【正文】 靠電梯門”等等。因此，開發(fā)一種適用于各大建筑中，擁有自動語言提示功能的電梯是十分有必要的，它勢必將占據(jù)未來的電梯市場。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電梯語音報站系統(tǒng)逐漸走向機(jī)電一體化。高端化、智能化電梯自動語言提示系統(tǒng)的研發(fā)迫在眉睫。在國內(nèi)，具有自動語言提示功能的電梯勢必將會很有前景，不論是在國內(nèi)還是在世界范圍內(nèi)也都將會有著很強(qiáng)的市場競爭力。本次設(shè)計(jì)的電梯自動語言提示系統(tǒng)可分為單片機(jī)模塊、矩陣鍵盤模塊、語音播報模塊、LED模塊四大主要模塊。語音模塊主要是播報電梯上下行狀態(tài)和到達(dá)的樓層信息，LED數(shù)碼管顯示器用于顯示樓層的變化和最終到達(dá)的樓層數(shù)。本設(shè)計(jì)預(yù)想結(jié)果是接通電源后，系統(tǒng)進(jìn)行重置復(fù)位：采用矩陣鍵盤鍵入輸入信號到 AT89C52，AT89C52通過信號采集，進(jìn)行信號處理對LED模塊和語音模塊同時分別輸出信號，實(shí)現(xiàn)自動語音提示的功能。具體內(nèi)容如下：（1） 接通電源，系統(tǒng)復(fù)位。（3） AT89C52對LED模塊和語音模塊同時分別輸出信號。（5） 采用AT89C52單片機(jī)處理信號向語音芯片發(fā)送當(dāng)前語音段地址，采用語音模塊的SPI串行接口進(jìn)行串行通信，利用軟件部分找出樓層的信號和電梯上/下行狀態(tài)并進(jìn)行語音播報。本次設(shè)計(jì)的電梯自動語言提示系統(tǒng)是通過按鍵按下控制實(shí)現(xiàn)電梯的上下行和指定的目標(biāo)樓層。系統(tǒng)上電后，LED顯示器初始顯示1。當(dāng)按下代表某一樓層數(shù)的按鍵時，例如按下按鍵‘8’，LED數(shù)碼管顯示屏將從當(dāng)前位置‘1’向上的變動顯示到指定樓層的位置‘8’。音頻設(shè)備的音頻輸出為“電梯上行，電梯已到八樓”。用P2口做8*8點(diǎn)陣的行選通，Pl口完成按鍵的讀取及確認(rèn)。目前世界上單片機(jī)產(chǎn)品多達(dá)50個系列，300多種型號。作為學(xué)習(xí)階段的設(shè)計(jì)者在選取MCS51系列單片機(jī)芯時，應(yīng)當(dāng)不僅要考慮成本，還應(yīng)當(dāng)考慮到單片機(jī)的集成度問題，應(yīng)選用集成度較高的微型處理器。由于本次設(shè)計(jì)的電梯自動語音提示系統(tǒng)的軟件部分主要是實(shí)現(xiàn)控制操作和過程提示，并沒有很大的數(shù)字計(jì)算職能，所以本設(shè)計(jì)的電梯系統(tǒng)軟件部分編程采用C語言，單片機(jī)89C52擁有8K的程序存儲區(qū)間，可以滿足軟件存儲空間需求。3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 硬件的設(shè)計(jì)主要圍繞電梯的自動語音提示功能實(shí)現(xiàn)，在保證整個系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性、安全性的基礎(chǔ)上考慮一下生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。 （1） 顯示電路：主要顯示所要到的樓層和樓層變化，用來模擬電梯運(yùn)行情況。（3） 語音播報：用來負(fù)責(zé)播報所到達(dá)的樓層號及相關(guān)提示信息。 單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)簡稱微型計(jì)算機(jī)，現(xiàn)代生活中，從通信設(shè)備、家用電梯、辦公應(yīng)用到工業(yè)控制、儀器儀表、汽車電子、航空航天，單片機(jī)的應(yīng)用幾乎涵蓋于整個電子電工行業(yè)，自單片機(jī)問世以來，單片機(jī)的用量在短短幾十年間逐漸呈現(xiàn)天文數(shù)字的增長。Intel公司的MCS51系列8位單片機(jī)結(jié)構(gòu)完善、功能豐富、體系開發(fā)，因而一直被人們所看好。本設(shè)計(jì)采用AT89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制芯片，它擁有4K字節(jié)閃爍存儲器，128字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，32個I/O口，2個16位定時/計(jì)數(shù)器，1個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，1個串行通信口、片內(nèi)震蕩器、時鐘電路。本次設(shè)計(jì)用到的單片機(jī)芯片（AT89C52)擁有一個64kb的外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間、雙列封裝，+5V電源直接供電。CPU是單片機(jī)的核心，用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)算和控制功能。高128個字節(jié)為特殊功能寄存器。內(nèi)部ROM：MCS51系列中的8051芯片有4KB的掩膜ROM，可以存放程序、常數(shù)或表格，稱為程序存儲器。I/O口：由四個8位的并行I/O口組成，既可用作輸入，也可用于輸出；T/C：由兩個定時/記數(shù)器組成，擁有定時和記數(shù)兩種工作模式；本次設(shè)計(jì)的開關(guān)控制模塊如圖33所示：圖33開關(guān)控制模塊本次設(shè)計(jì)的電梯自動語言提示系統(tǒng)是模擬一個八層建筑中升降電梯，故采用八個按鍵依次用于代表顯示建筑中的1到8樓。語言模塊播報電梯上行狀態(tài)，并播報電梯已經(jīng)到達(dá)8樓。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點(diǎn)陣外觀圖如圖35所示：圖35 LED點(diǎn)陣外觀 本次設(shè)計(jì)用到的LED顯示屏是由64個發(fā)光二極管嚴(yán)格排列按照8*8的行列規(guī)則組成的點(diǎn)陣顯示屏體。 語音模塊本設(shè)計(jì)主要選用VS1003 MP3芯片作為語音模塊的核心。它可以記錄寬帶語音質(zhì)量的音并且播放MIDI。2音頻層III）（CBR + VBR + ABR），WMA （5384kbit / s的），WAV（PCM + IMA ADPCM）。 （2） 對輸入的音頻信號進(jìn)行IMA ADPCM編碼。（4） 流媒體支持。（6） 使用一個12 13 MHz的時鐘。（8） 低功耗運(yùn)行。（10） 獨(dú)立的工作電壓和獨(dú)立的I/O口?？梢杂脕碜鳛橐粋€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。 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?yàn)閱纹瑱C(jī)在檢測電平時是通過檢測按鍵的方式來實(shí)現(xiàn)的，本次設(shè)計(jì)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(jì)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。整個系統(tǒng)采用的電源電壓只需+5V電壓的直流輸出。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(jì)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(jì)作為整個電梯自動語音系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，系統(tǒng)的功能都是靠軟件部分提供并且實(shí)現(xiàn)?，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?yàn)镃語言不僅關(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(dá)能力強(qiáng)、方式靈活、能進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、能直接操作計(jì)算機(jī)硬件、高質(zhì)量的生成的目標(biāo)代碼。綜上所術(shù)，故此次設(shè)計(jì)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。 （2） LED顯示模塊：主要負(fù)責(zé)在按鍵鍵入樓層信號后經(jīng)主機(jī)模塊的處理，然后顯示從當(dāng)前樓層到目標(biāo)樓層的樓層數(shù)得變化以及所到達(dá)的樓層。 （4） 語音播報模塊：主要負(fù)責(zé)接收主機(jī)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(dá)到的樓層。 詳細(xì)程序見附錄1。然后數(shù)據(jù)流經(jīng)過低音，高音增強(qiáng)器。最后前往音頻輸出設(shè)備。在本系統(tǒng)中，對軟件設(shè)計(jì)的要求有以下5點(diǎn)：（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。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。（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(biāo)準(zhǔn)化打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。 軟件開發(fā)環(huán)境準(zhǔn)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(shí)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(jìn)行拓展。keil_uVison4是一款能兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)的軟件。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提供了一個功能強(qiáng)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。因此都是作為編程者編程軟件的首選。5 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果按照設(shè)計(jì)的要求寫好代碼后，下一步需要進(jìn)行的是調(diào)試工作。首先焊電源、單片機(jī)，其次是焊接下載口，最后焊接LED顯示器、八個按鍵。其次，本次設(shè)計(jì)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。各模塊程序段需要不斷調(diào)試直到程序完整的運(yùn)行正確無誤才行。當(dāng)然在保證本次設(shè)計(jì)的電梯自動語音提示系統(tǒng)正確運(yùn)行的情況下，還要保護(hù)單片機(jī)芯片。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(jìn)行整個系統(tǒng)的調(diào)試了。 系統(tǒng)調(diào)試本課題的主要任務(wù)是完成一個電梯的自動語音提示功能，系統(tǒng)正常方式運(yùn)行，當(dāng)鍵入觸發(fā)命令后，系統(tǒng)會按照相應(yīng)程序運(yùn)行執(zhí)行，完成對應(yīng)功能，矩陣鍵盤上鍵入按鈕，就是樓層信號，經(jīng)過AT89C51的處理后向語音模塊發(fā)送此次人為按下按鍵情況下的語音段地址，AT89C51檢測到語音信號后判斷電梯的上下行狀態(tài)，再調(diào)用語音播報子程序然后再將語音播報信號送到VS1003 MP3語音芯片中進(jìn)行相應(yīng)的上/下行狀態(tài)播報和樓層信號播報，同時將顯示信號送入到LED顯示模塊中，調(diào)用LED的顯示子程序顯示相應(yīng)的樓層。在設(shè)計(jì)過程中曾遇到過程序無問題的情況下，用實(shí)驗(yàn)室電源供電時候系統(tǒng)正常運(yùn)行，但是換上干電池后，當(dāng)按鍵選擇樓層后，LED顯示屏能夠正常顯示樓層變化以及最終到達(dá)的樓層，但是音頻設(shè)備無聲音提示。后來又去檢查接線口，全部檢查完了之后也發(fā)現(xiàn)沒有任何問題，程序也沒有問題。于是去實(shí)驗(yàn)室借來了一個萬用表，測了電壓，發(fā)現(xiàn)只需要4,65V左右電壓就行。（2） 相應(yīng)的VS1003所接的音頻設(shè)備正常播報上下行狀態(tài)以及電梯到達(dá)樓層數(shù)。系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果圖如圖51所示：圖51 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果圖結(jié) 論通過此次電梯自動語音提示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我學(xué)到了不少東西。就算找到了，修改的過程可能還會拆除多個電路，非常麻煩。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅只是一個單純的知識檢測，它其實(shí)就相當(dāng)于一個小的項(xiàng)目。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對我們這些即將畢業(yè)走入公司的大四學(xué)生來說是一場生動的生活課。對C語言的運(yùn)用更加熟練。（3） 在