【正文】 廣泛應(yīng)用 與良好的使用前景 ；但 是 其壓縮算法為非標(biāo)準(zhǔn) 語(yǔ)音壓縮 算法，致使由 AMBE1000構(gòu)成的語(yǔ)音處理系統(tǒng)只能用在某些專用網(wǎng)上。而非幀格式只 可以工作于串行。 在 幀格式 模式時(shí) ，每 20ms 編碼器 輸出 一幀 固定格式數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)，其中包含了 10 位 控制 位 。該芯片的驅(qū)動(dòng)功率可達(dá) 2W，也可以通過(guò)放大比例調(diào)節(jié)輸出的音量，所以特別試用于嘈雜的場(chǎng)所。 AMBE1000 芯片 如圖37 所示。 AMBE1000 最基本的組成部分就是 兩個(gè)獨(dú)立的 編碼器 與 解碼器。 AMBE 是基于 MBE 技術(shù)的低比特率、高質(zhì)量語(yǔ)音壓縮算法，具有音質(zhì)好 且編碼速率 較 低等優(yōu)點(diǎn) ，編碼速率低可以減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)。在空閑模式下，配置字的內(nèi)容保持在 nRF24L01+片內(nèi)。在 CS 引腳的下降沿，新送入的配置字開(kāi)始工作。由上文對(duì) nRF24L01++工作模式的介紹，我們可以知道， nRF24L01++一般工作于 ShockBurstTM 收發(fā)模式，這樣，系統(tǒng)的 程序編制會(huì)更加簡(jiǎn)單，并且穩(wěn)定性也會(huì)更高，因此， 接下來(lái) 重介紹把 nRF24L01++配置為 ShockBurstTM 收發(fā)模式的器件配置方法。 電源指示 LED 燈用來(lái)顯示是否正常供 電， LED 燈亮表示 K60 正常供電， 開(kāi)始工 作 ， LED 燈功耗小，是穩(wěn)定的冷光源，不易故障，穩(wěn)定時(shí)間可達(dá) 10 年之久。 它不僅在汽車電子、工業(yè)控制、中高檔機(jī)電產(chǎn)品 等 應(yīng)用領(lǐng)域 中 具有廣泛的 應(yīng)用 ，而且在 Flash 存儲(chǔ)控制及加密方面也有很強(qiáng)的功能 ，片內(nèi)具有512kb 的 Flash 模塊，可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，無(wú)需外加 EEPROM 芯片。 轎 廂 機(jī)主控制器語(yǔ)音模塊無(wú)線通信鍵盤輸入 圖 31 轎廂機(jī)系統(tǒng) Fig. 31 cable car system ponents 轎廂機(jī) 的 硬件設(shè)計(jì) 轎廂機(jī)主控制器電路 主控制器 是整個(gè)設(shè)計(jì)的控制核心，無(wú)線 通訊 和語(yǔ)音的編解碼都由單片機(jī)的控制來(lái) 完成。 無(wú) 線 通 信 模 塊主 控 制模 塊4 8 5 總 線接 口系 統(tǒng) 供 電 電源 設(shè) 計(jì)無(wú) 線 通 信 模 塊主 控 制模 塊4 8 5 總 線接 口系 統(tǒng) 供 電 電源 設(shè) 計(jì)1 號(hào) 節(jié) 點(diǎn)2 號(hào) 節(jié) 點(diǎn)4 8 5 總 線圖 24 中繼站 系統(tǒng)組成 Node machine subsystems 控制臺(tái) 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 控制臺(tái) 主要完成與 轎廂機(jī) 系統(tǒng)的通訊，確保監(jiān)控功能 與語(yǔ)音通訊 的實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)的各部分功能及實(shí)現(xiàn)方案如圖 22 所示。 綜上所述 ， 可 將整個(gè)系統(tǒng)主要分為三個(gè) 部分：架空人車的轎廂通訊機(jī)（以 下簡(jiǎn)稱轎廂機(jī)）， 中繼站和控制臺(tái)（地面的總控制室）。它采用分組交換方式傳輸數(shù)據(jù)，理論上最高數(shù)據(jù)速率可達(dá) 170Kbps，客戶可以在移動(dòng)狀態(tài)通話的同時(shí)使用各 種高速數(shù)據(jù) 傳輸 業(yè)務(wù)。例如， IEEE 的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，已經(jīng)成立了 工作組，專門關(guān)注有關(guān)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的兼容 性問(wèn)題 和未來(lái)的發(fā)展 方向 等問(wèn)題。 重新 布線 ， 省去了施工 造成 的 成本 ：無(wú)線局域網(wǎng)利用無(wú)線 電波 傳輸信號(hào)， 解決了 于難于布線的環(huán)境中搭建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò) 的技術(shù)性難題 。隨著 近年來(lái) 微電子技術(shù)的不斷 革新和 發(fā)展，無(wú)線局域 網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)將在工業(yè)控制 的 網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮 不可替代 的作用。 5）兼容性：與現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫集成。 常用無(wú)線通訊技術(shù)原理及應(yīng)用 目前，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中無(wú)線通訊技術(shù)協(xié)議主要 內(nèi)容 是：對(duì)于可用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的無(wú)線短程網(wǎng) 絡(luò) ，采用的主流協(xié)議是 IEEE （ 例 如 ZigBee）；對(duì)于大數(shù)據(jù)容量的短程無(wú)線 通訊 ，則是 IEEE ；而對(duì)于適應(yīng)較大傳輸覆蓋 面積 和較大 量 信息傳輸?shù)臒o(wú)線局域網(wǎng) 絡(luò) ，采用的是 IEEE 系列。 無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，顧名思義是利用無(wú)線 電磁波 而非線纜來(lái)實(shí)現(xiàn)與設(shè)備位置無(wú)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，是現(xiàn)代數(shù)據(jù) 通訊 系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè) 非常 重要方向。另一方面 ， 由于 員工 下班時(shí)身體疲憊， 精神 萎靡 或進(jìn)入睡眠狀態(tài)的情況， 容易在乘坐架空人車的 時(shí)候 出現(xiàn)坐車越位或與巷道 發(fā)生 摩擦擦傷皮膚，甚至?xí)能嚿系袈涞葒?yán)重后果。 井下運(yùn)輸設(shè)備主要有斜井機(jī)和架空人車兩種。架空人車與斜井機(jī)相比較，架空人車系統(tǒng)的 電機(jī) 功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于斜井機(jī)的電機(jī)功率，可節(jié)約大量的電能與生產(chǎn)成本，也大大地降低了運(yùn)行的成本。 NRF24L01+。 中文題目：礦山井下 架空人車通訊監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 外文題目： DESIGN OF COMMUNICATION MONITORING SYSTEM FOR MINE UNDERGROUND AERIAL VEHICLE 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 73 頁(yè)（其中：外文文獻(xiàn)及譯文 23 頁(yè)） 圖紙共 3 張 完成日期 20xx 年 6 月 答辯日期 20xx 年 6 月 I 摘要 在我國(guó)有大部分礦井采用斜井的開(kāi)采方式，隨著礦井的不斷延伸，越來(lái)越多的礦井采用架空人車來(lái)輸送人員作業(yè)，以降低人員的體 力和時(shí)間消耗。 aerial ropeways。 井下運(yùn)輸設(shè)備主要有斜井機(jī)和架空人車兩種。 架空人車系統(tǒng)的工作 原理 為：牽引繩索 安裝在驅(qū)動(dòng)輪、 拖拽繩 輪、壓繩輪、迂回輪、張緊 繩索 輪 上 ， 呈無(wú)極 封閉系統(tǒng) ，經(jīng) 載 重錘拉緊后，由驅(qū)動(dòng) 設(shè)備 帶 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī)輸出動(dòng)力帶動(dòng)減速電機(jī)上的驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng) ，輸出大的力矩 ，利用 牽引繩索 和驅(qū)動(dòng)輪之間的摩擦力 帶牽引繩索 做 循環(huán) 運(yùn)動(dòng)，沿一定的軌跡 運(yùn)行 ，轎廂 機(jī) 由抱索器與 牽引繩索鎖緊 ， 隨牽引繩索 運(yùn)行來(lái) 運(yùn)輸工作人員 。 架空人車 一般 只有 機(jī)頭司機(jī) ，機(jī)尾不設(shè) 置 信號(hào)工 人 ， 而事故多發(fā)生在司機(jī) 視野盲區(qū) 的地方，事故發(fā)生時(shí) 的緊急解決方法 主要 靠 轎廂內(nèi)人員 身體探出轎廂，拉動(dòng) 巷道 內(nèi)預(yù)設(shè)的緊急停車控制線來(lái)完成停車 ，但是此方法難以 及時(shí)停車，從而造成事故 的進(jìn)一步惡化 。在 20 世紀(jì) 70 年代 末 期，蜂窩無(wú)線通訊 和個(gè)人通 訊 系統(tǒng)進(jìn)入 快速的 發(fā)展 階段 ，這個(gè) 時(shí)期 是無(wú)線通訊技術(shù)發(fā)展的黃金時(shí)期，相繼成功 達(dá)到了 第一代蜂窩系統(tǒng)（ 1G）、第二代蜂窩系統(tǒng)（ 2G）和第三代蜂窩系統(tǒng)（ 3G），到目前為止，無(wú)線通訊技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代社會(huì)中為人們提供了無(wú)處不在的移動(dòng)通訊服務(wù)，能夠滿足人們語(yǔ)音 通訊 、數(shù)據(jù) 傳輸 、圖像 傳送 等諸多的需求。 目前主流無(wú)線通訊技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)主要 含有 WLAN、 Bluetooth、 Zigbee、 WiMax、GSM/GPRS/CDMA 等。設(shè)備搜索 延時(shí) 典型值為 30ms，休眠激活時(shí)延典型值為 15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入 延時(shí) 為15ms。然而，在天津大學(xué) 碩士學(xué)位論文 《 基于無(wú)線通訊技術(shù)的管網(wǎng)疊壓裝置集散監(jiān)控系統(tǒng) 》 的研究現(xiàn)場(chǎng)，一些工業(yè)環(huán)境限制 了 使用電纜 進(jìn)行通訊 ，有線局域 網(wǎng)絡(luò) 很難發(fā)揮作用，因此無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)得到了 進(jìn)一步的 發(fā)展和應(yīng)用?？蛻魴C(jī) /服務(wù)器的拓?fù)洌總€(gè) RS232 工業(yè)設(shè)備都可以 簡(jiǎn)單 、快捷的接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，極大 程度 的提高了信息 分析 處理能力。近 幾 年來(lái)，世界上一些權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)化組織，也都在 考慮 藍(lán)牙技術(shù) 的 標(biāo)準(zhǔn) 是否有缺陷 。它充分利用 了現(xiàn)有 的 移動(dòng) 通訊 網(wǎng)絡(luò) 的 設(shè)備，通過(guò)在 GSM 網(wǎng)絡(luò)上增加一些硬件設(shè)備和軟件 算法上的 升級(jí)形成 的 一個(gè) 新型 的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體，手機(jī)通話繼續(xù)使用 GSM，而數(shù)據(jù)傳輸則使用 GPRS。 但是井下 和地面間的距離 太 遠(yuǎn)， 而且線路不是直線 ，單純的 只用 無(wú)線模塊無(wú)法將 數(shù)據(jù)完好 的傳輸至地面 的控制臺(tái) ， 由于 這種 現(xiàn)實(shí) 情況 的限制 ， 我們?cè)诰?和地面間 設(shè)立了 中繼站 ， 中繼站 通過(guò)無(wú)線模塊和 架空人車 通訊， 再 通過(guò) CAN 總線 將數(shù)據(jù)傳輸至 控制臺(tái)， 進(jìn)而 間接地 實(shí)現(xiàn)了 架空人車 和 控制臺(tái) 的通訊。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成 以后 ，控制 臺(tái) 可以一對(duì)一選擇不同 的車廂 進(jìn) 行通訊，也可以 以 廣播的方式對(duì)各 車廂 播報(bào) 一些 信息，每個(gè) 車廂 中工人也可主動(dòng)要求與控制室 進(jìn)行 通訊，實(shí)現(xiàn)雙向通訊。 其結(jié)構(gòu)框圖如圖 24 所示。工人可以隨時(shí)向控制 臺(tái) 發(fā)出通話請(qǐng)求建立通訊，同時(shí)也可以在沒(méi)有通話時(shí)接收控制 臺(tái) 的廣播信息，方便執(zhí)行任務(wù)。 主頻晶振 12 為 50MHz，可以通過(guò)鎖相環(huán)電路，將單片機(jī)的工作頻率倍頻到 200MHz，且穩(wěn)定工作，大大提升單片機(jī)的運(yùn)算速度。晶振時(shí)鐘電路主要 給 主控芯片提供工 13 作時(shí)鐘，它決定著系統(tǒng)工作速率的快慢， 輸出端分別接 K60 的 EXTAL 和 XTAL 引腳 ，MK60DN512ZVLQ10 有內(nèi)置的 RTC 時(shí)鐘芯片，可以在 EXTAL32 和 XTAL32 引腳 外接一個(gè) 晶振，來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)時(shí)功能，功耗低，計(jì)時(shí)準(zhǔn)，可以當(dāng)萬(wàn)年歷使用。 圖 34 無(wú)線通訊模塊電路 Wireless munication module circuit 無(wú)線通訊模塊 nRF24L01+主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)： ◆ 寬電壓工作范圍， ~ ◆ 工作溫度范圍， 40℃～ +80℃ ◆ 工作頻率范圍， ～ ◆ 數(shù)據(jù)傳輸速率， 250Kbps、 1Mbps ◆ 低功耗設(shè)計(jì)，接收時(shí)工作電流 18mA， 0dBm功率發(fā)射時(shí) 13mA， 掉電模式時(shí)僅為400uA 15 ◆ 多通道工作模式， 125 個(gè)數(shù)據(jù)通道，通道切換時(shí)間 ≤ 200us，滿足多點(diǎn)通訊和調(diào)頻需要 ◆ 硬件的 CRC 校驗(yàn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的地址控制 ◆ SPI 通訊端口，適合與各種 MCU 連接，編程簡(jiǎn)單 ◆ 可通過(guò)軟件設(shè)置工作頻率、通訊地址、傳輸速率和數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度 ◆ MCU 可通過(guò)接收完成引腳快判斷是否完成數(shù)據(jù)接收 圖 35 無(wú)線通訊模塊 Wireless munication module nRF24L01++的所有配置工作都是通過(guò) CS、 CLK1 和 DATA 三個(gè) 引腳 完成，把其配置為 ShockBurstTM 收發(fā)模式需要 15 字節(jié) 的配置字，而如把其配置為直接收發(fā)模式只需要 2 字節(jié) 的配置字。配置字從最高位開(kāi)始，依次送入 nRF24L01++。在空閑模式下，部分片內(nèi)晶振仍在工作，此時(shí)的工作電流跟外部晶振的頻率有 關(guān)，如外部晶振為 4MHz 時(shí)工作電流為 12uA，外部晶振為16MHz 時(shí)工作電流為 32uA。這些壓縮編碼算法的壓縮 速率 、語(yǔ)音 清晰度 各有所長(zhǎng)，其中美國(guó) DVSI（ Digital Voice System Inc）公司提出的 AMBE（ Advanced MultiBand Excitation）壓縮編碼算法較為杰出 。 AMBE1000 具有 很多優(yōu)秀的 獨(dú)特之處： 低硬件成本 與 高 音 質(zhì) ， 無(wú)需 外部 設(shè)備 ，具有 比特差錯(cuò) 低與 背景噪聲 效果良好 的 特 性 ， 可變傳輸速率 范圍在 ～ ， 可自動(dòng)插入舒適噪聲 ，也可以認(rèn)為插入舒適噪聲， 可選的串行 與 并行接 口 ， 自帶回聲抑制功能 ， DTMF 信號(hào)的檢測(cè)與產(chǎn)生 ， 低功耗。輸入輸出的語(yǔ)音數(shù)據(jù)流的格式是相同的（ 16bit 線性的， 8bit A 律， 8bit U 律）。 由于 D/A 轉(zhuǎn)換輸出的模擬信號(hào)電流很低，功率很小，不能直接驅(qū)動(dòng)擴(kuò)音器，所以在D/A 芯片的輸出還需要添加一個(gè)功率放大芯片，在這個(gè)系統(tǒng)中功率放大芯片采用 AB 類功放芯片。幀格式和非幀格式都 為了 實(shí)現(xiàn)相同的功能：為 壓縮語(yǔ)音數(shù)據(jù) 提供定位信息。 當(dāng)工作于幀格式時(shí)，信道數(shù)據(jù)的接口可以是串行 或 并行。 AMBE1000 是一款 非常 優(yōu)秀的語(yǔ)音處理 芯片 ；其能達(dá)到的最低壓縮速率 和音質(zhì)來(lái)看 ， 已 經(jīng) 達(dá)到了 極為先進(jìn)的水平 。在沒(méi)有按鍵被按下時(shí)， U4 和 U6 的輸入端全部由上拉電阻 使電壓 穩(wěn)定在高電平，按照功能表， U6 的 A0， A1， A2 引腳 輸出高電平 ，同時(shí) U6 的 GS 管腳輸出高電平， 由于 EI 低電平有效，使 U4 禁止 工作 ， U4 的 A0，A1， A2 引腳 輸出 高電平，所以數(shù)據(jù)口的電平 一直為高， 為 0b 1111 1111 并一直保持 。 本 設(shè)計(jì)選擇的是 輸出電壓為 ，電池容量為 225ah 的蓄電池作為 轎廂機(jī)的 供電 電源 。 其中 LM25765V 的輸出電壓可調(diào)范圍為 ~37V， 內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生 52KHz 的固定頻率，具有 TTL 電平關(guān)閉輸出，低功耗待機(jī)模式，典型待機(jī)電流為 50μ。 LM1117 也 有可調(diào)電壓的版本，通過(guò) 2 個(gè)外部電阻可實(shí)現(xiàn) ～ 輸出電壓范圍。轎廂機(jī)中 還包括按鍵模塊 以實(shí)現(xiàn) 一些特定功能 ，所以需要單片機(jī)對(duì)鍵盤是否按下做檢測(cè)。 27 開(kāi) 始C C 1 1 0 0 無(wú) 線 模 塊 初 始 化A M B E 1 0 0 0 語(yǔ) 音 模 塊 初 始 化主 控 制 器 初 始 化是 否 啟 用 語(yǔ) 音通 訊 功 能查 詢 按 鍵 狀 態(tài)是 否 有 語(yǔ) 音通 話 請(qǐng) 求發(fā) 送 轎 廂 機(jī) 狀 態(tài) 信 息發(fā) 送 轎 廂 機(jī) 狀 態(tài) 信 息語(yǔ) 音 處 理查 詢 按 鍵 狀 態(tài)Y NNY 圖 315 轎廂機(jī) 主程序 流程圖 The car engine main program flow