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【摘要】：本文主要阐述了电梯自动语音报站系统的原理及硬件的实现方法。该设计将录放时间达8分钟的语音芯片ISD4004与AT89S52单片机结合构成报站系统。并给出了该系统的工作原理及其硬件电路。本设计整个电路系统主要包括硬件设计和软件设计两部分：硬件电路主要包括LED液晶显示电路、报站电路、电源电路和控制电路几部分，本设计所采用的主控制器是AT89S52单片机，相应的控制功能由汇编语言编写；软件部分包括电子时钟显示程序设计，自动报站程序及控制程序。
【关键词】：单片机AT89S52；自动报站；语音芯片；ISD4004
1.引言
目前大部分电梯厂家生产的电梯都未配置自动语音报站系统，因此，开发一种可适用于所有型号电梯的、可随意录制、自动播放的通用型电梯自动语音报站系统是十分必要的。它能很简洁的让人知道电梯到达的层数，还能方便一些盲人和站在电梯最里面的乘客，方便每一个乘客。以适应各种对服务要求比较高的电梯。
2.系统总体方案
2.1 整个系统功能概述
该系统实物主要由语音芯片ISD4004与单片机AT89S52构成，主要实现语音的分段录放、电梯到达所在楼层的报站及判断所要到达的楼层，并显示当天时间与温度。系统采用LED显示及蜂鸣器做为提醒装置。利用单片机实现时间显示，播报所在的楼层，到达楼层的信号锁存，重置复位等功能。
2.2 系统工作原理
红外探测器分为红外发射器和红外接收器，红外发射器与接收器之间的区域称为布防区域。利用红外发射器发射红外线，红外接收器接收此红外线并将其放大形成高电平信号。有人或物进入布防区域挡住红外光时，接收管没有接收到红外信号，接收管输出低电平信号，同时将这个电平信号送入单片机进行控制。正常时，LED显示电路显示时间；当产生报警信号时即接收管没有接收到红外发射管发射的红外线时，单片机利用程序通过喇叭报警，LED显示错误代码8888，当报警取消时即当红外接收管又接收到红外发射管发射的红外线时，LED显示电路显示报警信号产生的时间。最后可利用单片机对系统进行重置。整个系统的框图如图1所示。
3.系统整体硬件设计
3.1 AT89S52外围电路
3.1.1电源电路
单片机正常工作需要+5v电压，本次毕设选择的是LM2576单片式开关稳压器，利用单片式开关稳压器LM2576-ADJ 构成Buck 变换器，不稳定直流电压仍采用线性电源方法獲得，输出直流电压既保持了线性电源宽范围连续可调的特点，又具有开关电源高效率的优点，电路简单，实用性强。
LM2576-ADJ美国N S公司生产的单片降压式开关稳压器，由振荡器、取样放大器、比较器、P WM调制器、功率开关等部分组成。采用TO-220 封装，仅5只管脚， 外形和塑封晶体管差不多。
LM2576-ADJ是输出电压可调型，其技术参数为： 输人电压3.5--40V ； 输出电压1.23-37V；输出电流3A；振荡器固定频率52KH z；TL关闭能力及低功率备用状态；具有热关闭和限流保护功能。交流电经电源变压器隔离降压再经桥式整流滤波后，加到LM2576-ADJ 输人端1脚。稳压器控制端4 脚接于电位器W和电阻R组成的分压电路上，改变W即可改变分压比，就能调节其输出电压大小。V.=UREF（ 1 + W/R ），其中Uee；为稳压器取样电路基准电压，为1.23 V。C1、C2为输人端滤波电容，C3 、C4输出端滤波电容。
3.1.2 晶振电路
单片机是一种时序电路，必须给它提供时钟脉冲信号才能正常工作。系统时钟信号时单片机内部各种操作的时间基准，为各种指令的执行提供时钟节拍。通常单片机可通过内部振荡或外部振荡两种方式得到系统的时钟信号。
AT89S52单片机最大支持20MHZ晶振，本系统采用的是11.592MHZ的晶振，电容采用30PF的陶瓷电容。系统晶振电路如图2所示。
3.1.3 按键模块
在单片机运用的系统中，按键是一种常开型按钮开关，常态时按键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合。在一般的单片机系统中，大多采用非编码键盘。矩阵键盘又称为行列式键盘，它有用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为行列线组成键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。4×4矩阵键盘的编程方法。先读取键盘的状态，得到按键的特征编码。先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。在从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到按键的得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到16个按键的特征编码。
3.2 语音芯片的采用
ISD4004语音芯片与普通的录音/重放芯片相比，首先记录声音没有段长度限制，并且声音记录不需要A/D转换和压缩。其次，无需电源可保存数据长达100年，重复记录10000次以上。此外，ISD4004具有记录时间长的优点。ISD4004系列工作电压3V，单片录放时间8至16分钟，音质好，适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率可为 4.0，5.3，6.4，8.0kHz，频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降，片内信息存于闪烁存贮器中，可在断电情况下保存 100 年（典型值），反复录音 10 万次。
4.结论
本系统以AT89S52单片机为核心部件，结合专用的语音处理芯片ISD4004设计实现并且增加了LCD液晶显示模块12864，结合软件实现了简单的电梯语音报站功能.在理论上对整个系统有一定了解的情况下，进行了系统硬件的电路的设计，并利用各方面的资料，发挥自己所学的特长。设计出了电梯语音自动报站系统的基本方案，并实现了系统功能。
参考文献：
[1]孟少凯，张存荣等编著.电梯技术与工程实务[M].中国宇航出版社，2008：35-51.
[2]吴金戌，沈庆阳.8051单片机实践与应用[M].北京：清华大学出版社，2007：26-38.
[3]罗初东等.现代实用电子技术手册[M].广州：广州科技出版社，2009：67-80.
[4]何小艇.电子系统设计（第三版）[M].杭州浙江大学出版社，2009：83-92.
[5]吴杰，张保平.ISD4004芯片在现场录音系统中的应用[J].微处理机，2010（8）：60—62.
作者简介：张婷婷（1988.10—），女，江西吉安人，讲师，单位：江西工程学院，研究方向：电气技术教育。
【关键词】：单片机AT89S52；自动报站；语音芯片；ISD4004
1.引言
目前大部分电梯厂家生产的电梯都未配置自动语音报站系统，因此，开发一种可适用于所有型号电梯的、可随意录制、自动播放的通用型电梯自动语音报站系统是十分必要的。它能很简洁的让人知道电梯到达的层数，还能方便一些盲人和站在电梯最里面的乘客，方便每一个乘客。以适应各种对服务要求比较高的电梯。
2.系统总体方案
2.1 整个系统功能概述
该系统实物主要由语音芯片ISD4004与单片机AT89S52构成，主要实现语音的分段录放、电梯到达所在楼层的报站及判断所要到达的楼层，并显示当天时间与温度。系统采用LED显示及蜂鸣器做为提醒装置。利用单片机实现时间显示，播报所在的楼层，到达楼层的信号锁存，重置复位等功能。
2.2 系统工作原理
红外探测器分为红外发射器和红外接收器，红外发射器与接收器之间的区域称为布防区域。利用红外发射器发射红外线，红外接收器接收此红外线并将其放大形成高电平信号。有人或物进入布防区域挡住红外光时，接收管没有接收到红外信号，接收管输出低电平信号，同时将这个电平信号送入单片机进行控制。正常时，LED显示电路显示时间；当产生报警信号时即接收管没有接收到红外发射管发射的红外线时，单片机利用程序通过喇叭报警，LED显示错误代码8888，当报警取消时即当红外接收管又接收到红外发射管发射的红外线时，LED显示电路显示报警信号产生的时间。最后可利用单片机对系统进行重置。整个系统的框图如图1所示。
3.系统整体硬件设计
3.1 AT89S52外围电路
3.1.1电源电路
单片机正常工作需要+5v电压，本次毕设选择的是LM2576单片式开关稳压器，利用单片式开关稳压器LM2576-ADJ 构成Buck 变换器，不稳定直流电压仍采用线性电源方法獲得，输出直流电压既保持了线性电源宽范围连续可调的特点，又具有开关电源高效率的优点，电路简单，实用性强。
LM2576-ADJ美国N S公司生产的单片降压式开关稳压器，由振荡器、取样放大器、比较器、P WM调制器、功率开关等部分组成。采用TO-220 封装，仅5只管脚， 外形和塑封晶体管差不多。
LM2576-ADJ是输出电压可调型，其技术参数为： 输人电压3.5--40V ； 输出电压1.23-37V；输出电流3A；振荡器固定频率52KH z；TL关闭能力及低功率备用状态；具有热关闭和限流保护功能。交流电经电源变压器隔离降压再经桥式整流滤波后，加到LM2576-ADJ 输人端1脚。稳压器控制端4 脚接于电位器W和电阻R组成的分压电路上，改变W即可改变分压比，就能调节其输出电压大小。V.=UREF（ 1 + W/R ），其中Uee；为稳压器取样电路基准电压，为1.23 V。C1、C2为输人端滤波电容，C3 、C4输出端滤波电容。
3.1.2 晶振电路
单片机是一种时序电路，必须给它提供时钟脉冲信号才能正常工作。系统时钟信号时单片机内部各种操作的时间基准，为各种指令的执行提供时钟节拍。通常单片机可通过内部振荡或外部振荡两种方式得到系统的时钟信号。
AT89S52单片机最大支持20MHZ晶振，本系统采用的是11.592MHZ的晶振，电容采用30PF的陶瓷电容。系统晶振电路如图2所示。
3.1.3 按键模块
在单片机运用的系统中，按键是一种常开型按钮开关，常态时按键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合。在一般的单片机系统中，大多采用非编码键盘。矩阵键盘又称为行列式键盘，它有用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为行列线组成键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。4×4矩阵键盘的编程方法。先读取键盘的状态，得到按键的特征编码。先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。在从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到按键的得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到16个按键的特征编码。
3.2 语音芯片的采用
ISD4004语音芯片与普通的录音/重放芯片相比，首先记录声音没有段长度限制，并且声音记录不需要A/D转换和压缩。其次，无需电源可保存数据长达100年，重复记录10000次以上。此外，ISD4004具有记录时间长的优点。ISD4004系列工作电压3V，单片录放时间8至16分钟，音质好，适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率可为 4.0，5.3，6.4，8.0kHz，频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降，片内信息存于闪烁存贮器中，可在断电情况下保存 100 年（典型值），反复录音 10 万次。
4.结论
本系统以AT89S52单片机为核心部件，结合专用的语音处理芯片ISD4004设计实现并且增加了LCD液晶显示模块12864，结合软件实现了简单的电梯语音报站功能.在理论上对整个系统有一定了解的情况下，进行了系统硬件的电路的设计，并利用各方面的资料，发挥自己所学的特长。设计出了电梯语音自动报站系统的基本方案，并实现了系统功能。
参考文献：
[1]孟少凯，张存荣等编著.电梯技术与工程实务[M].中国宇航出版社，2008：35-51.
[2]吴金戌，沈庆阳.8051单片机实践与应用[M].北京：清华大学出版社，2007：26-38.
[3]罗初东等.现代实用电子技术手册[M].广州：广州科技出版社，2009：67-80.
[4]何小艇.电子系统设计（第三版）[M].杭州浙江大学出版社，2009：83-92.
[5]吴杰，张保平.ISD4004芯片在现场录音系统中的应用[J].微处理机，2010（8）：60—62.
作者简介：张婷婷（1988.10—），女，江西吉安人，讲师，单位：江西工程学院，研究方向：电气技术教育。