電梯自動語音報站系統

【摘要】：本文主要闡述了電梯自動語音報站系統的原理及硬件的實現方法。該設計將錄放時間達8分鐘的語音芯片ISD4004與AT89S52單片機結合構成報站系統。并給出了該系統的工作原理及其硬件電路。本設計整個電路系統主要包括硬件設計和軟件設計兩部分：硬件電路主要包括LED液晶顯示電路、報站電路、電源電路和控制電路幾部分，本設計所采用的主控制器是AT89S52單片機，相應的控制功能由匯編語言編寫；軟件部分包括電子時鐘顯示程序設計，自動報站程序及控制程序。

【關鍵詞】：單片機AT89S52；自動報站；語音芯片；ISD4004

1.引言

目前大部分電梯廠家生產的電梯都未配置自動語音報站系統，因此，開發一種可適用于所有型號電梯的、可隨意錄制、自動播放的通用型電梯自動語音報站系統是十分必要的。它能很簡潔的讓人知道電梯到達的層數，還能方便一些盲人和站在電梯最里面的乘客，方便每一個乘客。以適應各種對服務要求比較高的電梯。

2.系統總體方案

2.1 整個系統功能概述

該系統實物主要由語音芯片ISD4004與單片機AT89S52構成，主要實現語音的分段錄放、電梯到達所在樓層的報站及判斷所要到達的樓層，并顯示當天時間與溫度。系統采用LED顯示及蜂鳴器做為提醒裝置。利用單片機實現時間顯示，播報所在的樓層，到達樓層的信號鎖存，重置復位等功能。

2.2 系統工作原理

紅外探測器分為紅外發射器和紅外接收器，紅外發射器與接收器之間的區域稱為布防區域。利用紅外發射器發射紅外線，紅外接收器接收此紅外線并將其放大形成高電平信號。有人或物進入布防區域擋住紅外光時，接收管沒有接收到紅外信號，接收管輸出低電平信號，同時將這個電平信號送入單片機進行控制。正常時，LED顯示電路顯示時間；當產生報警信號時即接收管沒有接收到紅外發射管發射的紅外線時，單片機利用程序通過喇叭報警，LED顯示錯誤代碼8888，當報警取消時即當紅外接收管又接收到紅外發射管發射的紅外線時，LED顯示電路顯示報警信號產生的時間。最后可利用單片機對系統進行重置。整個系統的框圖如圖1所示。

3.系統整體硬件設計

3.1 AT89S52外圍電路

3.1.1電源電路

單片機正常工作需要+5v電壓，本次畢設選擇的是LM2576單片式開關穩壓器，利用單片式開關穩壓器LM2576-ADJ 構成Buck 變換器，不穩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可調的特點，又具有開關電源高效率的優點，電路簡單，實用性強。

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

LM2576-ADJ是輸出電壓可調型，其技術參數為： 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關閉能力及低功率備用狀態；具有熱關閉和限流保護功能。交流電經電源變壓器隔離降壓再經橋式整流濾波后，加到LM2576-ADJ 輸人端1腳。穩壓器控制端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，就能調節其輸出電壓大小。V.=UREF（ 1 + W/R ），其中Uee；為穩壓器取樣電路基準電壓，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

單片機是一種時序電路，必須給它提供時鐘脈沖信號才能正常工作。系統時鐘信號時單片機內部各種操作的時間基準，為各種指令的執行提供時鐘節拍。通常單片機可通過內部振蕩或外部振蕩兩種方式得到系統的時鐘信號。

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

3.1.3 按鍵模塊

在單片機運用的系統中，按鍵是一種常開型按鈕開關，常態時按鍵的兩個觸點處于斷開狀態，按下鍵時它們才閉合。在一般的單片機系統中，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交叉點上，設置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數是4×4個。這種行列式鍵盤結構能夠有效地提高單片機系統中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，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。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。將兩次讀取結果組合起來就可以得到按鍵的得到當前按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個按鍵的特征編碼。

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轉換和壓縮。其次，無需電源可保存數據長達100年，重復記錄10000次以上。此外，ISD4004具有記錄時間長的優點。ISD4004系列工作電壓3V，單片錄放時間8至16分鐘，音質好，適用于移動電話及其他便攜式電子產品中。芯片采用多電平直接模擬量存儲技術，每個采樣值直接存貯在片內閃爍存貯器中，因此能夠非常真實、自然地再現語音、音樂、音調和效果聲，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，錄放時間越長，而音質則有所下降，片內信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存 100 年（典型值），反復錄音 10 萬次。

4.結論

本系統以AT89S52單片機為核心部件，結合專用的語音處理芯片ISD4004設計實現并且增加了LCD液晶顯示模塊12864，結合軟件實現了簡單的電梯語音報站功能.在理論上對整個系統有一定了解的情況下，進行了系統硬件的電路的設計，并利用各方面的資料，發揮自己所學的特長。設計出了電梯語音自動報站系統的基本方案，并實現了系統功能。

參考文獻：

[1]孟少凱，張存榮等編著.電梯技術與工程實務[M].中國宇航出版社，2008：35-51.

[2]吳金戌，沈慶陽.8051單片機實踐與應用[M].北京：清華大學出版社，2007：26-38.

[3]羅初東等.現代實用電子技術手冊[M].廣州：廣州科技出版社，2009：67-80.

[4]何小艇.電子系統設計（第三版）[M].杭州浙江大學出版社，2009：83-92.

[5]吳杰，張保平.ISD4004芯片在現場錄音系統中的應用[J].微處理機，2010（8）：60—62.

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