【文章內(nèi)容簡介】 梯已經(jīng)到達8樓。89C52實物圖如圖34所示：圖34 89C52實物圖 LED顯示模塊顯示模塊主要顯示的是從當(dāng)前樓層數(shù)到指定樓層數(shù)之間的變動過程以及最終到達的指定樓層數(shù)。LED顯示器是利用二極管的發(fā)光原理來顯示所設(shè)定的內(nèi)容。LED顯示屏顯示醒目、價格便宜、動態(tài)簡潔、重點突出，被人們廣泛應(yīng)用，幾十年來一直被人們所追捧和喜愛。LED點陣外觀圖如圖35所示：圖35 LED點陣外觀 本次設(shè)計用到的LED顯示屏是由64個發(fā)光二極管嚴格排列按照8*8的行列規(guī)則組成的點陣顯示屏體。如圖36：圖36 LED點陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖36所示的發(fā)光二極管，64個發(fā)光二極管都是放置在行和列相交的節(jié)點上，行接高電平即行置0電平，列接低電平即列置1電平，二極管導(dǎo)通發(fā)光。 語音模塊本設(shè)計主要選用VS1003 MP3芯片作為語音模塊的核心。VS1003是一個多功能的從MP3和WMA解碼芯片，更換終止VS1002。它可以記錄寬帶語音質(zhì)量的音并且播放MIDI。它具有如下特點：（1） 解碼MP3（MPEG 1amp。2音頻層III）（CBR + VBR + ABR），WMA （5384kbit / s的），WAV（PCM + IMA ADPCM）。 MIDI / SPMIDI文件。 （2） 對輸入的音頻信號進行IMA ADPCM編碼。（3） 從麥克風(fēng)或線路輸入編碼IMA ADPCM。（4） 流媒體支持。（5） 低音和高音控制。（6） 使用一個12 13 MHz的時鐘。（7） 內(nèi)部PLL時鐘倍頻器。（8） 低功耗運行。（9） 高性能。（10） 獨立的工作電壓和獨立的I/O口。（11） 自帶一個片上RAM、串行控制和數(shù)據(jù)接口VS1003性能良好、價格實惠，還帶有高品質(zhì)的片上立體聲DAC，沒有通道之間的相位誤差。可以用來作為一個從屬協(xié)處理器，針對特殊應(yīng)用的SPI閃存啟動，特殊應(yīng)用的SPI Flash引導(dǎo)，UART用于調(diào)試目的，新的功能可被添加與軟件和GPIO引腳。VS1003實物如圖37所示：圖37 VS1003芯片實物圖本設(shè)計中AT89C51接收按鍵鍵入信號經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換為聲音信號傳遞到VS1003語音芯片上，然后通過外接一個音頻設(shè)備就可以播報相關(guān)樓層信息以及上/下行狀態(tài)了。 按鍵中斷檢測模塊按鍵中斷檢測模塊原理圖如圖38所示：圖38中斷檢測模塊原理圖 因為單片機在檢測電平時是通過檢測按鍵的方式來實現(xiàn)的，本次設(shè)計的電梯語音系統(tǒng)是模擬顯示8層建筑中的電梯，所以需要檢測8個按鍵，至于檢測方式則由多種，綜合從簡原理，本次設(shè)計采用的是2個四輸入端與門和一個二輸入端與門聯(lián)合檢測按鍵是否按下的情況。 電源電路模塊電源電路如圖39所示。整個系統(tǒng)采用的電源電壓只需+5V電壓的直流輸出。考慮到實際情況下的攜帶行和畢業(yè)答辯時候的方便性。電源電路模塊原理圖如圖39所示：圖39 電源電路模塊原理圖 電路總圖本次設(shè)計系統(tǒng)電路原理圖如圖310所示：圖310系統(tǒng)電路原理圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計作為整個電梯自動語音系統(tǒng)設(shè)計的核心，系統(tǒng)的功能都是靠軟件部分提供并且實現(xiàn)。系統(tǒng)的軟件設(shè)計要求能根據(jù)系統(tǒng)的要求而變化，因為系統(tǒng)的輸出是變化的，所以要求系統(tǒng)能在輸出不斷變化的情況下仍然能夠正常運轉(zhuǎn)并且得到最終結(jié)果，另外設(shè)計過程中硬甲結(jié)構(gòu)一旦確定就很難更改，這個時候要想更改系統(tǒng)的功能就只能改軟件方面了，這就要求系統(tǒng)的軟件具有充分的靈活性?，F(xiàn)有的編程語言特別多，也各具特色，但是我個人偏好C語言，因為C語言不僅關(guān)鍵字少、語言規(guī)模小、簡潔明了、書寫形式自由多變，而且具有可移植性、表達能力強、方式靈活、能進行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計、能直接操作計算機硬件、高質(zhì)量的生成的目標代碼。使用相當(dāng)容易，適合用于學(xué)生階段簡單的單片機系統(tǒng)設(shè)計。綜上所術(shù)，故此次設(shè)計的軟件部分就采用C語言來編寫電梯自動語音提示系統(tǒng)相關(guān)的程序。此次設(shè)計得軟件分為4個模塊： （1） 主機模塊：主要負責(zé)系統(tǒng)的初始化和對矩陣鍵盤按鍵的具體數(shù)值的處理，并且根據(jù)該值控制LED顯示器顯示樓層變化和樓層數(shù)、語音模塊播報上下行狀態(tài)以及到達的樓層。 （2） LED顯示模塊：主要負責(zé)在按鍵鍵入樓層信號后經(jīng)主機模塊的處理，然后顯示從當(dāng)前樓層到目標樓層的樓層數(shù)得變化以及所到達的樓層。 （3） 按鍵掃描模塊：主要負責(zé)對矩陣鍵盤按鍵鍵入的識別，并且以軟件的方式輸入高低電平來控制主機模塊輸出語音信號到語音播報模塊播報電梯上下行狀態(tài)和到達的樓層數(shù)。 （4） 語音播報模塊：主要負責(zé)接收主機模塊傳遞過來的語音信號播報電梯的上下行狀態(tài)以及最終達到的樓層。 軟件流程圖 本次設(shè)計軟件流程圖如圖41所示：開始 系統(tǒng)初始化 語言模塊初始化掃描電梯面板并量化存儲 排序YYN是否有效樓層信號YN是否有關(guān)門信號上行下行上/下行判斷保存比當(dāng)前樓層小且最高的樓層保存比當(dāng)前樓層大的且最低的樓層調(diào)用語音播放子程序保存放音樓層為當(dāng)前樓層 圖41 軟件流程圖軟件流程包括以下步驟：（1） 初始化，取定當(dāng)前樓層； （2） 掃描按鍵按下的電平信號，并確定目標樓層； （3） 為存儲的目標樓層數(shù)據(jù)排序； （4） 判斷按鍵的按下與否即是否存在有效的目標樓層信息，若判斷結(jié)果為否，則返回步驟(2)； （5） 若(4)中檢測的結(jié)果為是，判斷電梯是上行還是下行； （6） 保存判斷所述的電梯最近目標樓層； （7） 調(diào)用選音播放子程序； （8） 保存已經(jīng)播放語音的距離電梯最近目標樓層為當(dāng)前樓層。 詳細程序見附錄1。 語音模塊的數(shù)據(jù)流程 首先，數(shù)據(jù)流從SDI總線接收并解碼，解碼之后，應(yīng)用代碼從寄存器所指向的地址開始執(zhí)行。然后數(shù)據(jù)流經(jīng)過低音，高音增強器。接著，數(shù)據(jù)流向音量控制單元，同時拷貝數(shù)據(jù)進音頻。最后前往音頻輸出設(shè)備。 軟件設(shè)計原則 本次設(shè)計的系統(tǒng)中的軟件是根據(jù)此系統(tǒng)功能要求而設(shè)計的，應(yīng)該要正確無誤的實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。在本系統(tǒng)中，對軟件設(shè)計的要求有以下5點：（1） 軟件結(jié)構(gòu)清晰，有一個軟件流程圖，并且熟悉各個環(huán)節(jié)的流程。（2） 各功能程序盡量實現(xiàn)模塊化，子程序化。如此這般的話再修改和調(diào)試某一模塊程序時將會更加簡便。（3） 利用C語言編程的過程中要認真仔細，不要粗心馬虎，因為編程的時候一個粗心引起的小錯誤可能引起整個系統(tǒng)的運行結(jié)果報錯，最終還很難找出來錯誤的地方。（4） 應(yīng)規(guī)范化經(jīng)過調(diào)試修改后的程序，除去修改過的痕跡，方便用語交流和借鑒，也為以后的軟件模塊化、標準化打下夯實的基礎(chǔ)。（5） 利用一定的手段增強軟件的抗干擾力，以免一些很小的故障或者錯誤就能影響整個系統(tǒng)的正常運行和最終結(jié)果。 軟件開發(fā)環(huán)境準備 在確定選用的編程語言為C語言后，由于C語言中同一種功能可以用多種不同的語句來實現(xiàn)，所以在編程過程中首先要符合從簡的原則，然后再考慮是否能進行拓展。其次就是選用編程軟件的問題，這里我們選用的編程軟件是keil_uVison4。keil_uVison4是一款能兼容單片機C語言軟件開發(fā)的軟件。也是現(xiàn)在業(yè)內(nèi)使用最廣泛，也是被最多編程者喜歡的一款軟件編程軟件。keil_uVison4也是我們在大學(xué)期間學(xué)習(xí)過并且多次被用到的一款軟件，特別適合學(xué)生群體的軟件編程。Keil C51是美國Keil Software公司出品的，從keil_uVison4問世到現(xiàn)在以其完善的功能，漂亮大方的界面設(shè)計得到眾多公司和軟件工程師的認可。Keil提供了一個功能強大的仿真調(diào)試器，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將不同的部分相結(jié)合。支持各種不同軟件開發(fā)公司的MCS51和ARM架構(gòu)的芯片。因此都是作為編程者編程軟件的首選。另外它集編輯，編譯，仿真等于一體，在調(diào)試程序，系統(tǒng)仿真方面功能全面、完整，使用起來非常方便。5 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果按照設(shè)計的要求寫好代碼后，下一步需要進行的是調(diào)試工作。焊接過程要按照相關(guān)規(guī)定的焊接過程。首先焊電源、單片機，其次是焊接下載口，最后焊接LED顯示器、八個按鍵。焊接過程和調(diào)試工作不能分開而做，要相互伴隨而行，焊接完某一模塊立馬調(diào)試該模塊，不要等到所有焊接模塊焊接完成了之后再去調(diào)試，這樣的話調(diào)試過程中出現(xiàn)錯誤就不容易找到錯誤的原因是出在哪一個模塊上，邊焊接邊調(diào)試可以保證電路最后的順利完成。其次，本次設(shè)計最后的調(diào)試工作大部分是硬件調(diào)試，主要用到的調(diào)試工具為：萬能表等模擬電路調(diào)試工具。有硬件調(diào)試自然會有軟件部分的調(diào)試，軟件部分調(diào)試比較少，但是卻非常重要。各模塊程序段需要不斷調(diào)試直到程序完整的運行正確無誤才行。最后所有程序需要一起協(xié)調(diào)運行，無論外部給定了什么命令，程序運行結(jié)果都必須是正確無誤。當(dāng)然在保證本次設(shè)計的電梯自動語音提示系統(tǒng)正確運行的情況下，還要保護單片機芯片。因為程序在調(diào)試過程會出現(xiàn)各種各樣未知的錯誤，有些錯誤比較復(fù)雜，需要重復(fù)調(diào)試，不斷地刪除和燒寫程序會使單片機的壽命縮短，甚至壞掉。在硬件都焊接完成后我們便可以下載調(diào)試好的C語言程序進行整個系統(tǒng)的調(diào)試了。程序下載成功后，電梯自動語音提示系統(tǒng)就可以正常運行了，但是要注意LED點陣顯示器的引腳