CN104883417B - 基于单片机的语音终端系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于单片机的语音终端系统，所述系统包括微控制器以及与所述微控制器连接的LCD模块接口模块、语音高速解码电路、按键接口电路、字库存储电路、异步高速串口芯片、数据缓存区、电源管理电路，以及与所述异步高速串口芯片连接的TTL电平和RS422电平转换模块。

Description

基于单片机的语音终端系统

技术领域

本发明属于电能质量技术领域，尤其涉及一种基于RS485总线的集散式无功补偿装置协调控制系统。

背景技术

在工业场所，经常需要本地终端与主机终端之间进行语音通话及文本的数据交流。工业场所有时手机信号较差，互联网安装不方便，也即手机沟通和网络沟通都不是太方便。目前大多数支持语音功能的控制设备都过于复杂和繁琐且成本较高。为适应简便远程通信和显示功能，本系统采用单片机和液晶显示器(LCD)显示终端组成的系统。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于单片机的语音终端系统，该系统具有汉字显示、双工通话、指令接收和发送功能。

为达到上述目的，本发明基于单片机的语音终端系统，所述的语音终端系统通过RS422总线进行通信连接，所述语音终端系统包括微控制器以及与所述微控制器连接的LCD模块接口模块、语音高速解码电路、按键接口电路、字库存储电路、异步高速串口芯片、数据缓存区、电源管理电路，以及与所述异步高速串口芯片连接的TTL电平和RS422电平转换模块，其中

所述语音高速解码电路，用于接收用户语音，对所述用户语音转换为可传输的语音数据，进行对所述语音数据进行数据压缩，并将所述语音数据输出至所述控制器，所述微控制器输出所述语音数据至所述异步高速串口芯片；

所述语音高速解码电路，还用于接收所述为控制器输出的语音数据，并对所述语音数据进行解压，并将解压后的语音数据输出至所述微控制器、存储器，所述微控制器根据用户指令将所述语音数据转化为相应的通信信号输出；

字库存储电路，用于接收微控制器的指令，对所述语音数据根据汉字内码得到区位码，再根据区位码从硬件字库中提取汉字点阵，所提取的字库点阵进一步转换为汉字显示所需要的格式后，显示在LCD模块接口模块的屏幕上；

异步高速串口芯片用于接受微控制器的控制信号、输出通信信号；

所述TTL电平和RS422电平转换模块连接所述异步高速串口芯片，用于实现TTL电平和RS422电平之间的智能转换，输出所述通信信号；

数据缓存区，用于管理数据的缓冲,将语音终端系统的当前状态保存到一个特殊的缓冲中，每次保存只管写数据，当数据缓存区写满后，旧的数据将会被新的数据覆盖；

按键接口电路，用于用户指令输入，包括复位按键、控制功能按键、输入数据按键；

电源管理电路，用于提供所述语音终端系统工作所需的电量。

进一步地，所述微控制器为C8051F120单片机。

进一步地，所述的LCD模块接口为带显示控制器的单色320×240STN LCD模块。

本发明基于单片机的语音终端系统，能够建立任意两个终端的双工话音通信，可以实现任意两个终端、主机和终端机语音通话、短信显示编辑存储等功能。对于要实现全部功能要求，尤其是需要能够较快增加软件功能的设计要求，因此，任务功能相对独立、简单，便于快速设计开发和调试。

附图说明

图1是本发明基于单片机的语音终端系统的结构框图；

图2是本发明基于单片机的语音终端系统的远程控制终端软件模块流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本实施例基于单片机的语音终端系统，所述的语音终端系统通过RS422总线进行通信连接，所述语音终端系统包括微控制器以及与所述微控制器1连接的LCD模块接口电路2、语音高速编解码电路3、按键接口电路4、字库存储电路5、异步高速串口芯片6、数据缓存区7、电源管理电路8，以及与所述异步高速串口芯片连接的TTL电平和RS422电平转换模块9，其中

所述语音高速编解码电路，用于接收用户语音，对所述用户语音转换为可传输的语音数据，进行对所述语音数据进行数据压缩，并将所述语音数据输出至所述控制器，所述微控制器输出所述语音数据至所述异步高速串口芯片；

所述语音高速编解码电路，还用于接收所述为控制器输出的语音数据，并对所述语音数据进行解压，并将解压后的语音数据输出至所述微控制器、存储器，所述微控制器根据用户指令将所述语音数据转化为相应的通信信号输出；

字库存储电路，用于接收微控制器的指令，对所述语音数据根据汉字内码得到区位码，再根据区位码从硬件字库中提取汉字点阵，所提取的字库点阵进一步转换为汉字显示所需要的格式后，显示在LCD模块接口模块的屏幕上；

异步高速串口芯片用于接受微控制器的控制信号、输出通信信号；

所述TTL电平和RS422电平转换模块连接所述异步高速串口芯片，用于实现TTL电平和RS422电平之间的智能转换，输出所述通信信号；

数据缓存区，用于管理数据的缓冲,将语音终端系统的当前状态保存到一个特殊的缓冲中，每次保存只管写数据，当数据缓存区写满后，旧的数据将会被新的数据覆盖；

按键接口电路，用于用户指令输入，包括复位按键、控制功能按键、输入数据按键；

电源管理电路，用于提供所述语音终端系统工作所需的电量。

本实施例基于单片机的语音终端系统由微处理器、语音编码电路、字库、异步串口电路、LCD接口模块、按键模块、发声器组成。软件实现了多终端模式下的任务结构调度、数据传输、信号驱动、事件响应。

本实施例微控制器用Rs-422与远程主控机通信，为保证设计开发速度和生产成本.使用较为通用的微控制器，如：单片机。

本实施例所述的系统能够建立任意两个终端的双工话音通信，可以实现任意两个终端、主机和终端系统语音通话、短信显示编辑存储等功能。对于要实现全部功能要求，尤其是需要能够较快增加软件功能的设计要求，因此，任务功能相对独立、简单，便于快速设计开发和调试。

用单色320×240LCD模块作为显示部件，设备本身必须包含1、2级汉字和标准ASCII码字库的图形点阵信息。根据需要确定用16×16点阵汉字字库，字库文件用软件生成的现实代码数据。

本系统工作时，各个终端和主机之间有大量远程数据和控制指令，对于远程终端接收方来说，数据相应必须及时有效，不得存在数据阻塞等情况发生，故而在编写系统程序时要有规划，响应要及时。

本系统要求具有短信息传输、接收、编辑等功能，作为显示终端现实屏幕需避免出现中西文字混排、编辑、显示等问题。开发中使用单片机默认IDE软件开发系统，该系统使用方便与单片机配合较好。

本实施例硬件系统组成部件为：

微控制器，在系统中采用C8051F120单片机。该处理器是流水线指令结构；70％的指令的执行时间为一个或两个系统时钟周期；使用内部集成PLL时速度可达100或50MIPS。

LCD模块接口，硬件设计采用带显示控制器(SEDl335)的单色320×240STNLCD模块(型号为QY3202401)，该模块直接挂接在系统总线上，微控制器通过端口直接向SEDl335传输命令和数据。

通信电路，采用MAX3064芯片实现TTL电平和RS-422电平的信号转换，使用OX16C954B串口芯片用总线与单片机相连，使得本终端可挂接在外部总线，扩展了串口链接数目。异步串口速率设计为100kbit/s。传输距离为1000米。

话音编码采用CMX638全双工编码芯片，CMX638是一款高集成，高性能全双工语音编解码器，采用鲁棒的先进低复杂性波形插入技术，提供超低位速率下长话级音质性能，且具有FEC(前向纠错)、SDD(软决策解码)、DTX(非连续发送检测)、VAD(语音激活检测)、CNG(舒适噪声发生)、STD和DTMF信号检测功能。CMX638先进的低复杂性波形插入编码算法：多种压缩速率模式，速率为2 050b/s，2 400b/s、2 750b/s或3 600b/s(带FEC功能)；集成16位A/D和D/A转换器、模拟增益放大器和数字低通滤波器，数据包压缩时间长度分20ms，40ms，60ms和80ms；具有VAD、CNG、STD和DTMF功能；系统确定使用CMX638编码生成的2.4Kbit语音数据。

字库，字库保存有汉字1、2级汉字的点阵数据。为存储数据，使用一片SST39VF040芯片实现。该芯片直接和单片机总线相连接，单片机直接完成对存储芯片的读取操作。电源管理电路。负责整个系统用电、开机关机等功能。

本实施例的软件系统组成部件为：

屏幕初始化，显示模块负责完成对显示屏幕的输出功能，能够根据参数，选择显示位置，和英文、英文符号、和中文、中文符号，另外完成从ASC码到显示数据偏移地址计算等功能。

声码子项，用于处理对声码器件初始化和操作使用的功能。系统终端之间实现双工语音通信，必将使用高压缩率声码算法，对基带模拟信号进行高速采样，采样后的数据直接进行压缩编码，然后传输入处理器。处理器将CMX638编码生成的2.4Kbit语音数据，根据时序关系将编码后的数据通过有线信道传输给对方终端。接收方终端从有线信道接收到数据后送与声码器解码，解码器进行语音编码的解码工作，随后通过自带的D/A模块将还原的基带语音信道还原送出。

数据传输子项，系统终端之间所有信息联系都依靠RS422异步串口完成。异步串口速率设计为100kbit/s。数据传输子项用于数据传输的控制。系统将声码器编码完成后的数据和终端之间的控制指令、短信息等交给数据传输子项，数据传输子项对这些数据经行打包整理，将多种数据合成整齐数据包发往目的终端。数据传输子项同时负责接收对方发来的数据帧，将数据帧先存入缓存区，然后拆解数据帧将各种数据信息传给主控制模块。输入控制子项，数据终端具有中英文输入、数字输入、中英文标点输入等要求，另外对按键的输入应该进行应有的响应功能。

主处理模块，该模块负责各个子项之间调度控制和数据传递，对人机工作进行响应。完成系统总体功能实现。

在软件设计过程中，根据系统需求，任务的执行按照一定的方式运行。任务执行的流程示意图见图2。

系统上电后，首先进行自身初始化工作，完成处理器的启动。随后进行开机自检工作，查看远程终端是否进入系统连接状态。如果开机时有异常情况发生显示自检信息。自检完成进入主处理模块，对各个外部设备进行初始化，随后进入工作模式。主处理模块接收各种信息后，调用各个模块完成相应工作。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于单片机的语音终端系统，其特征在于：所述的语音终端系统通过RS422总线进行通信连接，所述语音终端系统包括微控制器以及与所述微控制器连接的LCD模块接口模块、语音高速解码电路、按键接口电路、字库存储电路、异步高速串口芯片、数据缓存区、电源管理电路，以及与所述异步高速串口芯片连接的TTL电平和RS422电平转换模块，其中

所述语音高速解码电路，用于接收用户语音，对所述用户语音转换为可传输的语音数据，进行对所述语音数据进行数据压缩，并将所述语音数据输出至所述控制器，所述微控制器输出所述语音数据至所述异步高速串口芯片；

所述语音高速解码电路，还用于接收所述微控制器输出的语音数据，并对所述语音数据进行解压，并将解压后的语音数据输出至所述微控制器、存储器，所述微控制器根据用户指令将所述语音数据转化为相应的通信信号输出；

字库存储电路，用于接收微控制器的指令，对所述语音数据根据汉字内码得到区位码，再根据区位码从硬件字库中提取汉字点阵，所提取的字库点阵进一步转换为汉字显示所需要的格式后，显示在LCD模块接口模块的屏幕上；

异步高速串口芯片用于接受微控制器的控制信号、输出通信信号；

所述TTL电平和RS422电平转换模块连接所述异步高速串口芯片，用于实现TTL电平和RS422电平之间的智能转换，输出所述通信信号；

数据缓存区，用于管理数据的缓冲,将语音终端系统的当前状态保存到一个特殊的缓冲中，每次保存只管写数据，当数据缓存区写满后，旧的数据将会被新的数据覆盖；

按键接口电路，用于用户指令输入，包括复位按键、控制功能按键、输入数据按键；

电源管理电路，用于提供所述语音终端系统工作所需的电量。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的语音终端系统，其特征在于：所述微控制器为C8051F120单片机。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的语音终端系统，其特征在于：所述的LCD模块接口为带显示控制器的单色320×240STN LCD模块。