基于单片机的语音终端设计

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时间:2018-11-06

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1、基于单片机的语音终端设计摘要:为适应工业应用现场需要,需设计具有汉字显示、双工通话、指令接收和发送功能的远程终端。本文提出基于单片机的液晶显示终端。终端由微处理器、语音编码电路、字库、异步串口电路、LCD接口模块、按键模块、发声器等组成。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。关键词:关键词:LCD显示终端;双工通话;单片机;异步串口电路;话音编码中图分类号:TP311文献标识码:A:在某些工业场所,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,使用复杂设备过于繁琐且成本较高。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

2、(LCD)显示终端组成的系统,下面介绍基于单片机的LCD显示终端设计。1.功能要求a.微控制器用Rs-422与远程主控机通信;b.能够建立任意两个终端的双工话音通信;c.用单色320×240LCD模块作为显示部件:d.能够显示任意l、2级汉字库的汉字;e.设备本身在出现错误时能够自行恢复。2.设计分析分析上述功能要求,确定6点设计原则。a.为保证设计开发速度和生产成本.考虑使用较为通用的微控制器,如:单片机。b.设备本身必须包含l、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。c.本系统工作时,各个终端和

3、主机之间有大量有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。d。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必然会出现中西文字混排、编辑、显示等问题。另外需编写拼音输入法,这些也许要处理。e.本系统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。f.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。3.电路

4、设计针对功能要求并接合设计原则,得出本系统的硬件系统结构图,如图1所示。图1远程控制终端硬件结构整个硬件系统包含以下几个主要组成部件。a.微控制器(单片机)。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。b.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。c.通信电路。采用MAX3064芯片实现TTL电平和R

5、S-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。d.话音编码芯片采用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)、G(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2050b/s,

6、2400b/s、2750b/s或3600b/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、G、STD和DTMF功能;系统确定使用CMX638编码生成的2.4Kbit语音数据。e.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。f.电源管理电路。负责整个系统用电、开机关机等功能。4.程序设计4.1任务分解根据系统要求,为了提高程序设计效率、移植性、维护性,将程

7、序设计分为若干的子项,每个子项完成一个特定功能,从而简化程序设计。a.LCD_HANDLE。该子项负责对项目屏幕初始化的功能。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。b.AUDIO_HANDLE。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

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