|
工業(yè)控制中,很多設(shè)備是不間斷運行或無人職守,為了保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn),需要維護(hù)人員經(jīng)常到現(xiàn)場勘察設(shè)備是否正常,若設(shè)備距離很遠(yuǎn),非常不便,在這種情況下,想到了一種簡便方法,其基本思路是：利用單片機(jī)檢測現(xiàn)場設(shè)備信號,在設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下,由單片機(jī)撥打維護(hù)人員固定或移動電話,再發(fā)送語音報警信息以便維護(hù)人員及時排除故障;也可以每隔一定時間向用戶發(fā)送設(shè)備信息,使用戶掌握當(dāng)前設(shè)備情況。
1 硬件電路設(shè)計 |
系統(tǒng)工作過程：
單片機(jī)AT89C51采集設(shè)備的各種信息,根據(jù)不同設(shè)備和傳感器,可以是壓力、流量、溫濕度、電壓、電流等,然后與預(yù)先存儲在單片機(jī)內(nèi)的閾值比較,若超出正常范圍,則通過電話機(jī)撥號電路撥打維護(hù)人員的固定或移動電話,等待撥通后再控制ISD4004構(gòu)成的數(shù)碼語音電路播放相對應(yīng)的故障信息。維護(hù)人員聽到信息后根據(jù)故障優(yōu)先級作相應(yīng)處理。
1．1 語音電路
ISD4004語音芯片是由美國ISD公司推出的新產(chǎn)品,單片錄放語音時間8-16min,操作簡單,音質(zhì)好。芯片內(nèi)含振蕩器、防混濾波器;平滑濾波器、自動靜噪、音頻放大器及高密度多電平閃爍存貯陣列。芯片設(shè)計是基于所有操作必須由微控制器控制,操作命令通過串行通信接口(SPI或Microwire)送人。芯片采用多電平直接模擬量存貯技術(shù),每個采樣值直接存貯在片內(nèi)的閃爍存貯器中,因此能夠非常真實＼自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲,避免了一般固體錄音電路固置化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。
采樣頻率可為4．0,5．3,6．4,8．0kHz,頻率越低,錄放時間越長,而音質(zhì)則有所下降,片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中,可在斷電情況下保存100年(典型值),反復(fù)錄音10萬次。
語音電路與單片機(jī)接口原理圖如圖2所示。
從圖中可以看出,ISD4004與單片機(jī)連接較為簡單,單片機(jī)的P1．2～P1．4分別控制ISD4004的片選信號SS、串行輸入引腳MOSI、串行輸出引腳MISO及串行時鐘輸入。值得注意的是ISD4004供電電壓為3 V,需要專門的穩(wěn)壓電路。同相模擬輸入(ANAIN+)和反相模擬輸入(ANAIN一)端最大輸入電平為16mV。音頻輸出可直接接人電話機(jī)受話器端代替麥克風(fēng)。
ISD4004工作于SPI串行接口。SPI協(xié)議是一個同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,錄音、放音、停止時序圖如圖3所示。
應(yīng)用注意：
(1)電源(VCCA,VCCD)
為使噪聲最小,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線,并分別引到外封裝的不同管腳上,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線,盡可能靠近供電電源處相連,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。
(2)地線(VSSA,VSSD)
芯片內(nèi)的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。幾個VSSA盡量在引腳焊盤上相連,并用低阻通路連到電源圖上,VSSD也用低阻通路連到電源上。
(3)同相模擬輸入(ANAIN+)
這是錄音信號的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。
1．2 電話機(jī)與單片機(jī)接口電路
電話機(jī)電路與單片機(jī)AT89C51接口如圖4所示。單片機(jī)用于模擬撥打電話動作,摘機(jī)一撥號一通話一掛機(jī)。摘機(jī)動作利用雙組繼電器代替電話機(jī)叉簧完成,撥號利用單片機(jī)I／O口通過軟件控制話機(jī)按鍵電路完成,通話則是把語音電路信號輸出接人話機(jī)電路麥克風(fēng)的輸入端,達(dá)到控制放音。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
單片機(jī)軟件流程圖如圖5和圖6所示,檢測電路程序因所連接設(shè)備而異,故不做介紹,重點介紹ISD4004錄放音程序和電話機(jī)撥號程序。
|
2．1 主程序
主程序完成對設(shè)備信息和數(shù)據(jù)的采集,并且與用戶設(shè)置的門限值比較,從而判斷設(shè)備是否有故障,若有故障則調(diào)用報警子程序即通過電話播放報警語音。
2．2 錄放音程序
錄放音程序主要是接收指令后通過SPI總線對ISD4004進(jìn)行控制。需要注意的是系統(tǒng)在啟用前,要預(yù)先錄制報警語音,為了能靈活播放語音信息,報警語音是分段存放在ISD4004中的,播放時根據(jù)地址播放每段語音。播放時要根據(jù)每段錄音的長短做相應(yīng)的延時。
3 結(jié) 語
上述系統(tǒng)利用單片機(jī)、語音電路和電話機(jī)完成了設(shè)備遠(yuǎn)程語音報警功能,可以廣泛應(yīng)用于油田、電信、電力等無人職守設(shè)備的故障報警。如果在系統(tǒng)中增加Modem,還可以完成遠(yuǎn)程計算機(jī)監(jiān)控功能 | |
66821730(技術(shù)支持)
