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一种智能电梯语音系统的设计（二）

2007-01-31 嵌入式在线收藏 | 打印

　　2.3 命令格式及时序
　　8位及24位命令格式如图4和图5所示。录音、放音、停止时序如图6所示。
　

　　　　　　　　　　　　　　　　　图4　 8位命令格式

　

　　　　　　　　　　　　　　　　图5　　24位命令格式

　

　　　　　　　　　　　　　　图 6　　录音、放音、停止时序

　　3 电梯语音系统的设计

　　3.1　系统原理电路
　　本系统是指安装在电梯内的放音电路，不包含录音部分。在实际应用中，将对方需要播音的内容事先录制到语音芯片中(每一层楼对应一段语音服务，按楼层从低到高的顺序录音)，电梯运行时，本系统便可实现自动的语音播报服务。各楼层信号通过信号采集系统从电梯控制面板中引出，经过隔离系统，进入单片机(如图8所示，其中隔离器件选用TOSHIBA的光电耦合芯片TLP521-4)。电源部分从电梯内部引入220V交流电源，通过电源模块和电压调节模块分别为单片机和语音芯片提供5V和3V电压(如图9所示)。语音芯片输出的音频信号通过功放电路输出至外部。系统总体结构如图7所示。

　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　图7　　系统整体结构图

　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　图8　　信号采集电路

　

　　　　　　　　　　　　　　　　图9　　电源电路

　　3.2 单片机与ISD芯片接口电路
　　本文讨论的电梯语音系统的控制和放音部分主要由AT89C51单片机和ISD4004语音芯片构成，其中单片机和语音芯片的接口设计如图10所示:

　

　

　　　　　　　　　　　　　　图10　　ISD4004与89C51接口电路
　　从图10中可以看出，单片机和ISD4004之间的连线较少。P1.0接 ISD4004的片选引脚/SS,控制ISD4004是否选通;P1.1接ISD4004的MOSI串行输入引脚，语音芯片从该引脚读入放音的地址; P1.2接ISD的串行输出引脚MISO，单片机从该引脚接收从语音芯片传来的信号;单片机AT89C51的P1.3接ISD4004的串行时钟输入端 SCLK，作为ISD的时钟输入，用于同步MOSI和MISO的数据传输;P1.4接ISD芯片的中断引脚/INT, 接收从语音芯片发来的EOM信号，获得语音段结束信息, 控制其放音或快进操作;ISD4004音频信号输出引脚AUDOUT通过一滤波电容输出至外部功放。

　　本系统是针对播报20层楼的情形设计的，通过信号采集系统从电梯控制面板内主要取出了三类信号:楼层信号，上下行信号，关门信号。其中F1至F20便是楼层信号，UP和DOWN分别为上行和下行信号，CLOSE为关门信号，这些信号经过隔离处理后进入单片机。

　　4 软件设计
　　按照前面的分析和硬件原理图，软件部分的任务主要是找出将要进行语音播报服务的楼层和在找到楼层后在合适的时候进行放音。

　　4.1 软件流程包括以下步骤
(1) 初始化，取定当前楼层;
(2) 扫描电梯面板，并量化存储用户选取的所有目标楼层信息;
(3) 为存储的目标楼层数据排序;
(4) 判断是否存在有效的目标楼层信息，若判断结果为否，则返回步骤(2);
(5) 若步骤(4)中的判断结果为是，检测是否有关门信号，若检测结果为否，则返回步骤(2);
(6) 若(5)中检测的结果为是，判断电梯是上行还是下行;
(7) 保存判断所述的电梯最近目标楼层;
(8) 调用选音播放子程序;
(9) 保存已经播放语音的电梯最近目标楼层为当前楼层。

　　4.2 软件
　　软件流程图如图11所示。选音播放子程序见图12。

　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　点击看原图
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图11　　统软件流程图

　

　　　　　　　　　　　　　　图12　　选音播放子程序流程图
　
　　对于ISD4004而言，由于两次要放音的内容在存储器里不一定是相邻的两段，所以涉及到对语音芯片的分段提取语音的控制，而不只是简单的放音操作。对于这种情况，如果在知道每一语音段首地址的情况下，可以直接采用“发送该段首地址并从当前地址开始放音”的命令来实现，由于在实际录音过程中，录音设备不一定提供每一语音段的物理地址(一般只是显示对应的段数)，所以在提取楼层对应的语音段的问题上，就必须采取另外的方法，在这里我们是采取控制语音芯片连续快进的方式来实现的。因此，选音播放子程序包括下列步骤:
(1) 根据电梯最近目标楼层设置快进次数计数器;
(2) 从首地址处开始快进一次(本系统一楼不要求语音服务);
(3) 向语音芯片发送从当前语音段地址开始快进的命令;
(4) 检测是否到达电梯最近目标楼层的语音段地址，若否则返回步骤(3);
(5) 若步骤(4)中的检测结果为是，则播放语音。

　　本文重点给出选音播放子程序如下:
FANGYIN:MOV　34H,33H
;设置33H为计数器并将当前播音楼层作一备份
SETMC:CLR　SS
MOV　R1,#0E8H
;发送从首地址开始快进命令
MOV　A, #00H
ACALL　SEND
MOV　A, #00H
ACALL　SEND
MOV　A, R1
ACALL　SEND
SETB　SS
SETMC1: CLR　SS
MOV　R1, #0F8H
;发送从当前地址开始快进命令
MOV　A, R1
ACALL　SEND
ACALL　DELAY125U
;调用12.5微秒延时子程序
SETB　SS
ACALL　DELAY125U
JB　INT,$
;一段快进结束则接收到低电平信号
DJNZ　33H,SETMC1
;判断快进次数是否达到要求，是则往下执行
ACALL　PLAY　;调用放音子程序
MOV　33H,34H
;保存播音楼层为当前楼层
RET
PLAY:CLR　SS
MOV　R1,#0F0H
;发送从当前地址开始放音命令
MOV　A, R1
ACALL　SEND
;调用发送子程序进行发送
SETB　SS
JB　INT, $
;放音结束则接收到低电平信号
RET
由于篇幅所限，相关子程序并未全部给出。

　　5 结束语
　　本文所介绍的电梯语音系统已在某大医院门诊部大楼的多台电梯中投入使用，整个系统工作稳定，功耗小，音量可调，输出的语音清晰，音色优美，实现了电梯语音服务的智能化和自动化，用户评价良好。