【正文】 電源中的紋波，可保證電源供電的穩(wěn)定性 。 穩(wěn)壓器內(nèi)部還有頻率補(bǔ)償器和一個(gè)固定頻率振蕩器，將外部元件的數(shù)目減到最小，使用簡(jiǎn)便 ，可以 驅(qū)動(dòng) 最大為 3A 的負(fù)載，有優(yōu)異的線(xiàn)性和 負(fù)載調(diào)整能力。 而 LM1117 是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。 LM1117 還可 提供電流限制和熱保護(hù)。之所以在 LM1117 的 輸出端 加了 電容 是用 來(lái)改善瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。 當(dāng) 檢測(cè)到 有按鍵按下時(shí)，單片機(jī)及時(shí) 執(zhí)行相應(yīng)的程序， 以實(shí)現(xiàn) 特點(diǎn)功能。當(dāng)CPU 接收到無(wú)線(xiàn) 模塊 數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生中斷 信號(hào) ， CPU 在 中 斷 服務(wù)函數(shù)中判斷 是否接受來(lái)自控制臺(tái) 的通話(huà)。 nRF24L01+使用 SPI 通訊 協(xié)議與 單片機(jī) 通訊， 最 高工作 速率達(dá) 500kbsp， 本設(shè)計(jì)采用 單片機(jī)內(nèi)部的硬件 SPI 模塊 的方式與 nRF24L01+通訊 ，相應(yīng)的軟件流程圖如圖 316 所示 。 A/DD/A芯片的選擇要慎重，最好要選 16 bit 的器件。 AMBE1000 與 A/DD/A 接口的 音頻 采樣 頻率 都是 8KHZ，這 8KHZ 的語(yǔ)音數(shù)據(jù)通過(guò) 串行口 來(lái) 進(jìn)行傳輸 。在本 設(shè)計(jì)系統(tǒng) 中， 因?yàn)?使用硬件 進(jìn)行語(yǔ)音壓縮 ，不需要在 單片機(jī) 中 執(zhí)行 壓縮算法，單片機(jī)的主要功能就是控制 和判斷 。AMBE1000 正常 工作時(shí)，每 20ms 從 編碼器中讀取 一幀 壓縮 后的 語(yǔ)音 數(shù)據(jù)， 在 MCU 中進(jìn)行 數(shù)據(jù) 處理，包括去除幀頭、把純語(yǔ)音數(shù)據(jù)。 29 單片機(jī)對(duì) AMBE1000 進(jìn)行初始化，由單片機(jī)發(fā)出一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)， 此 信號(hào)寬度需要 不低于 六個(gè) 單片機(jī) 上 (CLKI)的 時(shí)鐘周期。最 方便簡(jiǎn)單 的辦法就是向 AMBE1000 輸入 ID=0x03 的命令 幀來(lái)設(shè)置控制信號(hào)，使用者可以對(duì) SIOC 寄存器 進(jìn)行配置。通常來(lái)講，頻率響應(yīng)（ 20－ 2400HZ）越平坦，那么整個(gè)系統(tǒng)的聲音效果就會(huì)越好。 當(dāng)無(wú)線(xiàn)模塊 接收 到 數(shù)據(jù)時(shí)， 先讀取 第一個(gè)字節(jié)的 數(shù)據(jù)， 再判斷數(shù)據(jù)類(lèi)型 并將其轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)， 然后根據(jù)數(shù)據(jù)類(lèi)型 進(jìn)行相應(yīng)處理 ， 28 等數(shù)據(jù)處理結(jié)束后自動(dòng)返回 主函數(shù)， 等待下一次 中斷觸發(fā) 。 其 結(jié)構(gòu)框圖如圖 315 所示 。在完成相應(yīng)的初始化程序之后， CPU進(jìn)入 while 主循環(huán)工作。無(wú)線(xiàn)模塊 作為 轎廂機(jī) 和 中繼站 通信的唯一途徑，需要將 中繼站 傳來(lái)的 無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn) 行接收 并 傳給單片機(jī) 進(jìn)行 數(shù)據(jù) 處理， 最終通過(guò) 語(yǔ)音模塊 播出 接收 到 的語(yǔ)音 數(shù)據(jù) ，同時(shí)單片機(jī) 將由 語(yǔ)音模塊處理后傳來(lái)的壓縮后的 語(yǔ)音 數(shù)據(jù)通過(guò) 無(wú)線(xiàn) 模塊轉(zhuǎn)換為無(wú)線(xiàn)電波并 發(fā)送給 中繼站， 從而 滿(mǎn)足中繼站 和轎廂機(jī)的 通訊需求 ， 進(jìn)而 實(shí)現(xiàn) 控制臺(tái) 對(duì)轎廂 運(yùn)行狀態(tài) 的監(jiān)控 。1%以?xún)?nèi)。 它與 LM2576 同樣在外圍的元件少，使 用簡(jiǎn)便。 另外， LM2576 還包括一些其他的特征：在指定輸出電壓和輸出負(fù)載條件下保證輸出電壓的正負(fù) 4%誤差，以及振蕩器頻率的正負(fù) 10%誤差。 圖 314 電源模塊 power supply module LM25765V 系列 與 系列 的穩(wěn)壓器是單片集成電路 。 由于本設(shè)計(jì)需要提供兩種穩(wěn)定的電壓為轎廂機(jī) 系統(tǒng) 提供 電能， 所以本設(shè)計(jì)需要輸出兩路穩(wěn)定電壓 ，分別 輸 出 5V 電壓和 電壓 。 S1VCCR15S2VCCR16 圖 313 獨(dú)立 按鍵電路圖 Independent key circuit diagram 轎廂機(jī) 電源電路 設(shè)計(jì) 由于車(chē)廂在工作狀態(tài)中是隨鋼索運(yùn)動(dòng)的，所以轎廂機(jī)的電源不能是 220V 交流電，電壓輸入得是由蓄電池來(lái)供電。此時(shí)數(shù)據(jù)口的電平為 0b01110100,由 單片機(jī) 進(jìn)行讀值，進(jìn)而判斷是哪一個(gè)按鍵被按下。 引腳功能： 0－ 7 編碼輸入端 (低電平有效 ) EI 選通輸入端 (低電平有效 ) A0、 A A2 編碼輸出端 (低電平有效 ) GS 寬展端 (低電平有效 ) EO 選通輸出端 23 圖 312 74LS148 編碼器引腳圖 74LS148 encoder pin diagram 編碼鍵盤(pán) 可以接在單片機(jī)的 中斷 引腳上 。 圖 310 語(yǔ)音處理模塊 Voice processing module 轎廂機(jī)鍵盤(pán)電路 相對(duì) 普通的矩陣 鍵盤(pán)，由硬件進(jìn)行譯碼 是 編碼鍵盤(pán)的 優(yōu)點(diǎn) ， 減輕了 CPU 的負(fù)荷 ，軟件簡(jiǎn)單，但是電路相對(duì) 普通矩陣鍵盤(pán)要 復(fù)雜一些。 21 2） 音頻放大電路 圖 39 LM4890 音頻放大 電路 LM4890 audio amplifier circuit 語(yǔ)音處理模塊 圖片 如圖 310 所示。 壓縮 數(shù)據(jù)由兩部分組成：語(yǔ)音數(shù)據(jù)和前向糾錯(cuò)數(shù)據(jù)。非幀格式下，每幀只指定一位數(shù)據(jù) 用于語(yǔ)音數(shù)據(jù)的 對(duì)齊，在更高誤碼率的信道中，需要增加更多的對(duì)齊位才 使數(shù)據(jù)更好的還原 （用幀格式就能很容易實(shí)現(xiàn)）。 在 幀格式下，系統(tǒng)需要在傳送編碼數(shù)據(jù)的同時(shí)傳送足夠的信息，這些信息 可以 使 解碼器 解壓縮 語(yǔ)音數(shù)據(jù)。 并口模式只 在 幀格式 時(shí)工作 ，串口模式 在 幀格式 和 非幀格式 皆可以工作 ?；镜男诺澜涌?有串行口 和 并行口 ， 有兩種工作模式， 主動(dòng)模式和被動(dòng)模式，模式選擇的信號(hào)可以 在 芯片內(nèi)部 進(jìn)行設(shè)定 也可以通過(guò) 外部 電平輸入 。 A/DD/A 的接 口可以通過(guò)軟硬件對(duì)其進(jìn)行操作 ，時(shí)鐘和激勵(lì)信號(hào)可以由外部 高低電平 送入 ， 也可以由 單片機(jī) 產(chǎn)生 。 CSP1027S 芯片 有 回聲 抵消、 VAD（語(yǔ)音激活檢測(cè)）、 睡眠 模式、數(shù)據(jù) /前向糾錯(cuò)速率等 功能 ，這些功能由外圍管腳或輸入到解碼器的命令幀數(shù)來(lái)決定，并且送往解碼器用于控制的數(shù)據(jù)和語(yǔ)音數(shù)據(jù)是不同的。 AMBE1000 采用 A/DD/A 芯片 CSP1027S 作為語(yǔ)音信號(hào)的接 收 。 同理 ，解碼器接收數(shù)據(jù)并合成語(yǔ)音數(shù)據(jù)。目前，這種算法 因其 能實(shí)現(xiàn)低速率傳輸 與 高 音 質(zhì) 的優(yōu)點(diǎn)， 在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。在芯片內(nèi)部有相互獨(dú)立的語(yǔ)音編碼 /解碼單元 ，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)編碼與解碼， 并且所有的編碼 /解碼操作都能在 AMBE1000 內(nèi)部完成，不需要額外的存儲(chǔ)器。圖 36 語(yǔ)音 通訊 模塊 結(jié)構(gòu) 框圖 主 控 芯 片A M B E 1 0 0 0話(huà) 筒 C S P 1 0 2 7模 擬 放 大 喇 叭 圖 36 語(yǔ)音 通訊 模塊框圖 Voice munications block diagram 1） 語(yǔ)音處理模塊 根據(jù)對(duì)語(yǔ)音構(gòu)成的分析，應(yīng)運(yùn)而生了多種 針對(duì) 音頻信號(hào)的壓縮編碼算法，如 CELP、RELP、 VSELP、 MPMLQ、 LPC MBE 等，它們通過(guò)不同的算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的 編碼 。關(guān)機(jī)模式下，配置字的內(nèi)容也會(huì)被保持在 nRF24L01+片內(nèi)，這是該模式與斷電狀態(tài)最大的區(qū)別。 （ 4）空閑模式 nRF24L01+的空閑模式是為了減小平均工作電流而設(shè)計(jì)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)，縮短芯片的起動(dòng)時(shí)間。 nRF24L01+無(wú)線(xiàn)模塊的模式介紹： （ 1）直接收發(fā)模式 在直接收發(fā)模式下， nRF24L01+如傳統(tǒng)的射頻收發(fā)器一樣工作。 16 在配置模式下，注意保證 PWR_UP 引腳為高電平， CE 引腳為低電平。 ShockBurstTM 的配置字可以分為以下四個(gè)部分： （ 1） 數(shù)據(jù)寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)占用的位數(shù)。 nRF24L01++適用于多種無(wú)線(xiàn)通訊的場(chǎng)合，例如 無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通 訊系統(tǒng)、遙控開(kāi)鎖等。本 設(shè)計(jì) 無(wú)線(xiàn)通訊模塊 采用 nRF24L01+模塊。復(fù)位電路 的 作用 是 當(dāng)系統(tǒng)處于不穩(wěn)定工作時(shí)或跑飛時(shí)，可按下復(fù)位鍵使程序從頭重新運(yùn)行。 圖 32 主控芯片 MK60DN512ZVLQ10 Master chip MK60DN512ZVLQ10 雖然 MK60DN512ZVLQ10 將 CPU、 ROM、 RAM 以及 IO 統(tǒng)統(tǒng)集成在一個(gè)集成電路芯片中，但 仍然需 要一些 匹配的 外部電路 。 K60 控制器 技術(shù)成熟，可靠性 強(qiáng) ，抗干擾 與 電磁兼容性 非常 強(qiáng)，內(nèi)部資源 非常多，接口模塊包括 SPI、 SCI、 I2C、 UART、 CAN、 A/D、 PWM、 Flash 等 等。 MK60DN512ZVLQ10 單片機(jī)是 Freescale 半導(dǎo)體公司自主設(shè)計(jì)并制造的 32 位高性能通用 嵌入式 微處理器 。如圖 31 所示，在 轎廂機(jī)系統(tǒng) 中，裝有 主控芯片 ，無(wú)線(xiàn) 通訊 模塊，語(yǔ)音編解碼 模塊 等 。 主 控 制 器 模 塊LCD顯示4 8 5 總 線(xiàn) 網(wǎng)絡(luò) 通 訊語(yǔ) 音 通 訊 與處 理 模 塊鍵 盤(pán) 控 制 模 塊 圖 25 控制臺(tái)系統(tǒng) 組成 Control room system ponents 上述為系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，下面主要對(duì)轎廂機(jī)，中繼站和 控制臺(tái) 三部分進(jìn)行介紹。 其 主要 由電源 模塊，無(wú)線(xiàn) 通訊 模塊， CAN 總線(xiàn)接口以及主控制器組成。在這 部分 中主要分為無(wú)線(xiàn)通訊 模塊，語(yǔ)音 編解碼 模塊 ， 電源模塊 以及主控制器 。如果地面控制 臺(tái) 距離較遠(yuǎn)，可以在礦井和控制 臺(tái)間增加中 9 繼站 以確 語(yǔ)音 保 通訊的 質(zhì)量 和轎廂的信息指令準(zhǔn)確 。 中繼站安裝 在轎廂 運(yùn)行 的巷道內(nèi)， 將 轎廂機(jī)的數(shù)據(jù) 通過(guò)無(wú)線(xiàn)接收到中繼站，再將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò) CAN 總線(xiàn)傳輸?shù)娇刂婆_(tái) 。 由于 架空人車(chē) 在 工作中 不停 的 移動(dòng) ，傳統(tǒng)的有線(xiàn)傳輸 無(wú)法在 架空人車(chē) 上進(jìn)行 安裝，因此 本 設(shè)計(jì) 采用無(wú)線(xiàn)通訊模塊作為 架空人車(chē) 和 地面控制室 人員 進(jìn)行信息交換和語(yǔ)音傳輸?shù)?傳輸工具。 GPRS 目前支持 TCP/IP 和 業(yè)務(wù)、 GPRS 空中接口加密、 GPRS 附加業(yè)務(wù)、增強(qiáng)型短信業(yè)務(wù)、 GPRS 分組數(shù)據(jù)計(jì)費(fèi) 等等，其中最顯著的是 TCP/IP 和 功能，可以通過(guò) TCP/IP 和 提供電子郵件、 WWW 7 瀏覽、專(zhuān)用數(shù)據(jù)、 LAN 接入等業(yè)務(wù)。 （ 4） GPRS 技術(shù) GPRS（ General Packet Radio Service，通用分組無(wú)線(xiàn) 通訊 業(yè)務(wù)）是一個(gè)疊加在 GSM上專(zhuān)為高速數(shù)據(jù) 通訊 而設(shè)計(jì)的新 型 網(wǎng)絡(luò)，屬于分組交換數(shù)據(jù) 的 承載和傳輸 的一種 方式，稱(chēng)為 數(shù)字移動(dòng) 通訊 技術(shù)，是 GSM 向 3G移動(dòng) 通訊 發(fā)展的必經(jīng)階段。國(guó)內(nèi)的一些生產(chǎn)廠(chǎng)家與研究部門(mén)也準(zhǔn)備開(kāi)始組織藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品的 研發(fā) 。藍(lán)牙作為 一種新生 的 ， 短距離無(wú)線(xiàn) 通訊 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，受到全世界 范圍內(nèi)的 越來(lái)越多 的 工業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家 與 研究機(jī)構(gòu)的 重點(diǎn) 關(guān)注。 較 廣：無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)在開(kāi)放空間覆蓋半徑 可達(dá) 達(dá) 550 米，室內(nèi)一般覆蓋半徑為 300400 米，通過(guò)室外無(wú)線(xiàn)設(shè)備傳輸距離可以達(dá)到幾十公里 ，可是同樣存在著缺點(diǎn)，那就是無(wú)限信號(hào)的穿 6 墻能力弱 。 (RS232 通訊 協(xié)議無(wú)法支持 多對(duì)一通訊 )。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)設(shè)備使用隔離型信號(hào)轉(zhuǎn)換器，將工業(yè)設(shè)備的 RS232 串口 通訊 信號(hào)與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)及以太網(wǎng)絡(luò)信號(hào) 之間進(jìn)行 相互轉(zhuǎn)換，符合無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng) IEEE 和以太網(wǎng)絡(luò) IEEE 標(biāo)準(zhǔn)，支持標(biāo)準(zhǔn)的 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò) 通訊 協(xié)議， 高效 的 解決 了工業(yè)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng) 通訊問(wèn)題 。 （ 2）無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng) WLAN(Wireless LAN) 自從 1977 年第一個(gè)民用 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng) ARC 投入 運(yùn)營(yíng) 以來(lái)， 無(wú)線(xiàn) 局域網(wǎng)以其廣泛的適用性和價(jià)格 較低等 方面的優(yōu)勢(shì)，獲得了成功并得到了 快速的 發(fā)展。為了可靠傳遞，提供 全面的 握手協(xié)議。 4）時(shí)延小：針對(duì) 延時(shí) 敏感的 控制 做了優(yōu)化， 通訊延 時(shí) 和休眠激活的 延時(shí) 都非常短。 （ 1）無(wú)線(xiàn) 通訊 傳感器網(wǎng)絡(luò)（ Sensor Networks） 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層無(wú)線(xiàn) 通 訊技術(shù) 迅速進(jìn)入 工業(yè)控制 領(lǐng)域，其中一個(gè) 技術(shù)核心 是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和無(wú)線(xiàn) 通訊 技術(shù)的結(jié)合。無(wú)線(xiàn) 通訊 進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域的 前景毋庸置疑 。這種基于無(wú)線(xiàn)技術(shù)的 新型 智能傳感器，使得工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)無(wú)線(xiàn) 線(xiàn)路 直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸、發(fā)布和共享。無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)在 20 世紀(jì) 經(jīng)歷了無(wú)線(xiàn)電、 雷達(dá) 掃描 、電視 信號(hào) 、衛(wèi)星和移動(dòng)電話(huà)等不同的發(fā)展和應(yīng)用階段。 而很少有 對(duì)轎廂內(nèi)人員進(jìn)行 監(jiān)控 和語(yǔ)音通信的控制系統(tǒng)。 圖 11 礦山井下架空人車(chē)實(shí)景圖 Underground aerial vehicle Virtual Map 3 但是 架空 人 車(chē)系統(tǒng) 在運(yùn)行中還存在 一些 危險(xiǎn)問(wèn)題，例如制動(dòng)閘失效 ，引起的 飛車(chē)事故、 牽引繩索意外 脫落等 事故。架空人車(chē)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、能夠連續(xù)工作、可多轎廂同時(shí)工作，運(yùn)輸效率更高。礦山架空人車(chē)系統(tǒng)由 驅(qū)動(dòng) 電機(jī)設(shè)備 、牽引 繩索 、 拖拽繩索 裝置、 人員乘坐的 轎廂 機(jī) 、變坡點(diǎn) 裝置 、迂回 輪 裝置、張緊 繩索 裝置及電 機(jī)控制 裝置等部件組成。架空人車(chē)系統(tǒng)的安全性能遠(yuǎn)高于斜井機(jī)，功率遠(yuǎn)小于斜井機(jī)，對(duì)電能的節(jié)省效果非常明顯，在礦山井下人員運(yùn)輸領(lǐng)域，具有前景非常好的應(yīng)用前景，架空人車(chē)系統(tǒng)也會(huì)給企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。河南省耿村煤礦斜井人車(chē)運(yùn)輸存在巷道底板因礦壓變形的問(wèn)題，解決問(wèn)題需要大量的工作，因此，采用架空運(yùn)輸人車(chē)系統(tǒng)對(duì)原運(yùn)輸車(chē)進(jìn)行改造是一個(gè)最為理