蔣國(guó)峰

（空軍第一航空學(xué)院 航空電子工程系，河南 信陽(yáng) 464000）

直升機(jī)、運(yùn)輸機(jī)在開車前、開車后、滑出前及關(guān)車時(shí)，都需要對(duì)相關(guān)設(shè)備的工作情況進(jìn)行一系列檢查[1]，目前國(guó)內(nèi)的檢查方式大多采用卡片、操作手冊(cè)或依靠人工記憶，存在著攜帶不方便，維護(hù)耗時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，操作容易出現(xiàn)錯(cuò)漏和中斷檢查后不易恢復(fù)檢查等缺點(diǎn)，尤其當(dāng)直升機(jī)在開車時(shí)，由于噪音較大，設(shè)備檢查操作者很難清晰地聽(tīng)到指令傳達(dá)者的聲音，檢查項(xiàng)目很容易遺漏。為彌補(bǔ)上述不足，急需設(shè)計(jì)一種能夠利用標(biāo)準(zhǔn)普通話播報(bào)檢查指令的智能播報(bào)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人工控制或按照編程自動(dòng)輸出語(yǔ)音檢查指令，并可以進(jìn)行暫停、重放、快進(jìn)、快退等操作，既保證檢查效率，又可方便對(duì)設(shè)備進(jìn)行排障或其他操作[1]。

1 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路是設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，在選擇硬件方案時(shí)，應(yīng)在滿足系統(tǒng)功能的情況下，綜合考慮當(dāng)前成熟的技術(shù)和器件，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和易實(shí)現(xiàn)性[2]。當(dāng)前，語(yǔ)音播放器件和顯示電路有多種COTS產(chǎn)品，如BA系列高保真放音模塊和LED顯示模塊等，這就給本設(shè)備的設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。

1.1 硬件原理框圖

綜合考慮設(shè)備功能、性能需求和相關(guān)器件的特性參數(shù)，為保證設(shè)備工作的穩(wěn)定性，選用以單片機(jī)為核心，并擴(kuò)展BA系列高保真放音模塊和LED顯示模塊的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其原理框圖如圖1所示，由單片機(jī)系統(tǒng)、高保真放音模塊、面板按鍵與指示電路、液晶顯示模塊及電源電路等部分組成[3-4]。

圖1 硬件原理框圖Fig.1 Block diagram of hardware

單片機(jī)系統(tǒng)為設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)處理中心，BA放音模塊是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。檢查指令的語(yǔ)音信息已按照MP3格式事先錄制在BA放音模塊中的FLASH存儲(chǔ)器中，單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)采集面板按鍵信息，經(jīng)過(guò)綜合處理后，對(duì)高保真放音模塊的工作模式、工作狀態(tài)、語(yǔ)音的播放等進(jìn)行控制，并控制液晶顯示模塊同步顯示相關(guān)文字信息。按鍵與指示電路用于采集面板操作信息，并向操作者指示設(shè)備的工作狀態(tài)；為保證設(shè)備功能的可靠性，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)備還可以工作在應(yīng)急模式，在應(yīng)急模式下，面板按鍵直接控制高保真放音模塊，此時(shí)設(shè)備只能進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)指令，而不能顯示文字信息。

1.2 BA系列高保真放音模塊

BA系列高保真放音模塊[5]在一個(gè)模塊內(nèi)集成MCU、MP3解碼、TF/SD卡讀寫、電源支持、參數(shù)存儲(chǔ)等幾大功能，具有體積小、使用簡(jiǎn)單、靈活、用處廣泛等特點(diǎn)。BA系列高保真放音模塊使用非常簡(jiǎn)便，配合提供的免費(fèi)技術(shù)支持和驅(qū)動(dòng)程序，可最大限度地縮短用戶的開發(fā)時(shí)間。BA系列高保真放音模塊有非常靈活的MP3模式、直放模式、并行模式和串行模式等4種工作模式可供選擇使用。通過(guò)20腳插針與外部進(jìn)行電氣連接，其管腳定義如表1所示。

表1 放音模塊管腳功能表Tab.1 Pin assignment of playback module

BA系列高保真放音模塊工作模式的設(shè)置是通過(guò)管腳M1和M0懸空或接地完成的，其定義如表2所示。

表2 工作模式設(shè)置表Tab.2 Work mode of playback module

在本系統(tǒng)中，應(yīng)用BA系列高保真放音模塊的MP3模式和串口模式，當(dāng)設(shè)備處于正常工作狀態(tài)下（同步進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)和文字顯示），放音模塊處于串口模式。當(dāng)設(shè)備處于應(yīng)急工作模式下（只進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)），放音模塊處于MP3模式。

1.3 M12864顯示模塊

顯示部分采圖形液晶模塊M12864[6]，帶中文字庫(kù)的128×64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64，內(nèi)置8 192個(gè)16×16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16×8點(diǎn)ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示。

M12864模塊管腳功能表如表3所示，在本系統(tǒng)中，應(yīng)用M12864模塊的8位并行接口模式，PSB端接高電位，DB0～DB7接入單片機(jī)的P0口。

表3 M12864模塊管腳功能表Tab.3 Pin assignment of M12864 module

2 軟件流程設(shè)計(jì)

為保證程序的可移植性和可維護(hù)性，軟件設(shè)計(jì)采用了模塊化編程，其主程序流程如圖2所示。首先，對(duì)放音模塊和顯示模塊進(jìn)行初始化，其次判斷設(shè)備工作狀態(tài)，若是正常工作狀態(tài)，則使放音模塊處于串口模式，然后根據(jù)直升機(jī)在開車前、開車后、滑出前及關(guān)車時(shí)等不同階段，選擇相應(yīng)檢查指令播報(bào)子程序，并調(diào)用文字顯示信息輸出驅(qū)動(dòng)液晶顯示模塊，使液晶顯示模塊顯示與語(yǔ)音播報(bào)同步的文字指令信息。如果設(shè)備處于應(yīng)急工作狀態(tài)，則使放音模塊處于MP3模式，只完成語(yǔ)音播報(bào)檢查指令功能。

圖2 主程序流程圖Fig.2 Flow chart of main program

檢查指令播報(bào)程序包括開車前、開車后、滑出前和關(guān)車時(shí)等4個(gè)模塊，具體播報(bào)哪個(gè)模塊則是按照面板對(duì)應(yīng)的按鍵啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的子程序，其流程如圖3所示，在自動(dòng)播報(bào)模式下，一條指令播放完以后，按照檢查設(shè)備所需的時(shí)間，合理調(diào)整指令之間的時(shí)間間隔，并時(shí)刻判斷暫停、播放、停止等控制按鍵是否按下，若有相應(yīng)按鍵按下，則執(zhí)行相關(guān)操作。在手動(dòng)播報(bào)模式，下一條指令的播報(bào)則是根據(jù)“下一條”按鍵是否按下來(lái)完成。

3 結(jié) 論

該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對(duì)某直升機(jī)檢查指令進(jìn)行同步語(yǔ)音播報(bào)和文字顯示相結(jié)合的功能，具有自動(dòng)和手動(dòng)工作方式，檢查指令信息的更新只需利用通用的計(jì)算機(jī)就可方便地完成，目前，該設(shè)備已推廣應(yīng)用于某型直升機(jī)上，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的人工傳達(dá)操作指令時(shí)誤讀和內(nèi)容遺漏的問(wèn)題，具有體積小、重量輕、實(shí)用性強(qiáng)、維護(hù)性和功能可擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。

圖3 指令播報(bào)子程序程程圖Fig.3 Flow chart of subroutine for inspecting repertoire broadcasted

[1]蔣國(guó)峰.某直升機(jī)檢查指令語(yǔ)音播報(bào)設(shè)備，YHY0100068[R].信陽(yáng)：空軍一航院，2010.

[2]孫傳友.測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.

[3]朱弈丹.單片機(jī)公交車到站語(yǔ)音播報(bào)與液晶顯示控制系統(tǒng)的研制[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2006（11）：153-158.ZHU Yi-dan.Research on pronunciation broadcasts bus to stand and liquid-crystal display in single chip control system[J].Modern Electronics Technique，2006（11）：153-158.

[4]楊成澤.基于51單片機(jī)的公交車語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)[J].電子制作，2007（9）：36-37.YANG Cheng-ze.System on pronunciation broadcasts bus based on 51 SCM[J].Practical Electronics，2007（9）：36-37.

[5]葛少勇.BA系列高保真放音模塊說(shuō)明書[EB/OL]（2010-05-12）[2011-07-27].http://www.bansmart.com.

[6]胡友明.KXM12864中文字庫(kù)液晶顯示模塊說(shuō)明書[EB/OL]（2007-04-05）[2011-07-27].http://www.18show.cn/zt176398/Article_12964.html.