CN104658322B - 一种近地告警系统语音告警电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种近地告警系统语音告警电路，其特征在于，该告警电路主要由一主处理器、一语音芯片、一高通滤波电路、一音频放大器、一平衡线路驱动器、一音频变压器和一连接器组成，其中，该主处理器连接该语音芯片，续连接该高通滤波电路和该音频放大器；该音频放大器还连接该平衡线路驱动器，续连接该音频变压器，再连接该连接器。本发明提出的近地告警系统的语音告警电路采用集成语音芯片，可输出最大采样率为12kHz的音频，语音清晰，音质高，音量可调，控制简单，满足近地告警系统输出多种不同告警语音的要求；电路中包含滤波、放大、单端转差分、阻抗匹配及隔离等功能，可满足航电设备对音频接口的电气要求，解决现有技术的不足。
Description
技术领域
本发明涉及一种近地告警系统语音告警电路。
背景技术
近地告警系统是一种飞机机载航电设备，其工作原理是通过接收地理位置、飞行高度、姿态、航向和航速等多种飞行状态参数，并利用内置地形数据库、障碍物数据库等，按照预先定义的近地告警算法要求，对飞机是否处于危险区域做出判断，当飞机有撞地危险时，及时向飞行员提供语音、灯光和地形显示等组合形式告警，避免撞山、坠地事故发生，保障飞行安全。根据不同的危险情况，近地告警系统可输出“地形”、“拉起”、“不要下降”、“太低地形”等十几种不同的告警语音。
近地告警系统的告警语音通过语音告警电路输出，输出的告警语音音频信号不直接驱动飞行员耳机，而是将语音音频信号输出给机内通话器，再由机内通话器输出给飞行员耳机。为了提高语音音频信号在传输过程中的抗干扰能力，近地告警系统与机内通话器之间的语音音频信号具有幅值、阻抗、隔离和差分等电气要求，如某语音接口电气要求为功率100mW、阻抗600Ω、差分信号。
经对现有技术的文献检索, 中国发明专利“注塑机语音提示电路”，申请号03268266.2，授权公告号：CN2657909Y,该专利公开了一种注塑机语音提示电路，包括语音芯片ISD2560、微控制器及功率放大器，微控制器通过并行接口A0~A7控制语音芯片输出需要的报警语音，语音芯片从SP+、SP-端输出语音信号，经过功率放大器放大后输出到扬声器，使用户听到该报警声音。该技术存在以下不足：[1] 语音芯片从SP+、SP-端输出语音信号为脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,PWM）信号，而非电压信号，不能调整电压幅值；[2]该电路不具有阻抗匹配功能和滤波功能；[3]语音信号经过功率放大后直接输出到扬声器，不具有隔离保护的功能。中国发明专利“语音播放电路”，申请号201020200765.7，授权公告号：CN201788697U,该专利公开了语音播放电路，包括通用单片机、语音存储芯片、转换电路、功放电路及扬声器，单片机从语音存储芯片读取相应的语音文件，经过软件处理后形成PWM音频信号，再经过转换电路转换为模拟音频信号，然后经过功率放大后从扬声器发出语音。该技术可播放丰富多样的语音，开发灵活，但是存在如下不足：[1]该电路不具有阻抗匹配功能和滤波功能；[2]模拟音频信号经过功率放大后直接输出到扬声器，未作电压幅值放大，且不具有隔离保护的功能。中国发明专利“一种摩托车语音提示电路”，申请号200420105688.1，授权公告号：CN2759902Y,该专利公开了摩托车语音提示电路，主要由主处理器、语音芯片、主电源电路、主电源开关电路、功放电路、功放电源开关电路、点火锁和转弯信号采集电路以及欠压检测电路连接而成，其语音输出电路与前述两个专利相似，也是经过功放后接扬声器输出，因此存在与前述两个专利相似的问题。中国发明专利“飞机座舱语音告警控制电路”，申请号201220582904.7，授权公告号：CN201829020U,该专利公开了飞机座舱语音告警控制电路，由多个与、或、非等门电路组成，该电路可实现对多路离散量输入信号按一定逻辑组合并输出单一告警声音，如蜂鸣器声音。该技术存在如下不足：[1]只能产生单一的告警声音，不能输出多种不同的语音;[2]只是告警声音的逻辑控制电路，不能直接产生语音信号，也不具备接口电气特性匹配功能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种近地告警系统的语音告警电路，使其可由程序控制输出不同的告警语音信号，并满足机载航电设备对语音音频信号的幅值、阻抗、隔离和差分等电气要求，解决上述背景技术中的不足。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种近地告警系统语音告警电路，其特征在于，该告警电路主要由一主处理器、一语音芯片、一高通滤波电路、一音频放大器、一平衡线路驱动器、一音频变压器和一连接器组成，其中，该主处理器连接该语音芯片，续连接该高通滤波电路和该音频放大器；该音频放大器还连接该平衡线路驱动器，续连接该音频变压器，再连接该连接器。
与现有技术相比，本发明提出的近地告警系统的语音告警电路采用集成语音芯片，可输出最大采样率为12kHz的音频，语音清晰，音质高，音量可调，控制简单，满足近地告警系统输出多种不同告警语音的要求；电路中包含滤波、放大、单端转差分、阻抗匹配及隔离等功能，可满足航电设备对音频接口的电气要求，解决现有技术的不足。
附图说明
图1为本发明近地告警系统语音告警电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
请参见图1，本发明包括主处理器U1、语音芯片U2、高通滤波电路F1、音频放大器U3、平衡线路驱动器U4、音频变压器T1、连接器P1、采样电阻R2、放大倍数配置电阻R3。所述的高通滤波电路F1包括滤波电容C1和滤波电阻R1。
主处理器U1可以是PowerPC、DSP或单片机等具有SPI接口的处理器；语音芯片U2为Winbond公司生产的ISD1700系列语音芯片；音频放大器U3为Analog Device公司生产的SSM2019；平衡线路驱动器U4为Analog Device公司生产的SSM2142。语音芯片U2的供电电压为+5V，音频放大器U3的供电电压为±15V，平衡线路驱动器U4的供电电压为±15V。
主处理器U1与语音芯片U2通过SPI总线连接；告警语音预先分段录制并存储在语音芯片U2中，主处理器U1通过SPI总线控制语音芯片U2输出某段告警语音；语音芯片U2输出的音频信号为单端电压信号。
语音芯片U2的音频采样率由采样电阻R2进行配置，R2的一个引脚接地，另一个引脚接语音芯片U2的20号引脚；R2的阻值可选用60kΩ或80kΩ，选60kΩ时，音频采样率为12kHz,选80 kΩ时，音频采样率为8kHz。
高通滤波电路F1由一个滤波电容C1和一个滤波电阻R1组成，用于滤除语音芯片输出的音频信号的直流分量和其它低频噪声；语音芯片U2的语音输出引脚（17号脚）与滤波电容C1的一个引脚连接，滤波电容C1的另一个引脚与滤波电阻R1的一个引脚连接，滤波电阻R1的另一个引脚接地，C1与R1的连接点同时与音频放大器U3的输入引脚（3号脚）连接。
音频放大器U3的电压放大倍数由放大倍数配置电阻R3进行配置，R3的两个引脚分别与音频放大器的两个RG引脚连接（1号脚与8号脚）；假如放大倍数为G，则R3的阻值为{10/(G-1)}kΩ。
音频放大器U3的输出引脚（6号脚）与平衡线路驱动器U4的输入引脚（4号脚）连接，平衡线路驱动器U4将单端音频信号转换为差分音频信号，并将音频输出阻抗转换为600Ω，同时将电压幅值放大一倍。
平衡线路驱动器U4的两个差分输出引脚（1号脚与8号脚）与音频变压器T1的输入端连接，音频变压器T1起到阻抗匹配和隔离保护的作用，其阻抗变换比为600:N，其中N为音频接口要求的阻抗。
音频变压器T1的输出端接到近地告警系统的产品连接器P1（P1中其它与本发明无关的引脚未给出），将满足幅值和阻抗要求的差分语音音频信号输出。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种近地告警系统语音告警电路，其特征在于，该告警电路主要由一主处理器、一语音芯片、一高通滤波电路、一音频放大器、一平衡线路驱动器、一音频变压器和一连接器组成，其中，该主处理器连接该语音芯片，该语音芯片分别再连接该高通滤波电路和该音频放大器；该音频放大器再连接该平衡线路驱动器，该平衡线路驱动器再连接该音频变压器，该音频变压器再连接该连接器，该语音芯片采用ISD1700，音频放大器采用SSM2019，平衡线路驱动器SSM2142。
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