智能語音IC卡燃?xì)獗淼拈_發(fā)

摘 要

摘要：智能語音IC卡燃?xì)獗硎窃趥鹘y(tǒng)IC卡燃?xì)獗淼幕A(chǔ)上，通過增加智能語音芯片來實(shí)現(xiàn)燃?xì)獗韺?duì)用戶操作全過程的語音提示，進(jìn)行燃?xì)獗矶喾N狀態(tài)提示，使用戶了解燃?xì)獗淼倪\(yùn)行狀態(tài)，減少操
摘要：智能語音IC卡燃?xì)獗硎窃趥鹘y(tǒng)IC卡燃?xì)獗淼幕A(chǔ)上，通過增加智能語音芯片來實(shí)現(xiàn)燃?xì)獗韺?duì)用戶操作全過程的語音提示，進(jìn)行燃?xì)獗矶喾N狀態(tài)提示，使用戶了解燃?xì)獗淼倪\(yùn)行狀態(tài)，減少操作的盲目性，從而減少報(bào)修量，降低燃?xì)夤镜倪\(yùn)營成本。介紹了智能語音IC卡燃?xì)獗淼墓δ芴攸c(diǎn)、工作原理、成本、能耗及可靠性。
關(guān)鍵詞：智能語音燃?xì)獗恚徽Z音芯片；功能；成本；能耗；可靠性
Development of Intelligent Voice IC Gas Meter
YAO Jin-long，YANG Xiao-guang，YANG Zheng
Abstract：Based on the conventional IC gas meter，by adding the intelligent voice chip，the intelligent voice IC gas meter can give the voice prompt for the user during the whole manipulating and provide the voice prompt about many status of gas meter，which can make the users to know the current running status of gas meter and reduce incorrect manipulatin9，thus reducing the maintenance work and the operation cost of gas company.The function characteristics，working principle，fabrication cost，energy consumption and reliability of the intelligent voice IC gas meter are introduced.
Key words：intelligent voice gas meter；voice chip；function；fabrication cost；energy consumption；reliability
    當(dāng)前，數(shù)碼語音技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種時(shí)尚化、智能化、人性化的技術(shù)，應(yīng)用在工業(yè)、交通、軍事、安全保衛(wèi)、教育、娛樂、體育、通信、廣告、旅游、休閑等各個(gè)領(lǐng)域。如果廚房里的燃?xì)獗砟軐?shí)現(xiàn)“自己開口說話”，就會(huì)使產(chǎn)品更加人性化、智能化。
1 概述
    智能語音IC卡燃?xì)獗硎窃趥鹘y(tǒng)家用IC卡膜式燃?xì)獗淼幕A(chǔ)上，通過增加智能語音芯片來實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶操作全過程的語音提示，從而指導(dǎo)用戶完成購氣、輸氣、換電池等常規(guī)操作，并對(duì)不正確的操作給予提示。這樣，既方便了用戶對(duì)燃?xì)獗淼氖褂?，又減少了由于用戶不了解燃?xì)獗韴?bào)警功能及使用方法，誤認(rèn)為燃?xì)獗頁p壞而產(chǎn)生的報(bào)修量。據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，目前尚無其他IC卡燃?xì)獗韽S家生產(chǎn)的燃?xì)獗砭哂姓Z音提示功能，如能率先研制出智能語音IC卡燃?xì)獗?，必然有很?qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭力。
2 功能特點(diǎn)
    燃?xì)夤镜目头藛T經(jīng)常聽到群眾說：我家燃?xì)獗頌槭裁纯傔^一會(huì)“嘀”一聲呢(氣量不足報(bào)警)？我家的燃?xì)獗聿贿^氣了，還老“嘀、嘀”地叫，是怎么回事(電池電量低報(bào)警)？我家表怎么輸不進(jìn)氣(卡插反或插錯(cuò)卡)？IC卡插卡時(shí)該朝哪面插呀？我插卡輸氣后，什么時(shí)候能拔卡呀？我明明出門時(shí)剛插過卡，怎么說我沒插卡呢(用戶購氣前需向燃?xì)獗韮?nèi)正確插卡后再購氣)？這些問題不僅困擾著燃?xì)庥脩簦医o燃?xì)夤驹黾雍芏喙ぷ髁?。盡管燃?xì)夤緦?duì)IC卡燃?xì)獗砉δ芗笆褂梅椒ㄟM(jìn)行了大量的宣傳，而且用戶手中均持有使用說明書，但燃?xì)庥脩粑幕讲灰?，很多人根本不去看說明書，對(duì)IC卡燃?xì)獗淼?ldquo;嘀”聲報(bào)警提示不理解，對(duì)插卡方向不清楚，對(duì)插卡是否成功不清楚，從而造成用戶的誤操作及用戶的誤報(bào)修。不但給燃?xì)夤驹黾恿诉\(yùn)營成本，而且容易使用戶對(duì)燃?xì)夤井a(chǎn)生不滿，損害燃?xì)夤驹谟脩糁械男蜗蟆Ｓ辛酥悄苷Z音燃?xì)獗?，以上問題就可迎刃而解了。以下介紹智能語音燃?xì)獗淼恼Z音提示報(bào)警功能。
   ① 安裝電池提示
   如果用戶將電池正確裝入燃?xì)獗碇校Z音提示“系統(tǒng)啟動(dòng)中”，表示用戶已經(jīng)正確裝入電池；否則，沒有語音提示，用戶便可知道電池安裝不正確。
   ② 閥門狀態(tài)提示
   燃?xì)獗碚?dòng)時(shí)如果表內(nèi)有剩余氣量，系統(tǒng)提示“閥門打開”，同時(shí)閥門開啟，用戶可正常用氣；如表內(nèi)沒有氣量，系統(tǒng)提示“氣量用盡，清輸氣”，此時(shí)閥門關(guān)閉，不能用氣。這樣用戶可以了解燃?xì)獗黹y門的開關(guān)狀態(tài)，從而提示用戶是否該購氣。
   ③ 插卡提示
   用戶在插卡過程中，如果因?qū)C卡插反或插不到位等造成系統(tǒng)未能正確讀卡，則燃?xì)獗頃?huì)提示用戶“插卡錯(cuò)誤”，及時(shí)糾正插卡方式，實(shí)現(xiàn)正確插書。如果用戶所插的IC卡通過系統(tǒng)驗(yàn)證[1]，那么當(dāng)系統(tǒng)對(duì)IC卡讀寫操作完成后，系統(tǒng)提示“插卡正確，請(qǐng)拔卡”，表示插卡操作正確，同時(shí)提示用戶拔卡，避免用戶誤操作。
   ④ 強(qiáng)磁干擾提示
   燃?xì)獗硎褂眠^程中如果遇到強(qiáng)磁干擾，則閥門立即自動(dòng)關(guān)閉，并提示“外界干擾”。干擾消除后系統(tǒng)提示“干擾消除，請(qǐng)插卡開閥”，則用戶任意插卡后(正插卡、反插卡均可)，閥門打開，用戶可以正常用氣。
   ⑤ 氣量不足提示
   當(dāng)燃?xì)獗韮?nèi)剩余氣量小于報(bào)警限值時(shí)(居民用戶一般為2m3，工業(yè)用戶一般為100m3)，燃?xì)獗砻孔?個(gè)計(jì)數(shù)周期，系統(tǒng)提示“氣量不足，請(qǐng)輸氣”，提醒用戶及時(shí)購氣，以免造成用戶在用氣過程中氣量用盡關(guān)閥。
   ⑥ 氣量用盡報(bào)警
   如用戶沒有及時(shí)購氣，燃?xì)獗韮?nèi)氣量用盡時(shí)，燃?xì)獗韺㈤y門關(guān)閉，并提示“氣量用盡，請(qǐng)輸氣”，提示用戶停氣的原因，并且用戶每插卡1次(正插卡、反插號(hào)均可)，系統(tǒng)重復(fù)報(bào)1次。如果用戶所插卡內(nèi)氣量為0時(shí)，系統(tǒng)提示“卡內(nèi)氣量用盡，請(qǐng)購氣”，從而提示用戶購氣。
   ⑦ 電量不足提示
   當(dāng)燃?xì)獗韮?nèi)電池電量不足時(shí)，系統(tǒng)提示“電量不足，請(qǐng)換電池”，提醒用戶更換電池，避免用戶因不明白以往非語音燃?xì)獗頌槭裁匆恢卑l(fā)“嘀”聲而報(bào)修，或因不清楚不能用氣是因?yàn)殡姵貨]電關(guān)閥而報(bào)修。
   ⑧ 剩余氣量提示
   當(dāng)用戶按下燃?xì)獗砩系膱?bào)氣量專用按鈕時(shí)，系統(tǒng)提示“表內(nèi)剩余氣量為……方”，這樣用戶就不必去看燃?xì)獗硪壕э@示數(shù)字，從語音提示便可得知燃?xì)獗韮?nèi)還有多少剩余氣量，大概還能用多長時(shí)間，從而確定購氣時(shí)間。
3 工作原理及可靠性
    智能語音燃?xì)獗沓哂腥诵曰⒅悄芑奶攸c(diǎn)外，其結(jié)構(gòu)簡單、低功耗及低成本的特點(diǎn)使其更具優(yōu)勢(shì)。
3.1 工作原理
智能語音燃?xì)獗斫Y(jié)構(gòu)簡單，開發(fā)升級(jí)周期短。從硬件方面來說，只要在傳統(tǒng)的IC卡燃?xì)獗碇屑尤胝Z音芯片，便可驅(qū)動(dòng)小型揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)發(fā)聲；從軟件方面來說，只需在原有控制程序上增加百余條指令，并增加相應(yīng)的檢測(cè)位即可實(shí)現(xiàn)語音功能。語音芯片的控制方式一般有按鍵、并行和串行控制3種。由于按鍵控制不適用于自動(dòng)控制，并行控制占用微程序控制器(英文簡稱“MCU”)資源較多，故推薦采用串行控制方式。根據(jù)語音芯片型號(hào)的不同，采用串行控制方式僅占用3～5個(gè)MCU的I/0口，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)語音芯片逾100段發(fā)聲內(nèi)容的控制。典型串行控制電路見圖1。
 

    智能語音燃?xì)獗砜刂齐娐分饕呻娫垂芾黼娐?、采樣電路、液晶顯示電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、IC卡控制電路、閥門控制電路及報(bào)警電路組成MCU的外圍電路組成，這些電路由MCU進(jìn)行統(tǒng)一管理，協(xié)調(diào)各部分電路的工作。語音燃?xì)獗砭褪菍⒃瓐?bào)警電路部分去掉，用現(xiàn)報(bào)警電路替代，以實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警功能。
3.2 成本
    在智能語音燃?xì)獗黹_發(fā)階段和小批量試制階段可使用帶閃速存儲(chǔ)器的語音芯片，開發(fā)人員可以多次修改語音芯片的語音提示內(nèi)容，加上揚(yáng)聲器的成本，比普通IC卡燃?xì)獗沓杀驹黾蛹s20元/只。如果批量生產(chǎn)，則可使用掩模語音芯片，產(chǎn)品電路結(jié)構(gòu)、性能、音質(zhì)完全不變，而成本只有閃速存儲(chǔ)器語音芯片成本的25%左右。
3.3 能耗
    智能語音燃?xì)獗碚Z音一卷片在不發(fā)聲的情況下工作電流僅為1μA，幾乎可以忽略不計(jì)。雖然發(fā)聲時(shí)電流約50mA，但由于在燃?xì)獗碚Ｓ脷馄陂g，不需發(fā)聲，一直保持無聲的低功耗運(yùn)行狀態(tài)，只有在出現(xiàn)故障、電量不足、氣量不足或插卡輸氣等操作時(shí)才發(fā)聲，因此，增加語音系統(tǒng)在燃?xì)獗碚麄€(gè)使用壽命中，所消耗的電量很少。
3.4 可靠性
    經(jīng)對(duì)智能語音燃?xì)獗頂?shù)萬次發(fā)聲測(cè)試，其各項(xiàng)功能正常，發(fā)音內(nèi)容準(zhǔn)確無誤，說明語音系統(tǒng)具有較高的可靠性。由于語音芯片是IC卡燃?xì)獗淼妮o助裝置，一旦語音芯片出現(xiàn)故障，必須確保不會(huì)影響燃?xì)獗砥渌δ艿恼Ｊ褂?。語音燃?xì)獗韺?duì)語音芯片采用查詢控制方式，一旦語音芯片出現(xiàn)故障，MCU即對(duì)其不予理睬，不會(huì)影響其他程序的正常運(yùn)行。此外，對(duì)發(fā)聲系統(tǒng)采取獨(dú)立供電方式及在信號(hào)傳輸上進(jìn)行I/0口的硬件隔離，保證了在語音系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響燃?xì)獗碇骺刂齐娐返恼９ぷ?。?jīng)對(duì)語音芯片的若干破壞性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)思路的正確性。
4 結(jié)語
    智能語音IC卡燃?xì)獗頍o論在性能、成本、能耗及可靠性方面都已經(jīng)滿足了實(shí)際使用的需求。雖然在成本方面普通IC卡燃?xì)獗肀戎悄苷Z音IC卡燃?xì)獗硪鸵恍?，但比較兩者的性能，后者則具有更強(qiáng)的產(chǎn)品競(jìng)爭力。目前新奧燃?xì)庠O(shè)備有限公司研制的這種智能語音燃?xì)獗硪堰_(dá)到批量生產(chǎn)的水平，相信未來必將替代普通的IC卡燃?xì)獗恚M(jìn)入千家萬戶。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王有緒，許杰，李拉成.PIC系列單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000.
 
(本文作者：姚金龍 楊小光 楊錚 新奧燃?xì)庠O(shè)備有限公司 河北廊坊 065001)