一種基于單片機控制的電梯語音報站器

1 引言

現代建筑物規模越來越大，樓層越來越高，對電梯的技術和質量的要求也越來越高。現代電梯技術已朝著更快、更穩、更安全、更人性化的方向迅速發展。

電梯語音報站器就是體現其人性化設計的一個具體表現。用語音報告電梯將要到達或已到達的樓層信息、電梯的運行狀態、歡迎詞和音樂等，可避免乘客搭錯電梯或樓層、消除人們乘坐電梯時的寂寞感。

2 硬件電路設計

本系統由信號采集與隔離電路、單片機及其外圍電路、語音芯片電路三大部分組成。電梯的樓層信號經過采集隔離處理后送至單片機，單片機分析、判斷、提取出有效信息，再經運算處理輸出控制信號控制語音芯片電路實時播報。

2.1 信號采集與隔離電路

報站器的正常工作需要采集到電梯運行的一些相關信息，電梯的安全運行要求附加系統對電梯本身不能產生干擾，因此信號的采集與隔離工作相當重要。

本系統用到了電梯控制面板上的各樓層按鈕、電梯平層信號和開關門信號，如表1所示:

表1 電梯控制信號5

考慮到信號的電壓等級不一，對于采集到的信號需經過不同的處理。實驗證明，當采集電路的輸入端電阻在500kΩ以下時會導致信號的電壓下降，影響電梯工作;鑒于此，筆者采用具有高輸入電阻的集成運算放大器電路，相應的處理如表2所示:

表2 電梯信號的處理和用途

經過處理之后的信號再經光電耦合器進行隔離處理，送至單片機。

2.2 單片機及其外圍電路

本系統采用的是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，以對其進行控制(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、串行時鐘端SCLK、中斷INT)，其余的引腳接經過處理之后的樓層信息:包括1-23樓樓層信息和平層信號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，而系統的使用電壓為12V，我們采用了LM317集成穩壓器做電壓轉換(如圖2所示)。ISD4004的音頻信號輸出引腳AUDOUT引腳通過一個濾波電容與揚聲器連接， AMCAP為自動靜音端，使用時通過一個電容接地, 如圖3所示。

3 軟件設計

3.1 系統功能的實現

(1) 上電

電梯停在一樓時，打開電源開關，播報歡迎詞。并初始化當前樓層為1樓。

(2) 關門播報

等待乘客選取樓層、關門。對所選樓層信息排序，找到最大目標樓層:若最大目標樓層大于當前樓層，表明電梯上行，播報最小目標樓層信息;若最大目標樓層小于當前樓層，表明電梯下行，播報最大目標樓層信息。播報完成，電梯開始運行。

圖2 LM317穩壓電路

圖3 ISD4004連接圖

(3) 運行計數

電梯運行過程中，根據采集的平層上、下著床信號，對當前樓層進行計算，即:若電梯上行，則每平層一次，當前樓層加一;若電梯下行，則每平層一次，當前樓層減一。

(4) 開門播報

電梯到達、開門時，播報當前樓層信息，并告知梯外乘客電梯的運行狀態，即播報“電梯上/下行”。播報結束，返回操作步驟(2)。

3.2 流程圖

系統軟件框圖如圖4所示。

圖4 系統軟件框圖

4 結束語

本系統經過安裝、調試，可穩定、可靠運行，對電梯的安全、穩定運行無干擾，達到了預期的設計要求。