ISD4004车机联控语音记录系统

      车机联控是乘务员同外界联络，做到不盲目行车的手段。同时，也是车站掌握列车运行情况，做到合理调度列车的重要渠道。因此，车机联控的规范化是非常重要的。车机联控语音记录系统的开发对于保证机车规范化管理具有很重要的意义。

 

1. 工作原理

 

      电力机车上，控制电源脉动系数大，各种高低压电器动作产生的电磁干扰严重。这就要求设计时要提高信号输入处理质量以及电路的抗干扰性能。同时，现场要求语音记录时间长、抗震动性能好，且运行稳定。

 

1.1 语音信号输入

 

      根据香农定理，信号的采样频率必须达到输入信号频带宽度的2倍以上，才能保证信号不失真。该记录系统的语音信号由电台接口取出，其频带宽为3KHZ，我们采用8KHZ的采样频率足可满足要求。

      信号采样前需经过调节处理以达到动态采样的最佳电平：首先由前置放大器通过隔直电容与语音输入端连接，去掉低电压交流信号（2~20MV）中的直流成份；然后经过固定增益放大器，给语音提供一个预定值以达到最佳性能；最后根据现场的需要再对阻容参数值进行调整。前置信号20DB左右的增益范围能够补偿语音音量，把削波和其它失真降至最小。

      输入信号在采样前经过一个低通滤波器和一个高通滤波器，滤除3.4KHZ以上的高次谐波和300HZ以下的频率。ISD4004存储记录语音信号由89C51单片机控制。

 

1.2 语音信号的输出

 

语音信号存放时，其数据结构为：

开始码    时间代码    数据信号    结束标志

 

      数据查询时以时间数据链为检索条件进行查询，录入的语音信号在与输入采样相同的频率下，顺序从存贮阵列中读出进行软件解码，恢复原始采样波形，通过输出通路上的圆滑滤波器去掉采样频率分量，并恢复原始波形。

 

2 系统结构

 

      系统硬件由单片机语音数据存贮芯片、时钟芯片、面板显示、语音滤波输入电路及输出放大电路等组成，其主要原理框图见图1。当有语音输入时，由CD4093构成语音信号识别单元首先检测到该信号，并经P3.5口送入CPU（89C51），CPU立即通过P1口控制16片ISD4004进行录音，同时，由RAM6264存贮与录音内容同步的时间。进行放音时，由TA7368音频功放电路直接驱动扬声器，并同时从RAM6264取出数据显示对应时间。精密专用时钟表芯片DS12887为单片机提供时间基准。系统的程序流程见图2。

 

 

 

 

      ISD4004语音录放芯片采用ISD公司的Chip-Corder专利技术，地址和控制线通过SPI（串行外围设备接口），选用单芯片固定记忆单元（永久）直接存储语音信号，实现零功率信息存储，不需数字化和压缩技术，没有A/D转换误差，快速闪存为存储介质，单片记录时间可达16MIN，一个记录位可存储多达250级声音信号，相当于A/D技术记录容量的8倍。从而保证了高质量和高保真的语音复制。片内集成以下部件：晶体振荡器、话筒前置放大器、自动增益控制、抗混叠滤波器、平滑滤波器、语音放大器和高密度多级脉冲存储阵列等。

      系统应用输入电压范围为90~120V的开关电源，采用TT型滤波输出，以减少交流干扰，使滤波系数抑制在1.5%以下。电路中还设有后备电池及保护电路，记录仪在掉电状态下能够准确计时，同时所录制语音的时间信息也不会丢失。系统还采用了硬件看门狗技术，当单片机发生“死机”时，系统数秒内重新启动，恢复到正常工作状态。

 

 

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