梁明亮，孫晶晶

(1．鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052;2．中原鐵道機(jī)務(wù)公司，河南 鄭州 450052)

一、調(diào)車車載設(shè)備檢測裝置項目概況

1．項目開發(fā)的目的

平調(diào)裝置是確保調(diào)車作業(yè)安全的重要設(shè)備，是調(diào)車作業(yè)安全的重要保證。由于目前無此系統(tǒng)的測試裝置，使得沿線調(diào)車機(jī)車平調(diào)故障時，難以確定是平調(diào)主機(jī)還是監(jiān)控裝置部分的故障，給維修帶來許多麻煩，也延長了故障處理時間，這給調(diào)車安全埋下了隱患。我們設(shè)計并開發(fā)一套便攜式調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)車載設(shè)備的故障檢測裝置，當(dāng)平調(diào)車載設(shè)備發(fā)生故障時，能在短時間內(nèi)對調(diào)車機(jī)上的平調(diào)主機(jī)、平調(diào)接口控制器(也稱接口盒或接線盒)、列車監(jiān)控裝置接口電路和相關(guān)設(shè)備進(jìn)行有效檢測、診斷和故障分析。

2．主要實現(xiàn)功能

(1)對平調(diào)接口控制器(接口盒)增設(shè)自檢電路，用循環(huán)發(fā)碼的方式實現(xiàn)平調(diào)接口盒功能輸入信號(調(diào)車主機(jī)送來的)和輸出信號(送給監(jiān)控主機(jī)的控制信號)的自動檢測，通過無線信號將檢測結(jié)果發(fā)送到檢測裝置。

(2)輸出“停車、推進(jìn)、溜放、減速、緊急停車、解鎖”等各種模擬信號。相關(guān)信息通過彩色液晶屏顯示，并能通過按鍵和觸摸屏觸摸兩種方式實現(xiàn)模擬信號輸出，同時將相關(guān)信息語音播放。

(3)根據(jù)平調(diào)主機(jī)發(fā)送給平調(diào)接口控制器(接口盒)的信號格式、特點(diǎn)，實現(xiàn)本檢測裝置對平調(diào)主機(jī)輸出的信號進(jìn)行分析、檢測，通過彩色液晶屏顯示檢測結(jié)果，同時進(jìn)行語音播放檢測信息。

二、檢測裝置主要技術(shù)路線

1．硬件電路的設(shè)計與開發(fā)。采用32位ARM嵌入式芯片LPC2148為主控CPU，設(shè)計3．5英寸彩色液晶觸摸屏，獨(dú)立式鍵盤作為信息顯示和輸入控制。采用Protel軟件設(shè)計原理圖和PCB，電路設(shè)計中應(yīng)充分考慮電源供給、抗電磁干擾等問題。

2．采用Keil C進(jìn)行軟件編程。關(guān)鍵技術(shù)有uC/OS－II操作系統(tǒng)的移植、調(diào)車信號的分析與處理、語音的存儲播放編程等。分模塊進(jìn)行程序開發(fā)，實現(xiàn)對平調(diào)主機(jī)輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、分析;同時輸出平調(diào)控制模擬信號，實現(xiàn)檢測機(jī)車運(yùn)行監(jiān)控裝置接口電路的功能。

3．語音技術(shù)的開發(fā)，實現(xiàn)操作時附帶語音提示。采用數(shù)字語音技術(shù)，便于音頻的存儲、回放等功能的實現(xiàn)。

三、數(shù)字語音模塊的硬件設(shè)計

數(shù)字語音技術(shù)的開發(fā)是調(diào)車車載設(shè)備檢測裝置設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一，采用WT588語音模塊實現(xiàn)裝置的各種語音播放。WT588具備獨(dú)特的工業(yè)性能，在－40℃至+85℃的環(huán)境下均能長期正常工作，抗干擾能力強(qiáng);外圍電路非常簡單，語音的存儲、播放全由語音模塊完成，大大節(jié)省了主控制器的軟、硬件資源。工作時，檢測裝置的控制器只需通過I/O口發(fā)出控制命令給WT5880語音模塊即可完成各種語音的任意播放。

語音模塊硬件電路如圖1所示。

圖1 語音模塊硬件電路原理

圖中WT588D為語音單片機(jī)，系列語音芯片將存儲器外掛，集中提升語音處理功能。語音芯片應(yīng)用方便，音質(zhì)高低可選擇，價格比美國ISD系列芯片低得多。WT588D 的 P00、P01、P02、P03 連 接LPC2148主控器的I/O口，同時外接按鍵K0、K1、K2、K3用于樣機(jī)調(diào)試時的按鍵試音，在SPI－FLASH存儲器上燒寫語音程序時，把觸發(fā)口的按鍵定義為可觸發(fā)播放的觸發(fā)方式，就可進(jìn)行工作。P17端為BUSY忙信號輸出端，可設(shè)置為播放狀態(tài)LED點(diǎn)亮和播放狀態(tài)LED熄滅。25PXX為SPI－FLASH存儲器，其電壓范圍在 2．8V ～3．5V，VDD － SIM 為WT588D語音芯片的串口電源管理輸入端，將25PXX的VCC連接到此端，可自動平衡WT588D跟25PXX之間的串口電壓。音頻為DAC輸出方式，通過Q1三極管放大后輸出到揚(yáng)聲器。使用時注意PWM輸出端禁止接電容到地或直接接地，PWM+/DAC和PWM－端謹(jǐn)防短路。

四、數(shù)字語音模塊的軟件開發(fā)

語音的存儲采用語音單片機(jī)專用軟件對已錄制好的語音文件進(jìn)行燒寫。采用Keil3 C進(jìn)行ARM7軟件編程，裝置的主控制器采用三線發(fā)碼方式控制WT588D語音模塊的播放。

1．主程序部分代碼

#define DATA_1 IOSET0=IOSET0|(1〈〈28)

#define CS_1 IOSET0=IOSET0|(1〈〈29)

#define SCK_1 IOSET0=IOSET0|(1〈〈30)

#define RST_1 IOSET0=IOSET0|(1〈〈7)

#define DATA_0 IOCLR0=IOCLR0|(1〈〈28)

#define CS_0 IOCLR0=IOCLR0|(1〈〈29)

#define SCK_0 IOCLR0=IOCLR0|(1〈〈30)

#define RST_0 IOCLR0=IOCLR0|(1〈〈7)

void main(void)

{ IODIR1=IODIR1|0x00ff0000;//設(shè)置I/O口

IODIR0=IODIR0|0xfffffff0;

while(1)

{DrawString(45，25，"請選擇工作狀態(tài)"，

RED，WHITE，NORMAL);//液 晶 屏 顯 示

DrawString(80，80，"1．模擬輸出"，BLUE，

WHITE，NORMAL);

DrawString(80，125，"2．系統(tǒng)測試"，BLUE，

WHITE，NORMAL);DrawString(120，175，"確定"，RED，WHITE，NORMAL);

Send_threelines(30);//輸出語音“選擇工作狀態(tài)”

}

}

2．三線發(fā)碼子函數(shù)

上述主程序中，Send_threelines(uchar addr)為三線發(fā)碼子函數(shù)，用于控制語音模塊發(fā)出已錄制語音的某一段，其源代碼為:

void Send_threelines(ucha raddr)

{ unsigned cha ri;

if(addr＞=210)return;//三線串口時，語音

段最多為210段

RST_0;

delay1ms(2);

RST_1;

delay1ms(18);//延時18mS

CS_0;

delay1ms(2);

for(i=0;i＜8;i++)

{ SCK_0;

if(addr＆1)DATA_1;

else DATA_0;

addr＞＞=1;

delay100us();//延時100uS

SCK_1;

delay100us();}

}

［1］PHILIPS．LPC2141/42/44/46/2148 Data Sheet［Z］．2005:1－6．

［2］王俊峰，劉實秋．列控車載設(shè)備控制程序及參數(shù)遠(yuǎn)程實時更新方法［J］．北京交通大學(xué)學(xué)報，2010，(2):71 －74．

［3］劉玉瓊．基于WT588D語音提示系統(tǒng)設(shè)計［J］．企業(yè)科技與發(fā)展，2010，(22):99 －102．