传输语音数据信号。SM89C52采用信息叠加伪随机码加密和解密。

参见图5所示，微处理器控制模块5用来实现对信道调制解调器1、信道编码/解码模块2、数据编码/解码模块3、模拟话音和数据话音变化模块7、面板操作接口模块6、数字警报信号发生器7的控制。微处理器可选用C8051F363系列单片机，控制程序可固化在其内部32k字节Flash中。控制程序按主程序模块、射频检测程序模块、信道编解码模控制程序模块、数据编解码控制程序模块、接收数据处理加工程序模块、警报信号处理程序、文字信息发布程序模块、数字语音控制程序模块、语音报警提示程序模块、解密软件程序模块构建。

面板操作、显示接口模块6用来提供设备人机接口，它的电路实现部分由图5中Key1～Key8端由SM89C52通过软件扫描完成。

参见图6至图9所示，模拟话音和数据话音变换模块7是模拟话音和数据话音变换模块，完成数据语音变换。该模块根据线路提供的信道带宽和对语音编码的基本要求，语音编码采用声码话技术，图6是模拟话音和数据话音变换模块框图，有3个部件，图7、图8、图9是其3个部件的电路图。组成主要包括语音A/D-D/A电路、语音编解码电路、数据话音输入/输出控制电路。数据话音输入/输出控制电路与语音编解码电路的接口采用并口帧结构方式，与数据编码/解码模块3的接口采用串口通信方式。

图7是本发明的话音A/D-D/A电路图，语音的PCM编码是将模拟的语音信号转变为数字的语音信号。它是语音数字化的第一步，也是语音压缩的基础。本电路核心芯片采用CSP1027，CSP1027是μ/A律PCM芯片，模拟语音信号采用差分输出和输入，并通过放大模拟信号以驱动模拟语音设备；同步控制部分主要用于控制帧同步和比特位同步，控制引脚主要用于μ/A律的选择和低功耗模式的选择。CSP1027与图8话音编码/解码核心芯片AMBE21000之间通过时钟同步电路来实现时序的匹配，该接口电路的关键在于PCM语音数据的帧同步和比特位同步。输入的8kHz时钟源用于比特位同步，2.048MHz时钟源用于帧同步。AMBE-1000与A/D或D/A接口的语音采样率都是8kHz，这8kHz的语音数据通过串口来输入输出，就是向解码器输入一帧ID＝0x03的命令帧来设置这些控制信号，可以对SIOC进行全部的配置。由于CSP1027芯片是可编程的，编程信息也可以通过命令帧传送。为了简化A/D-D/A芯片的配置，一组预设的配置值可以通过管脚来配置。这些预设的配置值，指明了接口的方向以及可编程器件的程序字的顺序。

图8是本发明的话音编码/解码电路图，核心编解码芯片采用AMBE-1000，AMBE-1000是双工声码器芯片，采用AMBE语音编码算法，编码速率为2.4～9.6kb/s。MBE-1000最基本的组成部分就是一个编码器和一个解码器，两者相互独立。编码器接收8KHz采样的语音数据流(16bit线性，8bitA律，8bitu律)并以一定的速率输出信道数据。相反，解码器接收信道数据并合成语音数据流。编码器和解码器接口的时序是完全异步的。AMBE-1000采用A/D-D/A芯片作为语音信号的接口。输入输出的语音数据流的格式相同，信道接口采用8位或16位的微控制器。

图9是数据话音输入/输出控制电路图，采用89C51单片机构成控制系统完成控制从编码器输出的压缩比特流和输入到解码器的压缩比特流，同时在初始化时对编/解码器执行语音和纠错码速度的选择、A/D-D/A芯片的设备控制。AX232起电平转换作用。电路完成语音编码信息和控制信息的传输，通过P0口与AMBE-1000进行数据输入、输出，通过串行通信口与信道电路进行接口。AMBE-1000通过上拉电阻和拨位开关与相应的接口选择引脚相连，以便选择相应的工作模式。通过选择开关在2400～9600b/s和50～4750b/s间自由选择语音速率和纠错码速率。采用并口被动方式，设置CHS_O_CLK的时钟，该时钟需要满足在20ms内能够读取34字节的数据(即1帧数据)；同时并口占用较多的接口资源，应用程序较为简单。

图10是话音数据帧结构图，它由17个16位字组成的数据格式，每20ms编码器输出17个字，同样解码器将接收这17个字。输入输出的帧格式将在以下内容给予详细的介绍。头5个字为帧头，代表定位信息与控制信息，由header，ID，status这3个部分组成。剩下的12个字由编码数据位组成。这12个字(192位)当且仅当AMBE-1000工作在9600bps时才全部代表声音数据，否则，未用到的数据位将由0填充(声音数据从最高位开始填充)。当AMBE-1000不工作于9600bps时，全部的272位也从编码器传输到解码器。

参见图11所示，数字警报信号发生器8用来存储各类警报音响信号。核心芯片是录放音芯片ISD4008和1W运放CG7001，各种需播报的警报声音以数据的形式存储在芯片ISD4008内，需要播报时，再合成模拟警报声音经J5端子输出，J5连接音频输出接口10，经音频输出接口10接口端子输出各种报警或其它需警示声音。

送话器接口9是音频输入端，接各种话筒，音频输出接口10是音频输出端，可接音频扩音设备。

电源11是电源模块，为各个模块提供3.3V直流电源和为信道调制解调器1的+12V供电。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种收发各种警报信息并可进行声码话通信的装置，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.一种收发各种警报信息并可进行声码话通信的装置，其特征在于：包括：

一信道调制解调器，用于收发射频信号；

一信道编码/解码模块，用于对传输线路信号进行信道编码或解码；

一数据编码/解码模块，用于对传输数据进行编码或解码；

一LCD显示模块，用于显示文字和图像信息；

一微处理器控制模块，用来产生对应的控制信号；

一面板操作、显示接口模块，用来进行面板操作和对外进行接口连接；

一模拟话音和数据话音变换模块，用来对话音音频信号进行数字化处理或进行反变换处理；

一数字警报信号发生器，用来产生和存储各类警报音响信号；

一送话器接口，用来提供与送话器的连接；

一音频输出接口，用来提供与播放器的连接；

信道调制解调器的一端与射频天线相连接，信道调制解调器的另一端与信道编码/解码模块的一端相连接，信道调制解调器的再一端与微处理器控制模块相连接；信道编码/解码模块的另一端与数据编码/解码模块的一端相连接，信道编码/解码模块的再一端与微处理器控制模块相连接；数据编码/解码模块的另一端与模拟话音和数据话音变换模块相连接，数据编码/解码模块的再一端与微处理器控制模块相连接，数据编码/解码模块的一输出端接至LCD显示模块；面板操作、显示接口模块与微处理器控制模块相连接；模拟话音和数据话音变换模块的另一端与微处理器控制模块相连接，模拟话音和数据话音变换模块的一输出端接至音频输出接口，模拟话音和数据话音变换模块的一输入端接至送话器接口；数字警报信号发生器的输入与微处理器控制模块相连接，数字警报信号发生器的输出接至音频输出接口。

2.根据权利要求1所述的收发各种警报信息并可进行声码话通信的装置，其特征在于：所述的用于收发射频信号的信道调制解调器由TDMA专用高速数据电台构建。

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