一種電梯數(shù)字語音通訊裝置及通訊方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于連接至CAN總線，通過CAN總線與監(jiān)控主機通訊連接的電梯數(shù)字語音通訊裝置及通訊方法，所述電梯數(shù)字語音通訊裝置包括依次連接的音頻輸入器、音頻處理器、音頻編碼器、數(shù)字信號處理器、音頻譯碼器、音頻放大器和音頻輸出器，還包括CAN總線接口以及為電梯數(shù)字語音通訊裝置提供電力的電源回路，所述數(shù)字信號處理器與所述CAN總線接口連接。通過本電梯數(shù)字語音通訊裝置避免了重復架設通訊線帶來的布線成本高、電梯對講系統(tǒng)通話質量受干擾的問題，節(jié)省了布線成本。
【專利說明】一種電梯數(shù)字語音通訊裝置及通訊方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電梯領域，尤其適用于電梯的監(jiān)控、對講系統(tǒng)的電梯數(shù)字語音通訊裝置及通訊方法。

【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)電梯對講系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的模擬機，即對講機終端輸出音頻信號，通過電纜直接傳輸至另一終端的信號輸入，通過在另一終端進行信號放大后從喇叭輸出。
[0003]如圖1所示，每臺電梯的對講系統(tǒng)分別由機房主機、轎廂分機、轎頂分機、底坑分機組成。所有電梯在監(jiān)控室公用一臺監(jiān)控主機，每臺電梯獨立布線至監(jiān)控主機。有多少臺電梯則需要布多少根通訊線至監(jiān)控主機。
[0004]此方式受傳輸距離限制，遠距離傳輸信號損耗很大。模擬信號傳輸容易受外界電波干擾如:照明燈具開關時交流220V沖擊、變頻器工作時的電磁干擾都會造成對講聲音模糊、渾濁、以及背景噪音大等問題。且現(xiàn)有技術的對講系統(tǒng)布線需要獨立對每臺電梯至監(jiān)控中心的監(jiān)控主機分別布線，布線成本和施工成本大大增加。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的，就是克服布線成本高、電梯對講系統(tǒng)通話質量受干擾的不足，提供一種可以降低布線成本，提高電梯對講系統(tǒng)通話質量的電梯數(shù)字語音傳輸裝置及通訊方法。
[0006]為了達到上述目的，采用如下技術方案:
[0007]一種電梯數(shù)字語音通訊裝置，用于連接至CAN總線，通過CAN總線與監(jiān)控主機或另一臺電梯數(shù)字語音通訊裝置通訊連接，包括依次連接的音頻輸入器、音頻處理器、音頻編碼器、數(shù)字信號處理器、音頻譯碼器、音頻放大器和音頻輸出器，還包括CAN總線接口以及為電梯數(shù)字語音通訊裝置提供電力的電源回路，所述數(shù)字信號處理器與所述CAN總線接口連接。
[0008]進一步地，還包括顯示接口，其通過串行擴展端口與數(shù)字信號處理器連接。
[0009]進一步地，還包括ID身份識別器，其通過串行擴展端口與數(shù)字信號處理器連接，其用于存儲自身ID身份信息，及識別CAN總線中包含自身ID身份信息的數(shù)據(jù)包。
[0010]進一步地，還包括市話通話模塊，其與數(shù)字信號處理器連接。
[0011]進一步地，所述音頻處理器包括依次串聯(lián)連接的電阻R40、可調電阻VRl和電阻R47,所述電阻R47接地；還包括與可調電阻VRl調節(jié)端連接的隔離耦合電容ES，同向輸入端通過電阻R41、電容ElO串聯(lián)接地、反向輸入端與隔離耦合電容E8連接、輸出端通過電容Ell輸出至喇叭的運算放大器TDA2030 ;所述運算放大器TDA2030的同向輸入端與輸出端之間還設有電阻R51 ;還包括偏置電路，其包括串聯(lián)的電阻R48、電阻R49，串聯(lián)的電阻R50、電容E9，所述電阻R48連接至12V電源，所述電阻R49、電容E9接地，所述電阻R50連接至運算放大器TDA2030的反向輸入端。
[0012]進一步地，所述CAN總線接口包括CAN收發(fā)器和共模扼流圈LF4，所述共模扼流圈LF4分別連接至所述CAN收發(fā)器的CANL端和CANH端，還包括并聯(lián)在接地端和CANL端的瞬態(tài)抑制二極管T3和電容C40，包括并聯(lián)在接地端和CANH端的瞬態(tài)抑制二極管T4和電容C41。
[0013]進一步地，所述電源回路包括穩(wěn)壓器，濾波電路和限流電路；所述限流電路包依次串聯(lián)的電阻RN1、保險絲Fl和二極管Dl ;所述濾波電路包括共模扼流圈LF1，并聯(lián)在共模扼流圈LFl —端的電容C13、并聯(lián)在共模扼流圈LFl另一端的電容El和電容C14 ;所述限流電路接入到共模扼流圈LFl的正接入極，穩(wěn)壓器與共模扼流圈LFl連接且接入24V電源。
[0014]一種電梯數(shù)字語音通訊方法，包括以下步驟:第一電梯數(shù)字語音通訊裝置接收語音模擬信號，轉換語音模擬信號為數(shù)字信號；數(shù)字信號通過編碼后與電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼合并成完整的電梯管理數(shù)據(jù)包；所述電梯管理數(shù)據(jù)包通過CAN總線傳輸至監(jiān)控主機或第二電梯數(shù)字語音通訊裝置；所述監(jiān)控主機或第二電梯數(shù)字語音通訊裝置分解所述電梯管理數(shù)據(jù)包為數(shù)字音頻編碼和電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼；解碼所述數(shù)字音頻編碼為數(shù)字信號；轉換所述數(shù)字信號為語音模擬信號，放大并輸出所述語音模擬信號。
[0015]進一步地，所述解碼所述數(shù)字音頻編碼為數(shù)字信號的同時，還包括解碼所述電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼，獲得包括其所屬的電梯身份信息、電梯運行狀態(tài)信息、故障情況信息或端口信息中的一種或多種信息，所述一種或多種信息通過顯示屏顯示。
[0016]更進一步地，解碼所述電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼之前，先解碼所述電梯身份信息，判斷所述電梯身份信息是否為需要對話的電梯數(shù)字語音通訊裝置，若是，繼續(xù)完成解碼；若否，停止解碼。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]本發(fā)明公開了一種基于CAN通訊的電梯數(shù)字語音通訊裝置及通訊方法，該裝置采用控制器局域網(wǎng)通訊協(xié)議，把音頻信號轉換為數(shù)字信號，通過CAN總線傳輸至遠端，在遠端通過解碼、DA轉換等手段對數(shù)據(jù)還原。該通訊方法實現(xiàn)多信號同時實現(xiàn)無干擾、無損耗傳輸，提高總線利用率并能適應不同協(xié)議。本發(fā)明的共享了電梯系統(tǒng)的通訊總線作為通訊線路，解決了重復架設通訊線帶來的布線成本高、電梯對講系統(tǒng)通話質量受干擾等問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是現(xiàn)有電梯對講系統(tǒng)的連接示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明電梯對講系統(tǒng)的連接示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明電梯數(shù)字語音通訊裝置的結構框圖；
[0022]圖4是本發(fā)明電梯數(shù)字語音通訊裝置的音頻放大器的電路圖；
[0023]圖5是本發(fā)明電梯數(shù)字語音通訊裝置的CAN總線接口的電路圖；
[0024]圖6是本發(fā)明電梯數(shù)字語音通訊裝置的電源回路的電路圖；
[0025]圖7是本發(fā)明電梯數(shù)字語音通訊裝置的通訊方法的步驟流程圖。

【具體實施方式】
[0026]下面結合具體實施例，對本發(fā)明做進一步說明:
[0027]如圖2所示，本實施例的電梯數(shù)字語音通訊裝置分別位于監(jiān)控中心、電梯機房、電梯轎廂、電梯轎頂和底坑。通過內部參數(shù)設置各個電梯數(shù)字語音通訊裝置的編碼地址就可以實現(xiàn)各個梯數(shù)字語音通訊裝置之間的通訊。
[0028]如圖3所示，本實施例的電梯數(shù)字語音通訊裝置用于連接至CAN總線，通過CAN總線與監(jiān)控主機通訊連接。其包括依次連接的音頻輸入器1、音頻處理器2、音頻編碼器3、數(shù)字信號處理器4、音頻譯碼器5、音頻放大器6和音頻輸出器7，還包括CAN總線接口 8以及為整個電梯數(shù)字語音通訊裝置提供電力的電源回路9。圖3中電源回路9與各個器件之間的連接關系不再畫出，并不代表本實施例的電源回路不與任何器件連接。數(shù)字信號處理器4與CAN總線接口 8連接，通過CAN總線接口 8與CAN總線連接。
[0029]此外，本實施例的電梯數(shù)字語音通訊裝置還包括顯示接口 11和ID身份識別器12，顯示接口 11通過串行擴展端口 10與數(shù)字信號處理器4連接。ID身份識別器12通過串行擴展端口與數(shù)字信號處理器連接，用于存儲自身ID身份信息，及識別CAN總線中包含自身ID身份信息的數(shù)據(jù)包，即每臺電梯數(shù)字語音通訊裝置的編碼地址，通過編碼地址可以實現(xiàn)各臺電梯數(shù)字語音通訊裝置之間的通訊。
[0030]進一步地，還包括市話通話模塊13，其與數(shù)字信號處理器連接。通過市話通話模塊，可以實現(xiàn)電梯數(shù)字語音通訊裝置的市話通話功能，實現(xiàn)一機多用，節(jié)省成本。
[0031]如圖4所示，本發(fā)明電梯數(shù)字語音通訊裝置的音頻放大器的電路圖的工作原理是:音頻信號從電阻R40輸入，通過電阻VRl調節(jié)音頻輸入量送至隔離耦合電容ES前端，隔離耦合電容ES把音頻信號分離出交流分量送至運算放大器TDA2030反相輸入端，由運算放大器TDA2030把微弱的音頻信號放大，經(jīng)過輸出隔離耦合電容Ell最終輸出至喇叭。電源A12V與電阻R48、電阻R49、電阻R50、電容E9組成偏置電路，其能保證運算放大器TDA2030工作于放大區(qū)，確保音頻放大不會產(chǎn)生失真。電阻R51為負反饋電阻，能使放大電路的靜態(tài)工作點保持穩(wěn)定。
[0032]如圖5所示，本發(fā)明電梯數(shù)字語音通訊裝置的CAN總線接口的電路圖工作原理是串行數(shù)據(jù)從共模扼流圈LF4的前端輸入，通過共模扼流圈LF4進入CAN收發(fā)器PCA82C250的6、7腳，從CAN收發(fā)器的1、4腳引出至CPU。共模扼流圈抑制了干擾，保證輸入收發(fā)器的數(shù)據(jù)干凈。瞬態(tài)抑制二極管T3、T4有效防止因雷擊及浪涌導致的功能模塊失效。
[0033]如圖6所示，本發(fā)明電梯數(shù)字語音通訊裝置的電源回路的電路圖的24V電源取至電梯控制電源。通過電阻RN1、保險絲F1、二極管Dl組成的限流電路。通過電容C13、共模扼流圈LFl、電容E1、電容C14組成的濾波電路進入到穩(wěn)壓器LM2575，從穩(wěn)壓器的2腳輸出5V。二極管Dl可以有效防止因為輸入電源反接而導致的器件損壞。輸入輸出端的濾波電路能夠保證輸入電源的純凈度和得到更穩(wěn)定的輸出電源。
[0034]如圖7所示，本發(fā)明電梯數(shù)字語音通訊裝置的通訊方法包括以下步驟:
[0035]S10:第一電梯數(shù)字語音通訊裝置接收語音模擬信號，轉換語音模擬信號為數(shù)字信號。
[0036]使用者通過第一電梯數(shù)字通訊裝置的麥克風輸入聲音，聲音信號通過音頻處理器進行語音處理為數(shù)字信號。
[0037]S20:數(shù)字信號通過編碼后與電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼合并成完整的電梯管理數(shù)據(jù)包。
[0038]音頻編碼器將數(shù)字信號進行語音編碼后進入數(shù)字信號處理器。數(shù)字信號處理器將電梯的身份信息、信號狀態(tài)信息、運行狀態(tài)信息等一種或多種信息通過編碼組成一組信息代碼。該信息代碼與完成語音編碼的數(shù)字信號合并成完整的電梯管理數(shù)據(jù)包。
[0039]S30:電梯管理數(shù)據(jù)包通過CAN總線傳輸至監(jiān)控主機或第二電梯數(shù)字語音通訊裝置。
[0040]通過CAN總線接口把電梯管理數(shù)據(jù)包送至CAN總線上。連接在CAN總線上的監(jiān)控主機或第二電梯數(shù)字語音通訊裝置的CAN總線接口從CAN總線上獲取了該電梯管理數(shù)據(jù)包。
[0041]S40:監(jiān)控主機或第二電梯數(shù)字語音通訊裝置分解所述電梯管理數(shù)據(jù)包為數(shù)字音頻編碼和電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼。
[0042]監(jiān)控主機或第二電梯數(shù)字語音通訊裝置將電梯管理數(shù)據(jù)包分解為數(shù)字音頻編碼和電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼，供其它功能模塊分析使用。
[0043]S50:解碼所述數(shù)字音頻編碼為數(shù)字信號。
[0044]監(jiān)控主機或第二電梯數(shù)字語音通訊裝置的數(shù)字信號處理器負責解碼，把數(shù)字音頻編碼和電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼還原成相應的音頻信號編碼、電梯身份信息、信號狀態(tài)信息、運行狀態(tài)信息，這些還原后的信息分別由各自的功能電路獲取。在獲得電梯身份信息后判斷所述電梯身份信息是否為需要對話的電梯數(shù)字語音通訊裝置，若是，繼續(xù)完成解碼；若否，停止解碼。通過判斷電梯身份信息可以得知是否是需要通訊的電梯數(shù)字語音通訊裝置，防止通訊錯誤。
[0045]S60:轉換所述數(shù)字信號為語音模擬信號，放大并輸出所述語音模擬信號。
[0046]音頻信號編碼進入音頻譯碼器解碼還原成模擬信號，模擬信號通過音頻放大器放大后由音頻輸出器播放。而電梯身份信息、信號狀態(tài)信息、運行狀態(tài)信息則由數(shù)字信號處理器判斷、分析，根據(jù)分析的結果通過連接顯示接口的顯示器顯示。
[0047]語音數(shù)據(jù)發(fā)出:使用多帶激勵AMBE壓縮編碼技術的音頻編碼器、使用小陣列麥克風技術的語音處理芯片的音頻處理器和數(shù)字信號處理器共同組成實現(xiàn)聲音壓縮編碼、解碼、回音控制的電路。語音信號從麥克風輸入傳輸至音頻處理器2,將麥克風的模擬信號轉換成數(shù)字信號。數(shù)字信號通過音頻編碼器按照特定的規(guī)則編碼儲存在數(shù)字信號處理器4的緩存空間內。數(shù)字信號處理器通過算法把數(shù)字音頻編碼與電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼合并成完整的電梯管理數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包通過CAN總線接口傳送數(shù)據(jù)至CAN總線。
[0048]語音數(shù)據(jù)接收:遠端的語音數(shù)據(jù)通過CAN總線經(jīng)其它電梯數(shù)字語音通訊裝置的CAN總線接口輸入到數(shù)字信號處理器4。數(shù)字信號處理器4分解出遠端的數(shù)字音頻編碼和電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼。把數(shù)字音頻編碼儲存在數(shù)字信號處理器4的緩存空間內。音頻譯碼器5從該空間提取數(shù)字音頻編碼翻譯成原始編碼并還原為模擬信號送到音頻放大器6，經(jīng)放大后的音頻信號最終由音頻輸出器8輸出。如不屬于本裝置處理的數(shù)據(jù)則為忽略數(shù)據(jù)信息，本裝置不處理。
[0049]數(shù)據(jù)檢測:數(shù)字信號處理器4分解出的電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼，數(shù)字信號處理器4會再進一步對其進行分析，判斷數(shù)據(jù)包所屬的電梯ID、電梯運行狀態(tài)、故障情況、端口信息。數(shù)字信號處理器4把信息轉換成對應的顯示代碼并控制串行擴展端口 10驅動通過顯示接口 11驅動顯示器把信息顯示出來。
[0050]數(shù)據(jù)辨別:通過ID身份識別器為本地CAN通訊的電梯數(shù)字語音通訊裝置設置一個本地唯一的身份ID，此ID包含在其它電梯數(shù)字語音通訊裝置編碼的數(shù)據(jù)包中。當?shù)谝浑娞輸?shù)字語音通訊裝置需要和第二個電梯數(shù)字語音通訊裝置通訊時，第一電梯數(shù)字語音通訊裝置將包含自身ID以及需要通訊的ID在編碼數(shù)據(jù)包中。第二電梯數(shù)字語音通訊裝置的數(shù)字信號處理器判斷所接收編碼數(shù)據(jù)包是否屬于其需要處理，如需要處理則執(zhí)行相應處理；若判斷出數(shù)據(jù)包并不屬于其處理的數(shù)據(jù)包則放棄所接收的數(shù)據(jù)，避免了數(shù)據(jù)接收的混亂。
[0051]通過中繼器可方便對不同電梯上的五方通話系統(tǒng)進行組網(wǎng)，且參與組網(wǎng)的的電梯數(shù)量不受限制，參與組網(wǎng)的電梯或監(jiān)控中心直線距離可達I公里。
[0052]本實施例的電梯數(shù)字語音通訊裝置具有接線簡單方便的特點，靈活的組網(wǎng)的優(yōu)點。同樣的電梯數(shù)字語音通訊裝置通過設置不同的通訊地址可分別放置于監(jiān)控室、電梯機房、電梯轎廂、電梯轎頂及底坑以便組成電梯五方通話系統(tǒng)，解決了重復架設通訊線帶來的布線成本高、電梯對講系統(tǒng)通話質量受干擾等問題。
[0053]以上所述僅為解釋本發(fā)明之較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上之限制。凡在相同之發(fā)明精神下所作有關本發(fā)明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發(fā)明意圖保護之范疇。
【權利要求】
1.一種電梯數(shù)字語音通訊裝置，其特征在于，用于連接至CAN總線，通過CAN總線與監(jiān)控主機或另一臺電梯數(shù)字語音通訊裝置通訊連接，包括依次連接的音頻輸入器、音頻處理器、音頻編碼器、數(shù)字信號處理器、音頻譯碼器、音頻放大器和音頻輸出器，還包括CAN總線接口以及為電梯數(shù)字語音通訊裝置提供電力的電源回路，所述數(shù)字信號處理器與所述CAN總線接口連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的電梯數(shù)字語音通訊裝置，其特征在于:還包括顯示接口，其通過串行擴展端口與數(shù)字信號處理器連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電梯數(shù)字語音通訊裝置，其特征在于:還包括ID身份識別器，其通過串行擴展端口與數(shù)字信號處理器連接，其用于存儲自身ID身份信息，及識別CAN總線中包含自身ID身份信息的數(shù)據(jù)包。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的電梯數(shù)字語音通訊裝置，其特征在于:還包括市話通話模塊，其與數(shù)字信號處理器連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的電梯數(shù)字語音通訊裝置，其特征在于:所述音頻處理器包括 依次串聯(lián)連接的電阻R40、可調電阻VRl和電阻R47，所述電阻R47接地； 還包括與可調電阻VRl調節(jié)端連接的隔離耦合電容ES，同向輸入端通過電阻R41、電容E1串聯(lián)接地、反向輸入端與隔離耦合電容E8連接、輸出端通過電容E11輸出至喇叭的運算放大器TDA2030 ;所述運算放大器TDA2030的同向輸入端與輸出端之間還設有電阻R51 ；還包括偏置電路，其包括串聯(lián)的電阻R48、電阻R49，串聯(lián)的電阻R50、電容E9，所述電阻R48連接至12V電源，所述電阻R49、電容E9接地，所述電阻R50連接至運算放大器TDA2030的反向輸入端。
6.根據(jù)權利要求1所述的電梯數(shù)字語音通訊裝置，其特征在于:所述CAN總線接口包括CAN收發(fā)器和共模扼流圈LF4，所述共模扼流圈LF4分別連接至所述CAN收發(fā)器的CANL端和CANH端，還包括并聯(lián)在接地端和CANL端的瞬態(tài)抑制二極管T3和電容C40，包括并聯(lián)在接地端和CANH端的瞬態(tài)抑制二極管T4和電容C41。
7.根據(jù)權利要求1所述的電梯數(shù)字語音通訊裝置，其特征在于:所述電源回路包括穩(wěn)壓器，濾波電路和限流電路； 所述限流電路包依次串聯(lián)的電阻RN1、保險絲Fl和二極管Dl ； 所述濾波電路包括共模扼流圈LF1，并聯(lián)在共模扼流圈LFl —端的電容C13、并聯(lián)在共模扼流圈LFl另一端的電容El和電容C14 ； 所述限流電路接入到共模扼流圈LFl的正接入極，穩(wěn)壓器與共模扼流圈LFl連接且接入24V電源。
8.一種電梯數(shù)字語音通訊方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一電梯數(shù)字語音通訊裝置接收語音模擬信號，轉換語音模擬信號為數(shù)字信號； 數(shù)字信號通過編碼后與電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼合并成完整的電梯管理數(shù)據(jù)包； 所述電梯管理數(shù)據(jù)包通過CAN總線傳輸至監(jiān)控主機或第二電梯數(shù)字語音通訊裝置；所述監(jiān)控主機或第二電梯數(shù)字語音通訊裝置分解所述電梯管理數(shù)據(jù)包為數(shù)字音頻編碼和電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼； 解碼所述數(shù)字音頻編碼為數(shù)字信號； 轉換所述數(shù)字信號為語音模擬信號，放大并輸出所述語音模擬信號。
9.根據(jù)權利要求8所述的電梯數(shù)字語音通訊方法，其特征在于，所述解碼所述數(shù)字音頻編碼為數(shù)字信號的同時，還包括解碼所述電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼，獲得包括其所屬的電梯身份信息、電梯運行狀態(tài)信息、故障情況信息或端口信息中的一種或多種信息，所述一種或多種信息通過顯示屏顯示。
10.根據(jù)權利要求9所述的電梯數(shù)字語音通訊方法，其特征在于，解碼所述電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼之前，先解碼所述電梯身份信息，判斷所述電梯身份信息是否為需要對話的電梯數(shù)字語音通訊裝置，若是，繼續(xù)完成解碼；若否，停止解碼。
【文檔編號】H04Q5/24GK104410759SQ201410649978
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權日:2014年11月14日
【發(fā)明者】何志強 申請人:廣州廣日電梯工業(yè)有限公司