電梯自動(dòng)語音報(bào)站系統(tǒng)

【摘要】：本文主要闡述了電梯自動(dòng)語音報(bào)站系統(tǒng)的原理及硬件的實(shí)現(xiàn)方法。該設(shè)計(jì)將錄放時(shí)間達(dá)8分鐘的語音芯片ISD4004與AT89S52單片機(jī)結(jié)合構(gòu)成報(bào)站系統(tǒng)。并給出了該系統(tǒng)的工作原理及其硬件電路。本設(shè)計(jì)整個(gè)電路系統(tǒng)主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分：硬件電路主要包括LED液晶顯示電路、報(bào)站電路、電源電路和控制電路幾部分，本設(shè)計(jì)所采用的主控制器是AT89S52單片機(jī)，相應(yīng)的控制功能由匯編語言編寫；軟件部分包括電子時(shí)鐘顯示程序設(shè)計(jì)，自動(dòng)報(bào)站程序及控制程序。

【關(guān)鍵詞】：單片機(jī)AT89S52；自動(dòng)報(bào)站；語音芯片；ISD4004

1.引言

目前大部分電梯廠家生產(chǎn)的電梯都未配置自動(dòng)語音報(bào)站系統(tǒng)，因此，開發(fā)一種可適用于所有型號(hào)電梯的、可隨意錄制、自動(dòng)播放的通用型電梯自動(dòng)語音報(bào)站系統(tǒng)是十分必要的。它能很簡潔的讓人知道電梯到達(dá)的層數(shù)，還能方便一些盲人和站在電梯最里面的乘客，方便每一個(gè)乘客。以適應(yīng)各種對(duì)服務(wù)要求比較高的電梯。

2.系統(tǒng)總體方案

2.1 整個(gè)系統(tǒng)功能概述

該系統(tǒng)實(shí)物主要由語音芯片ISD4004與單片機(jī)AT89S52構(gòu)成，主要實(shí)現(xiàn)語音的分段錄放、電梯到達(dá)所在樓層的報(bào)站及判斷所要到達(dá)的樓層，并顯示當(dāng)天時(shí)間與溫度。系統(tǒng)采用LED顯示及蜂鳴器做為提醒裝置。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示，播報(bào)所在的樓層，到達(dá)樓層的信號(hào)鎖存，重置復(fù)位等功能。

2.2 系統(tǒng)工作原理

紅外探測(cè)器分為紅外發(fā)射器和紅外接收器，紅外發(fā)射器與接收器之間的區(qū)域稱為布防區(qū)域。利用紅外發(fā)射器發(fā)射紅外線，紅外接收器接收此紅外線并將其放大形成高電平信號(hào)。有人或物進(jìn)入布防區(qū)域擋住紅外光時(shí)，接收管沒有接收到紅外信號(hào)，接收管輸出低電平信號(hào)，同時(shí)將這個(gè)電平信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行控制。正常時(shí)，LED顯示電路顯示時(shí)間；當(dāng)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)時(shí)即接收管沒有接收到紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線時(shí)，單片機(jī)利用程序通過喇叭報(bào)警，LED顯示錯(cuò)誤代碼8888，當(dāng)報(bào)警取消時(shí)即當(dāng)紅外接收管又接收到紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線時(shí)，LED顯示電路顯示報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)間。最后可利用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重置。整個(gè)系統(tǒng)的框圖如圖1所示。

3.系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)

3.1 AT89S52外圍電路

3.1.1電源電路

單片機(jī)正常工作需要+5v電壓，本次畢設(shè)選擇的是LM2576單片式開關(guān)穩(wěn)壓器，利用單片式開關(guān)穩(wěn)壓器LM2576-ADJ 構(gòu)成Buck 變換器，不穩(wěn)定直流電壓仍采用線性電源方法獲得，輸出直流電壓既保持了線性電源寬范圍連續(xù)可調(diào)的特點(diǎn)，又具有開關(guān)電源高效率的優(yōu)點(diǎn)，電路簡單，實(shí)用性強(qiáng)。

LM2576-ADJ美國N S公司生產(chǎn)的單片降壓式開關(guān)穩(wěn)壓器，由振蕩器、取樣放大器、比較器、P WM調(diào)制器、功率開關(guān)等部分組成。采用TO-220 封裝，僅5只管腳， 外形和塑封晶體管差不多。

LM2576-ADJ是輸出電壓可調(diào)型，其技術(shù)參數(shù)為： 輸人電壓3.5--40V ； 輸出電壓1.23-37V；輸出電流3A；振蕩器固定頻率52KH z；TL關(guān)閉能力及低功率備用狀態(tài)；具有熱關(guān)閉和限流保護(hù)功能。交流電經(jīng)電源變壓器隔離降壓再經(jīng)橋式整流濾波后，加到LM2576-ADJ 輸人端1腳。穩(wěn)壓器控制端4 腳接于電位器W和電阻R組成的分壓電路上，改變W即可改變分壓比，就能調(diào)節(jié)其輸出電壓大小。V.=UREF（ 1 + W/R ），其中Uee；為穩(wěn)壓器取樣電路基準(zhǔn)電壓，為1.23 V。C1、C2為輸人端濾波電容，C3 、C4輸出端濾波電容。

3.1.2 晶振電路

單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須給它提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)才能正常工作。系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)單片機(jī)內(nèi)部各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)，為各種指令的執(zhí)行提供時(shí)鐘節(jié)拍。通常單片機(jī)可通過內(nèi)部振蕩或外部振蕩兩種方式得到系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)。

AT89S52單片機(jī)最大支持20MHZ晶振，本系統(tǒng)采用的是11.592MHZ的晶振，電容采用30PF的陶瓷電容。系統(tǒng)晶振電路如圖2所示。

3.1.3 按鍵模塊

在單片機(jī)運(yùn)用的系統(tǒng)中，按鍵是一種常開型按鈕開關(guān)，常態(tài)時(shí)按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，按下鍵時(shí)它們才閉合。在一般的單片機(jī)系統(tǒng)中，大多采用非編碼鍵盤。矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它有用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為行列線組成鍵盤。在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個(gè)數(shù)是4×4個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。4×4矩陣鍵盤的編程方法。先讀取鍵盤的狀態(tài)，得到按鍵的特征編碼。先從P1口的高四位輸出低電平，低四位輸出高電平，從P1口的低四位讀取鍵盤狀態(tài)。在從P1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從P1口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。將兩次讀取結(jié)果組合起來就可以得到按鍵的得到當(dāng)前按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個(gè)按鍵的特征編碼。

3.2 語音芯片的采用

ISD4004語音芯片與普通的錄音/重放芯片相比，首先記錄聲音沒有段長度限制，并且聲音記錄不需要A/D轉(zhuǎn)換和壓縮。其次，無需電源可保存數(shù)據(jù)長達(dá)100年，重復(fù)記錄10000次以上。此外，ISD4004具有記錄時(shí)間長的優(yōu)點(diǎn)。ISD4004系列工作電壓3V，單片錄放時(shí)間8至16分鐘，音質(zhì)好，適用于移動(dòng)電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。采樣頻率可為 4.0，5.3，6.4，8.0kHz，頻率越低，錄放時(shí)間越長，而音質(zhì)則有所下降，片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存 100 年（典型值），反復(fù)錄音 10 萬次。

4.結(jié)論

本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心部件，結(jié)合專用的語音處理芯片ISD4004設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)并且增加了LCD液晶顯示模塊12864，結(jié)合軟件實(shí)現(xiàn)了簡單的電梯語音報(bào)站功能.在理論上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有一定了解的情況下，進(jìn)行了系統(tǒng)硬件的電路的設(shè)計(jì)，并利用各方面的資料，發(fā)揮自己所學(xué)的特長。設(shè)計(jì)出了電梯語音自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的基本方案，并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能。

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作者簡介：張婷婷（1988.10—），女，江西吉安人，講師，單位：江西工程學(xué)院，研究方向：電氣技術(shù)教育。