CN206907164U - 一种语音报警器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种语音报警器，包括主控制器、语音模块、存储模块、喇叭、按钮开关和Modbus协议通信模块；所述主控制器分别连接所述语音模块、存储模块、喇叭和通信接口；所述主控制器的CPU采用ARM 32位的Cortex‑M3内核，包括时钟电路、复位电路、JTAG电路、电源滤波电路和定时电路。通过Modbus协议通设置语音报警器需要播放的文件的序号，音量可通过Modbus通信修改，通过简单的设置即可实现灵活的语音输出，因为定义语音文件存放在sd卡中所以更新文件非常方便，整个语音报警器成本低廉，可广泛应用于工业现场，为工业自动化系统增加语音提示功能提供了简单可靠的解决方案。

Description

一种语音报警器

技术领域

本实用新型涉及电子控制技术领域，更具体地，涉及一种语音报警器。

背景技术

在当前情况下，大部分控制器，例如PLC、单片机控制板、HMI 等大量控制系统都是通过简易的声光报警器实现报警提示，通常就是简单的蜂鸣报警声，声音非常单一，识别度差，普遍的操作人员很难在听到声音后的第一时间反应过来设备故障发生的具体位置和原因，这对于设备保护、故障诊断、智能化而言都是一个阻碍。也有部分设备支持语音功能，且成本低廉，但是语音文件是录在芯片中固化的，语音文件的升级和更改需要使用专用工具，灵活性很差，要不然就是存储容量很小，语音播报功能薄弱。对于强大的语音报警，往往借助电脑来完成，但是在恶劣的工厂现场作业环境，常规电脑的可靠性稳定性都是不能满足要求的，这就使得基于Modbus RTU协议的语音报警器变的非常有用。良好的扩展性，操作简单，可靠性高，就工业现场的设备升级支持语音功能具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的语音报警器，可与几乎所有的控制器连接通信，通过简单的设置即可实现灵活的语音输出，因为定义语音文件存放在sd卡中所以更新文件非常方便，整个语音报警器成本低廉。

根据本实用新型的一个方面，提供一种语音报警器，包括主控制器、语音模块、存储模块、喇叭、按钮开关和Modbus协议通信模块；所述主控制器分别连接所述语音模块、存储模块、喇叭和通信接口；所述主控制器的CPU采用ARM 32位的Cortex-M3内核，包括时钟电路、复位电路、JTAG电路、电源滤波电路和定时电路。

作为优选的，所述时钟包括晶体振荡器；所述复位电路包括上电/ 断电复位电路；所述JTAG电路的接口为五线：TMS、TCK、TDI、TDO 及可选引脚TRST，TMS、TCK、TDI、TDO分别对应模式选择、时钟、数据输入、数据输出线，可选引脚TRST测试复位，输入引脚，低电平有效；所述电源滤波电路包括可编程电压检测器PVD；所述定时电路包括3个16位定时器、1个16位带死区控制和紧急刹车并用于电机控制的PWM高级控制定时器、2个看门狗定时器。

作为优选的，所述语音模块包括UART接口，所述语音模块通过 UART接口连接所述主控制器。

作为优选的，所述通信接口为RS-485通信接口，所述RS-485通信接口包括ADM2486收发芯片，内部集成三通道的数字隔离器、带三态输出的差分器驱动器和一个带三态输入的RS485差分接收器；所述 ADM2486的第7脚为PV低电平引脚，用于监测电源。

作为优选的，还包括电源模块，所述电源模块为ZY7805S-500电源模块。

作为优选的，还包括LED指示灯电路，用于在接通电源后点亮显示。

本申请提出本实用新型描述的语音报警器可与几乎所有的控制器连接通信，通过Modbus协议通设置语音报警器需要播放的文件的序号，音量可通过Modbus通信修改，通过简单的设置即可实现灵活的语音输出，因为定义语音文件存放在sd卡中所以更新文件非常方便，整个语音报警器成本低廉，可广泛应用于工业现场，为工业自动化系统增加语音提示功能提供了简单可靠的解决方案。

附图说明

图1为本实用新型的语音报警器结构框图；

图2为根据本实用新型实施例的主控制器电路示意图；

图3为根据本实用新型实施例的语音模块示意图；

图4为根据本实用新型实施例的接口电路示意图；

图5为根据本实用新型实施例的电源示意图

图6为根据本实用新型实施例的LED指示灯电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

图1示出了一种语音报警器，包括主控制器、语音模块、存储模块、喇叭、按钮开关和Modbus协议通信模块；Modbus通信协议是最通用的工业通信协议，常见的PLC，变频器，RTU，HMI，OPC server， SCADA，组态软件等产品均支持该协议；外部设备通过通过Modbus协议通信模块设置语音报警器需要播放的文件的序号，主控制器收到该序号后向语音模块发出播放指令，于是语音模块就读取SD卡中对应编号的语音文件解码后通过喇叭输出，音量可通过Modbus通信修改。本实施例中的语音报警器还包括DC/DC电源系统，用于给语音报警器整体供电，支持宽压输入DC9-60V输入，喇叭与语音模块连接，用于输出语音。连接喇叭的是语音模块，SD卡插在语音模块上，语音模块按主控制器发的指令读取SD卡中的文件，并按照要求解码和播放对应的语音文件。通信接口是RS 485，这也是磁隔离的，运行ModbusRTU 协议。SD卡用于存储近编号的语音文件；语音播放控制窗口寄存器组，用于写入数据，将语音文件命名(序号)、播放持续时间、音量等参数一并写入到一FIFO队列中执行播放排队；语音编号寄存器，用于根据主机将要播放的语音文件编号写入到语音编号寄存器中。

语音报警器进入正常工作状态后，就会等待Modbus主机(比如PLC) 的指令，如果主机将要播放的语音文件编号写入语音报警器的播放语音编号寄存器，语音报警器的语音模块就根据该语音文件编号从SD卡中调取与编号匹配的文件进行解码和播放，播放持续的时间和音量由对应的寄存器控制。

主控制器在检测到语音报警器的播放控制窗口寄存器组有数据写入时，会将语音文件名(序号)、播放持续时间、音量等参数一并写入播放FIFO队列中执行播放排队，同时清空播放控制窗口寄存器。可通过寄存器指定需要播放的语音文件的编号，音量大小，每段语音文件播放的持续时间，可一次性指定多段顺序播放的语音文件，并可同时对每段语音设置不同的播放音量和时间，可将单个文字的语音连成流畅的句子。

当播放FIFO队列不为空时，主控制器就会按先入先出的顺序依次读取队列中的文件进行播放，并且将已播放的内容从FIFO队列中删除，当达到设定的播放时间后，不管指定文件是否播放完成，主控CPU 均会立即播放下一个文件或若是最后一个文件，那就立即停止播放，通过这项技术该语音报警器不仅能实现单段语音的可控播放，还能通过将多段小语音文件的连续播放来模拟复杂的话语。

为了便于调整播放音量，本实用新型设计了音量调节寄存器，系统在监测到该寄存器值变化时，会对设定值进行判断(超过最大音量值就设定为最大音量，小于等于0就代表静音)并立即将音量控制指令发送给语音模块，音量值不存储记录，也就是系统重新上电后就恢复到默认音量，用户每次上电后如果不希望工作在默认音量都需要重新配置。

安装语音报警器，把电源DC24V接入到语音报警器的电源输入端，先用电脑对语音报警器参数进行配置，默认是9600-8-n-1，从站地址为 1，然后把通信接口用电缆与需扩展语音功能的主控制器通信接口连接起来，主控制器的通信接口必须是RS485，且支持ModbusRTU协议。

配置主控制器的寄存器表使其与语音报警器的语音控制寄存器映射，主控制器能够自动读写语音控制寄存器。

将需要播放的语音文件以数字按顺序命名。(例如将启动声音命名为1.mp3，温度偏高的报警声音命名为2.mp3，压力高的声音命名为3.mp3等等)然后拷贝到SD卡中，并将SD卡插入到语音播放模块上。对主控制器进行设置，需要播放任何一个语音文件，直接对主控制器中映射的寄存器进行设置即可，与此同时还可设置寄存器点亮LED灯，或者检测按钮的按下状态等。从而让主控制器能够简单方便的实现语音播报。

如图2所示，所述主控制器分别连接所述语音模块、存储模块、喇叭和通信接口；所述主控制器的CPU采用ARM 32位的Cortex-M3 内核，包括时钟电路、复位电路、JTAG电路、电源滤波电路和定时电路。所述时钟包括晶体振荡器；所述复位电路包括上电/断电复位电路；所述JTAG电路的接口为五线：TMS、TCK、TDI、TDO及可选引脚 TRST，TMS、TCK、TDI、TDO分别对应模式选择、时钟、数据输入、数据输出线，可选引脚TRST测试复位，输入引脚，低电平有效；所述电源滤波电路包括可编程电压检测器PVD；所述定时电路包括3个 16位定时器、1个16位带死区控制和紧急刹车并用于电机控制的PWM 高级控制定时器、2个看门狗定时器。

作为优选的，如图3所示，所述语音模块包括UART接口，所述语音模块通过UART接口连接所述主控制器。

作为优选的，如图4所示，所述RS-485通信接口包括ADM2486 收发芯片，内部集成三通道的数字隔离器、带三态输出的差分器驱动器和一个带三态输入的RS485差分接收器；所述ADM2486的第7脚为PV低电平引脚，用于监测电源。

作为优选的，如图5所示，还包括电源模块，所述电源模块为 ZY7805S-500电源模块。

作为优选的，如图6所示，还包括LED指示灯电路，用于在接通电源后点亮显示。

本申请提出本实用新型描述的语音报警器可与几乎所有的主控制器连接通信，通过Modbus协议通设置语音报警器需要播放的文件的序号，音量可通过Modbus通信修改，通过简单的设置即可实现灵活的语音输出，因为定义语音文件存放在sd卡中所以更新文件非常方便，整个语音报警器成本低廉，可广泛应用于工业现场，为工业自动化系统增加语音提示功能提供了简单可靠的解决方案。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种语音报警器，其特征在于，包括主控制器、语音模块、存储模块、喇叭、按钮开关和Modbus协议通信模块；所述主控制器分别连接所述语音模块、存储模块、喇叭和通信接口；所述主控制器的CPU采用ARM 32位的Cortex-M3内核，包括时钟电路、复位电路、JTAG电路、电源滤波电路和定时电路。

2.根据权利要求1所述的语音报警器，其特征在于，所述时钟包括晶体振荡器；所述复位电路包括上电/断电复位电路；所述JTAG电路的接口为五线：TMS、TCK、TDI、TDO及可选引脚TRST，TMS、TCK、TDI、TDO分别对应模式选择、时钟、数据输入、数据输出线，可选引脚TRST测试复位，输入引脚，低电平有效；所述电源滤波电路包括可编程电压检测器PVD；所述定时电路包括3个16位定时器、1个16位带死区控制和紧急刹车并用于电机控制的PWM高级控制定时器、2个看门狗定时器。

3.根据权利要求1所述的语音报警器，其特征在于，所述语音模块包括UART接口，所述语音模块通过UART接口连接所述主控制器。

4.根据权利要求1所述的语音报警器，其特征在于，所述通信接口为RS-485通信接口，所述RS-485通信接口包括ADM2486收发芯片，内部集成三通道的数字隔离器、带三态输出的差分器驱动器和一个带三态输入的RS485差分接收器；所述ADM2486的第7脚为PV低电平引脚，用于监测电源。

5.根据权利要求1所述的语音报警器，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块为ZY7805S-500电源模块。

6.根据权利要求1所述的语音报警器，其特征在于，还包括LED指示灯电路，用于在接通电源后点亮显示。