[发明专利]矿用本安型网络语音控制器

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种矿用本安型网络语音控制器。

背景技术

目前传统的广播不能满足煤矿井下广播的需要。传统的①定压传输受线间变压器带宽、喇叭尺寸、电缆线径等因素影响，频率范围在200HZ-12KHZ，失真度大，无法实现立体声传输；②节目容量小，不能寻址控制，一条线只能传输一套节目，无法满足同时广播和分区广播，无法实现点对点寻址广播。③音源基本上都是采用模拟音源，无法播放数字格式音频文件，无法实现自动播放，自动控制。定压广播都是按照功率匹配和阻抗匹配的原则进行设计的，一旦系统布线安装结束，功率扩充的容量十分有限，且节目容量也无法扩充。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种矿用本安型网络语音控制器。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

它包括CPU电路，CPU电路分别与网络处理电路、SD卡电路、两路音频编解码电路、音频驱动电路以及用于供电的电源电路相连，两路音频编解码电路经过所述音频驱动电路与至少一路音频接口相连，所述SD卡电路与音频编解码电路直接相连。

为了提高音频驱动能力，音频驱动电路与至少一路音频接口相连。

所述SD卡电路和音频编解码电路通过SPI接口直接相连。SD卡电路和编解码电路连接可以实现SD卡上输出的音频文件流 不经过CPU电路直接进入编解码电路，这样可以减小对CPU内存的消耗，使CPU可以同时处理更多的事情，同时也保证了音乐播放的连贯性，编解码时间和真实音乐播放时间更加匹配。避免了，由于CPU在处理其任务或者突发事件而消耗大量内存时而产生的音乐播放“卡壳”的现象。

所述音频驱动电路还与CPU电路相连，CPU可以通过控制驱动电路，控制音频输入输出信号的切换和开断。音频驱动电路和CPU电路相连，一个作用是用CPU初始化音频驱动电路。另一个作用是增强音频驱动电路的可控性。音频驱动电路中包含了送给音箱的要播放的音频信号电路和由音箱传来的MIC语音信号电路,跟CPU相连可以实现下发音频和上传音频的自由切换、开关、回传等功能。

所述音频接口为4路。

所述电源电路还与级联设备电源接口相连。

电源电路为相关电路提供稳压电源，通过CPU电路控制音频编解码及音频驱动电路，将网络或者SD卡上的音频资料下发并通过音箱广播出来等。

矿用网络语音控制器是以编解码芯片及微处理器为核心的自动化监控设备。具有网络收发，音频文件编解码功能，存储着MP3文件。能接受上位机传来的数字语音信号，并解码成模拟信号发送给音箱。是音箱与地面中心站的智能信息中转站。该矿用网络语音控制器是输入、输出音源的承载和中转设备，可以脱机单独使用，也可与管理用上位机配合使用。

本发明的矿用本安型网络语音控制器，是煤矿井下广播装置的重要组成部分，适用于矿山井下人行道、停车场、休息室、采煤面等场所。通过网络接收上位机的服务器软件传来的命令和喊话数据，执行相应操作。将音频信号通过解码器传输到矿用本安型广播装置音箱，为井下工人提供音乐 、安全知识教育、紧急通知广播、井下喊话等。还可以接收矿用本安型音箱传来的MIC信号，将该模拟语音信号回放并转换成ADPCM编码的数字信号上传到上位机。

该网络语音控制器主板是以STM32F103为硬件基础的。STM32F103为先进的cotexM3内核的ARM微处理器，该系列芯片功能强大、稳定性好、抗干扰能力强、温度范围宽，功耗低，是井下应用的理想选择。

矿用网络语音控制器的嵌入式系统软件采用实时性很强的嵌入式操作系统usocII，并在程序中移植了FatFs文件系统和TCP/UDP IP协议栈。

该矿用网络语音控制器的重要功能之一是控制矿用本安型音箱上的音频编解码器，对SD卡中音频文件进行编码和解码，同时对上位机传过的命令进行解析，分理出命令字和数据，将传来的音频数据进行解码并播放。当检测到井下音响MIC触发的信号之后，停止正在播放的音频文件，并切换到回放功能将MIC里的音频回放到其他音响，并将该音频编码成ADPCM码，给上位机发上传指令并将编码后的音频文件打包上传到上位机。在正常情况下每隔一段时间后上位机发送一个“心跳”包检测网络语音控制器是否在线，由于系统内有多个控制器，以不同IP的形式同时挂载到网络上，所以，每次的心跳包会恢复本身的IP地址，MAC等信息。对于音频文件的处理包括对SD卡上音频文件的扫描。扫描时根据里面文件的个数来申请空间存放音频文件播放列表。