基于CPLD和VS1011E解碼器的電梯語音系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言

　　語音系統(tǒng)是電梯不可缺少的部分，用于樓層報(bào)數(shù)、方向提示、報(bào)警告示、消防對(duì)講以及廣告宣傳等。傳統(tǒng)語音系統(tǒng)絕大多數(shù)采用語音器存儲(chǔ)和播放語音，但存在比如外電路復(fù)雜、音質(zhì)差、成本高、容量小以及語音不易更改等缺陷。鑒于此，設(shè)計(jì)了一款基于CPLD和VS1011E解碼器的電梯語音系統(tǒng)。

　　2 系統(tǒng)概述

　　電梯控制系統(tǒng)的基本功能是根據(jù)用戶的樓層按鍵信息，顯示樓層數(shù)字，播報(bào)到達(dá)樓層語音。電梯語音系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　2.1信息輸入

　　輸入信息分為兩部分，一是用戶通過按鍵向系統(tǒng)發(fā)出樓層請(qǐng)求，二是電梯控制系統(tǒng)根據(jù)樓層到達(dá)或者取消發(fā)出的通知。

　　2.2處理器

　　根據(jù)用戶信息和控制系統(tǒng)信息控制樓層系統(tǒng)，控制分為顯示樓層和語音報(bào)送兩部分。系統(tǒng)要求處理器處理速度快、內(nèi)存緩沖空間大。

　　2.3顯示模塊

　　用于顯示樓層數(shù)以及提示超載、消防和緊急狀況，甚至還提供日期廣告等信息的發(fā)布。中低檔樓宇電梯系統(tǒng)一般使用LED顯示，即點(diǎn)陣塊顯示。隨著液晶顯示控制技術(shù)的發(fā)展與成熟，高檔樓宇電梯系統(tǒng)則采用LCD顯示。

　　2.4邏輯器件

　　主要是能進(jìn)行強(qiáng)大數(shù)據(jù)快速處理的CPLD。從整個(gè)系統(tǒng)可以看出，處理器需要響應(yīng)輸入信息并能夠驅(qū)動(dòng)顯示模塊工作，還要對(duì)擴(kuò)展的存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作，并將存儲(chǔ)器的語音數(shù)據(jù)送到MP3解碼器解碼。這些都對(duì)處理器提出很大挑戰(zhàn)，如果處理器性能低則可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)工作紊亂，因此，必須對(duì)處理器進(jìn)行減負(fù)。

　　基于上述考慮，本系統(tǒng)使用CPLD。對(duì)于MP3解碼器的控制，處理器只負(fù)責(zé)發(fā)送控制命令，而具體操作是由CPLD完成。這樣就大大提高了系統(tǒng)的速度和可靠性。

　　2.5存儲(chǔ)器

　　用于存儲(chǔ)大量語音數(shù)據(jù)。市場(chǎng)上MP3播放器的存儲(chǔ)器類型有3種：磁性存儲(chǔ)器(2.5英寸硬盤)、光學(xué)存儲(chǔ)器(CD-ROM和DVD)和Flash。其中Flash存儲(chǔ)器還可以分為NAND Flash、CF卡、SD卡、SMC卡MMC卡以及SONY存儲(chǔ)棒?？紤]到系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用的便利性，系統(tǒng)采用NAND Flash。

　　2.6 MP3解碼器、DAC和功放

　　作為MP3播放器的核心，MP3解碼器負(fù)責(zé)把由微處理器從存儲(chǔ)器中MP3格式數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻信號(hào)發(fā)送給DAC；DAC則把數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)，最后模擬音頻信號(hào)通過耳機(jī)或者功放發(fā)出聲音。

　　3硬件設(shè)計(jì)

　　3.1系統(tǒng)工作原理

　　根據(jù)Flash的讀寫規(guī)則和MP3的解碼協(xié)議，預(yù)先設(shè)置CPLD的邏輯規(guī)則?？刂破鞲鶕?jù)輸人信息，向CPLD發(fā)出控制命令和傳送數(shù)據(jù)。CPLD根據(jù)接收到的命令按照邏輯規(guī)則讀寫Flash并對(duì)MP3設(shè)定內(nèi)部控制寄存器和傳送音頻數(shù)據(jù)。MP3解碼器輸出的模擬信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)耳機(jī)，若要驅(qū)動(dòng)大功率揚(yáng)聲器，還需外接功放。其系統(tǒng)硬件電路如圖2所示。