一种基于单片机控制的电梯语音报站器

1  引言

现代建筑物规模越来越大，楼层越来越高，对电梯的技术和质量的要求也越来越高。现代电梯技术已朝着更快、更稳、更安全、更人性化的方向迅速发展。

电梯语音报站器就是体现其人性化设计的一个具体表现。用语音报告电梯将要到达或已到达的楼层信息、电梯的运行状态、欢迎词和音乐等，可避免乘客搭错电梯或楼层、消除人们乘坐电梯时的寂寞感。

2  硬件电路设计

本系统由信号采集与隔离电路、单片机及其外围电路、语音芯片电路三大部分组成。电梯的楼层信号经过采集隔离处理后送至单片机，单片机分析、判断、提取出有效信息，再经运算处理输出控制信号控制语音芯片电路实时播报。

2.1  信号采集与隔离电路

报站器的正常工作需要采集到电梯运行的一些相关信息，电梯的安全运行要求附加系统对电梯本身不能产生干扰，因此信号的采集与隔离工作相当重要。

本系统用到了电梯控制面板上的各楼层按钮、电梯平层信号和开关门信号，如表1所示:

表1     电梯控制信号5

考虑到信号的电压等级不一，对于采集到的信号需经过不同的处理。实验证明，当采集电路的输入端电阻在500kΩ以下时会导致信号的电压下降，影响电梯工作;鉴于此，笔者采用具有高输入电阻的集成运算放大器电路，相应的处理如表2所示:

表2     电梯信号的处理和用途

经过处理之后的信号再经光电耦合器进行隔离处理，送至单片机。

2.2  单片机及其外围电路

本系统采用的是ATMEL公司的AT89C51作主控制器，AT89C51的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4引脚分别与ISD4004的 1、2、3、28、25脚连接，以对其进行控制(1、2、3、28、25分别是ISD4004的片选端SS、串行输入端MOSI、串行输出端MISO、串行时钟端SCLK、中断INT)，其余的引脚接经过处理之后的楼层信息:包括1-23楼楼层信息和平层信号UP1、DOWN1、DOOR1、DT1，如图 1所示:

图1     AT89C51引脚接线图

2.3  语音芯片电路

因ISD4004语音芯片的正常工作电压为3V，而系统的使用电压为12V，我们采用了LM317集成稳压器做电压转换(如图2所示)。ISD4004的音频信号输出引脚AUDOUT引脚通过一个滤波电容与扬声器连接， AMCAP为自动静音端，使用时通过一个电容接地, 如图3所示。

3  软件设计

3.1  系统功能的实现

(1) 上电

电梯停在一楼时，打开电源开关，播报欢迎词。并初始化当前楼层为1楼。

(2) 关门播报

等待乘客选取楼层、关门。对所选楼层信息排序，找到最大目标楼层:若最大目标楼层大于当前楼层，表明电梯上行，播报最小目标楼层信息;若最大目标楼层小于当前楼层，表明电梯下行，播报最大目标楼层信息。播报完成，电梯开始运行。

图2     LM317稳压电路

图3     ISD4004连接图

(3) 运行计数

电梯运行过程中，根据采集的平层上、下着床信号，对当前楼层进行计算，即:若电梯上行，则每平层一次，当前楼层加一;若电梯下行，则每平层一次，当前楼层减一。

(4) 开门播报

电梯到达、开门时，播报当前楼层信息，并告知梯外乘客电梯的运行状态，即播报“电梯上/下行”。播报结束，返回操作步骤(2)。

3.2  流程图

系统软件框图如图4所示。

图4     系统软件框图

4  结束语

本系统经过安装、调试，可稳定、可靠运行，对电梯的安全、稳定运行无干扰，达到了预期的设计要求。