基于單片機(jī)的智能電梯系統(tǒng)的設(shè)計與研究

汪 鑫，于 浩，張雨婷，成 龍，汪 青

（安徽新華學(xué)院 智能制造學(xué)院，安徽 合肥 230088）

0 引 言

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，高樓大廈成為了主要的住宅和辦公場所。電梯便成了人們生活中不可缺少的一部分，也給人們的生活和工作帶來了便利。但在疫情爆發(fā)之時，防止病毒的傳播成為了疫情防控的首要工作。因此，在乘坐電梯時，人們越來越注重與電梯減少接觸。

為此，本文設(shè)計了基于單片機(jī)的智能電梯系統(tǒng)，以單片機(jī)為核心，利用其語音識別功能，用語音控制代替人工按鍵，實現(xiàn)電梯的上下運行，克服了傳統(tǒng)電梯按鍵的局限性，實現(xiàn)無接觸式控制電梯運行。

1 系統(tǒng)整體組成

基于單片機(jī)的智能電梯系統(tǒng)的核心處理器為STC89C52單片機(jī)，系統(tǒng)的語音信號處理器采用LD3320語音控制芯片，語音控制芯片是將聲音轉(zhuǎn)化為電信號的裝置。系統(tǒng)通過語音控制的咪頭采集語音信號并進(jìn)行輸出，電梯的上下運行是利用四相五線步進(jìn)電機(jī)28BYJ-48控制，在OLED屏顯示模塊顯示電梯的層數(shù)，通過按鍵實現(xiàn)信號的輸入，把蜂鳴器作為報警模塊。總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 整體系統(tǒng)框圖

2 控制芯片及主要硬件電路設(shè)計

系統(tǒng)采用的是STC89C52單片機(jī)，用戶應(yīng)用程序空間為8 KB；片上集成512 B的RAM；采用ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無須專用編程器和專用仿真器；可通過總線擴(kuò)展應(yīng)用時不用增加上拉電阻，作為I/O口用時需要加上拉電阻。

智能電梯報警電路設(shè)計采用OLED顯示屏和蜂鳴器兩個元器件。OLED顯示屏顯示電梯停靠層數(shù)。通過蜂鳴器與獨立按鍵連接，當(dāng)報警按鍵被按下時，核心處理器收到指令，蜂鳴器響，顯示屏顯示電梯所在樓層。LD3320是非特定人的語音識別芯片，最多可以識別50條預(yù)先內(nèi)置的指令，分為三個模式：（1）普通模式：直接說話，模塊直接識別；（2）按鍵模式：按鍵觸發(fā)開始ASR進(jìn)程；（3）口令模式：需要一級喚醒詞。本系統(tǒng)采用口令模式，避免嘈雜環(huán)境下誤動作。

3 軟件設(shè)計

基于單片機(jī)的智能電梯控制系統(tǒng)由語音控制、OLED屏幕顯示、按鍵輸入、電機(jī)控制和應(yīng)急報警等模塊組成。在電梯運行時控制過程中的信號輸入分為語音信號輸入和按鍵控制輸入兩部分。

電梯內(nèi)、外的軟件流程如圖2所示。首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化；然后根據(jù)按鍵或語音指令判斷值（=目標(biāo)樓層-當(dāng)前樓層），根據(jù)值驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)；最終實現(xiàn)電梯的運行。

圖2 軟件流程

4 結(jié) 語

本文設(shè)計的基于單片機(jī)的智能電梯系統(tǒng)，其硬件主要由STC89C52單片機(jī)及步進(jìn)電機(jī)模塊、按鍵模塊、語音控制模塊、顯示電路模塊等組成。電梯的聲控設(shè)計一方面克服了傳統(tǒng)電梯按鍵的局限，實現(xiàn)無接觸式電梯運行，可以達(dá)到良好的無接觸、減少病毒傳播的效果；另一方面只需語音輸入即可控制電梯的上下運行，為有障礙人群乘坐電梯提供了極大的便利。對于本系統(tǒng)的功能，后期將做出進(jìn)一步調(diào)試，特別是語音控制和按鍵控制功能的實現(xiàn)尤為重要。