基于CPLD和VS1011E解碼器的電梯語音系統設計

1 引言

　　語音系統是電梯不可缺少的部分，用于樓層報數、方向提示、報警告示、消防對講以及廣告宣傳等。傳統語音系統絕大多數采用語音器存儲和播放語音，但存在比如外電路復雜、音質差、成本高、容量小以及語音不易更改等缺陷。鑒于此，設計了一款基于CPLD和VS1011E解碼器的電梯語音系統。

　　2 系統概述

　　電梯控制系統的基本功能是根據用戶的樓層按鍵信息，顯示樓層數字，播報到達樓層語音。電梯語音系統框圖如圖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發出樓層請求，二是電梯控制系統根據樓層到達或者取消發出的通知。

　　2.2處理器

　　根據用戶信息和控制系統信息控制樓層系統，控制分為顯示樓層和語音報送兩部分。系統要求處理器處理速度快、內存緩沖空間大。

　　2.3顯示模塊

　　用于顯示樓層數以及提示超載、消防和緊急狀況，甚至還提供日期廣告等信息的發布。中低檔樓宇電梯系統一般使用LED顯示，即點陣塊顯示。隨著液晶顯示控制技術的發展與成熟，高檔樓宇電梯系統則采用LCD顯示。

　　2.4邏輯器件

　　主要是能進行強大數據快速處理的CPLD。從整個系統可以看出，處理器需要響應輸入信息并能夠驅動顯示模塊工作，還要對擴展的存儲器進行讀寫操作，并將存儲器的語音數據送到MP3解碼器解碼。這些都對處理器提出很大挑戰，如果處理器性能低則可能導致整個系統工作紊亂，因此，必須對處理器進行減負。

　　基于上述考慮，本系統使用CPLD。對于MP3解碼器的控制，處理器只負責發送控制命令，而具體操作是由CPLD完成。這樣就大大提高了系統的速度和可靠性。

　　2.5存儲器

　　用于存儲大量語音數據。市場上MP3播放器的存儲器類型有3種：磁性存儲器(2.5英寸硬盤)、光學存儲器(CD-ROM和DVD)和Flash。其中Flash存儲器還可以分為NAND Flash、CF卡、SD卡、SMC卡MMC卡以及SONY存儲棒。考慮到系統設計和使用的便利性，系統采用NAND Flash。

　　2.6 MP3解碼器、DAC和功放

　　作為MP3播放器的核心，MP3解碼器負責把由微處理器從存儲器中MP3格式數據編碼轉換成數字音頻信號發送給DAC；DAC則把數字音頻信號轉變成模擬信號，最后模擬音頻信號通過耳機或者功放發出聲音。

　　3硬件設計

　　3.1系統工作原理

　　根據Flash的讀寫規則和MP3的解碼協議，預先設置CPLD的邏輯規則。控制器根據輸人信息，向CPLD發出控制命令和傳送數據。CPLD根據接收到的命令按照邏輯規則讀寫Flash并對MP3設定內部控制寄存器和傳送音頻數據。MP3解碼器輸出的模擬信號直接驅動耳機，若要驅動大功率揚聲器，還需外接功放。其系統硬件電路如圖2所示。