基于单片机控制的新型智能电梯语音系统设计

　　摘 要：本文设计了一种基于单片机控制的智能电梯语音系统，对整个系统的电路原理、单片机、CPLD和解码器的接口等硬件原理作了详细论述。软件部分针对电梯语音服务的要求，通过对电梯系统中特殊信号的逻辑判断，来完成对电梯语音服务的智能化控制，成功实现了电梯语音服务的智能化和自动化。

　　关键词：MP3;STC89C58RD+C;VS1011E;语音系统;解码器

　　引言

　　语音系统对电梯来说是不可缺少的部分，比如进行楼层报数、方向提示、报警告示、消防对讲甚至广告宣传等。目前绝大多数电梯使用语音芯片来进行语音存储和播放，而语音芯片系统存在一些缺陷，比如外围电路复杂、音质不佳、成本偏高、容量有限以及语音更改不便等。有鉴于此，本文设计了一款基于单片机控制的智能电梯语音系统。

　　系统概述

　　电梯控制系统的基本功能，是根据用户的楼层按键信息，显示到往楼层数字，语音播报到达楼层。系统框图如图1所示。

　　

 

　　图1 电梯语音系统结构框图

　　硬件设计

　　根据FLASH的读写规则和MP3的解码协议，事先设定CPLD的逻辑规则。控制器按照输入的信息，向CPLD发出控制命令和传送数据。CPLD根据接收到的命令按照逻辑规则读写FLASH以及对MP3设定内部控制寄存器和输送音频数据。MP3输出的模拟信号可以直接推动耳机发音，但是如果需要推动大功率扬声器，还需要外接功率放大器。

　　系统微控制器采用了STC89C58RD+C，它是新一代51增强型高性能单片机，具有加密性强、超强抗干扰、超低功耗、在系统可编程、可供应内部集成 MAX810 专用复位电路等特点。STC89C58RD+C拥有32K的FLASH和16K的EEPROM，而值得关注的是其内含的1280 Byte内部SRAM存储空间，在音频数据处理和显示数据处理需要进行较大数据缓冲的情况下，选择该款具有大容量内部存储器的单片机，可以胜任系统的控制要求。

　　本文使用CPLD负责逻辑控制和数据传递。CPLD电路使用XC9572-VQ64，它拥有72个宏单元、1600个可用门电路、52个I/O口，具有低至2.5V供电，可在线编程等特性。

　　MP3解码芯片VS1011E工作原理与电路设计

　　VS1011E音频解码芯片为VS10XX系列的第三代产品，它内部包含一个高性能、低功耗的DSP处理核，一个5.5KB 片内RAM可供用户存储代码和数据，一个串行SPI总线接口，一个双声道采样频率可调的16位DAC。工作于12.288MHz~14MHz或24.576MHz~28MHz时钟频率下，可以解码MPEG1&2 Layer1、2、3以及MPEG2.5 Layer3、WAV和PCM格式文件。

　　VS1011E的工作流程

　　VS1011E的工作流程如图2所示。

　　

 

　　图2 解码芯片VS1011E工作流程图

  

参考文献:

[1]. CPLD datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/CPLD_1136600.html.
[2]. VS1011E datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/VS1011E_1684806.html.
[3]. MAX810  datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MAX810+_1019165.html.
[4]. MPEG1 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MPEG1_873824.html.