一種基于單片機(jī)控制的電梯語音報(bào)站器

1  引言

現(xiàn)代建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越高，對(duì)電梯的技術(shù)和質(zhì)量的要求也越來越高。現(xiàn)代電梯技術(shù)已朝著更快、更穩(wěn)、更安全、更人性化的方向迅速發(fā)展。

電梯語音報(bào)站器就是體現(xiàn)其人性化設(shè)計(jì)的一個(gè)具體表現(xiàn)。用語音報(bào)告電梯將要到達(dá)或已到達(dá)的樓層信息、電梯的運(yùn)行狀態(tài)、歡迎詞和音樂等，可避免乘客搭錯(cuò)電梯或樓層、消除人們乘坐電梯時(shí)的寂寞感。

2  硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由信號(hào)采集與隔離電路、單片機(jī)及其外圍電路、語音芯片電路三大部分組成。電梯的樓層信號(hào)經(jīng)過采集隔離處理后送至單片機(jī)，單片機(jī)分析、判斷、提取出有效信息，再經(jīng)運(yùn)算處理輸出控制信號(hào)控制語音芯片電路實(shí)時(shí)播報(bào)。

2.1  信號(hào)采集與隔離電路

報(bào)站器的正常工作需要采集到電梯運(yùn)行的一些相關(guān)信息，電梯的安全運(yùn)行要求附加系統(tǒng)對(duì)電梯本身不能產(chǎn)生干擾，因此信號(hào)的采集與隔離工作相當(dāng)重要。

本系統(tǒng)用到了電梯控制面板上的各樓層按鈕、電梯平層信號(hào)和開關(guān)門信號(hào)，如表1所示:

表1     電梯控制信號(hào)5

考慮到信號(hào)的電壓等級(jí)不一，對(duì)于采集到的信號(hào)需經(jīng)過不同的處理。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)采集電路的輸入端電阻在500kΩ以下時(shí)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的電壓下降，影響電梯工作;鑒于此，筆者采用具有高輸入電阻的集成運(yùn)算放大器電路，相應(yīng)的處理如表2所示:

表2     電梯信號(hào)的處理和用途

經(jīng)過處理之后的信號(hào)再經(jīng)光電耦合器進(jìn)行隔離處理，送至單片機(jī)。

2.2  單片機(jī)及其外圍電路

本系統(tǒng)采用的是ATMEL公司的AT89C51作主控制器，AT89C51的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4引腳分別與ISD4004的 1、2、3、28、25腳連接，以對(duì)其進(jìn)行控制(1、2、3、28、25分別是ISD4004的片選端SS、串行輸入端MOSI、串行輸出端MISO、串行時(shí)鐘端SCLK、中斷INT)，其余的引腳接經(jīng)過處理之后的樓層信息:包括1-23樓樓層信息和平層信號(hào)UP1、DOWN1、DOOR1、DT1，如圖 1所示:

圖1     AT89C51引腳接線圖

2.3  語音芯片電路

因ISD4004語音芯片的正常工作電壓為3V，而系統(tǒng)的使用電壓為12V，我們采用了LM317集成穩(wěn)壓器做電壓轉(zhuǎn)換(如圖2所示)。ISD4004的音頻信號(hào)輸出引腳AUDOUT引腳通過一個(gè)濾波電容與揚(yáng)聲器連接， AMCAP為自動(dòng)靜音端，使用時(shí)通過一個(gè)電容接地, 如圖3所示。

3  軟件設(shè)計(jì)

3.1  系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

(1) 上電

電梯停在一樓時(shí)，打開電源開關(guān)，播報(bào)歡迎詞。并初始化當(dāng)前樓層為1樓。

(2) 關(guān)門播報(bào)

等待乘客選取樓層、關(guān)門。對(duì)所選樓層信息排序，找到最大目標(biāo)樓層:若最大目標(biāo)樓層大于當(dāng)前樓層，表明電梯上行，播報(bào)最小目標(biāo)樓層信息;若最大目標(biāo)樓層小于當(dāng)前樓層，表明電梯下行，播報(bào)最大目標(biāo)樓層信息。播報(bào)完成，電梯開始運(yùn)行。

圖2     LM317穩(wěn)壓電路

圖3     ISD4004連接圖

(3) 運(yùn)行計(jì)數(shù)

電梯運(yùn)行過程中，根據(jù)采集的平層上、下著床信號(hào)，對(duì)當(dāng)前樓層進(jìn)行計(jì)算，即:若電梯上行，則每平層一次，當(dāng)前樓層加一;若電梯下行，則每平層一次，當(dāng)前樓層減一。

(4) 開門播報(bào)

電梯到達(dá)、開門時(shí)，播報(bào)當(dāng)前樓層信息，并告知梯外乘客電梯的運(yùn)行狀態(tài)，即播報(bào)“電梯上/下行”。播報(bào)結(jié)束，返回操作步驟(2)。

3.2  流程圖

系統(tǒng)軟件框圖如圖4所示。

圖4     系統(tǒng)軟件框圖

4  結(jié)束語

本系統(tǒng)經(jīng)過安裝、調(diào)試，可穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，對(duì)電梯的安全、穩(wěn)定運(yùn)行無干擾，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。