電梯語音播報系統(tǒng)的設計-畢業(yè)設計

電梯語音播報系統(tǒng)的設計摘要本設計主要是運用單片機及按鍵、LCD1602液晶顯示等常見外圍電路知識，結(jié)合實際生活中電梯的運作，實現(xiàn)對三層電梯控制模型的設計。硬件部分主要由單片機最小系統(tǒng)模塊、電梯內(nèi)外電路按鍵矩陣模擬檢測模塊、電梯外請求發(fā)光管顯示模塊、樓層顯示LCD1602液晶顯示模塊、電梯上下行顯示模塊等5部分組成。該系統(tǒng)采用單片機（AT89S51）作為控制核心，使用按鍵按下與否而引起的電平的改變，作為用戶請求信息發(fā)送到單片機，單片機控制電動機轉(zhuǎn)動，單片機根據(jù)樓層檢測結(jié)果控制電機停在目標樓層。軟件部分使用C語言，利用查詢方式來檢測用戶請求的按鍵信息，根據(jù)電梯運行到相應樓層時，模擬按鍵引起電平變化，送到單片機計數(shù)來確定樓層數(shù)，并送到LCD1602液晶顯示器進行顯示。關鍵詞：AT89S51、模擬電梯、LCD1602液晶顯示、語音播報

DesignOfElevatorSpeechBroadcastSystem ABSTRACTThisdesignimpressonSCMandkeys,LCD1602liquidcrystaldisplayandothercommonperipheralcircuitknowledge,combinedwiththeactuallifeoftheoperationoftheelevator,torealizethecontrolmodelofthreeelevators.HardwareiscomposedofMCUminimumsystemmodule,elevatorandkeystrokematrixsimulationdetectionmodule,elevatorrequestLEDdisplaymodule,floordisplayLCD1602liquidcrystaldisplaymodule,elevatorupanddownthelinedisplaymodule5parts.ThesystemusesSCM(AT89S51)asthecontrolcore,andusesthebuttonwhetherpressedornotarisingfromthelevelofchange,asusersrequestinformationsenttothemicrocontroller.SCMcontrolmotorrotation,microcontrollercontrolsthemotoraccordingtotestresultsfloorsstoppedatthetargetfloor.SoftwarecomponentsuseClanguage,utilizethequerymethodtodetectthekeyinformationofuserqueries,accordingtotheoperationoftheelevatortotheappropriatefloor,analogbuttonscausedlevelchange,senttotheMCUcountertodeterminethenumberoffloors,andsenttotheLCD1602LCDdisplay.Keywords:AT89S51、simulatedelevator、LCD1602liquidcrystaldisplay、keyboardcontrol

目錄第一章引言 第一章引言1.1研究的背景和意義隨著城市文明化和現(xiàn)代化建設步伐的加快，建筑物中電梯的使用也相當普遍，而對服務要求也越來越高，人們越來越追求智能化、人性化的乘梯環(huán)境。傳統(tǒng)的電梯只有顯示部分，如果人流量大，在人群中可能看不到顯示的樓層，從而錯過到達的樓層。在電梯語音服務方面，通過語音播報提醒乘客所要到達的樓層以及其他相關的服務信息為客戶提供更多的便利?，F(xiàn)代化智能大廈不僅要求電梯能夠安全平穩(wěn)的將乘客送達目的地，而且也能預報層站及進行特定層站說明、特定情況提示、電梯的運行狀態(tài)等，就此設計一款基于單片機和語音芯片為核心的一個系統(tǒng)來實現(xiàn)語音提醒。本設計就以LCD1602顯示器和ISD1730語音芯片來實現(xiàn)樓層信號及播報。1.2基于單片機的語音系統(tǒng)簡介及設計要求系統(tǒng)簡介本電梯語音系統(tǒng)主要由電源模塊、LCD顯示模塊、語音播報模塊及矩陣鍵盤模塊。LCD模塊主要顯示樓層的上下行狀態(tài)、所到達樓層；語音播報模塊主要播報樓層；矩陣鍵盤模塊主要實現(xiàn)模擬樓層。系統(tǒng)正常運行方式，當鍵入觸發(fā)命令后，系統(tǒng)會安裝欲設程序運行執(zhí)行，完成對應功能。矩陣鍵盤上鍵入按鈕，就是樓層信號，經(jīng)過AT89S51單片機的處理后向語音芯片發(fā)送當前語音段地址，檢測后調(diào)用語音播報子程序進行相應的樓層信號播報，同時調(diào)用LCD的顯示子程序，顯示相應的樓層信號。1.2.2設計要求（1）矩陣鍵盤模擬電梯的樓層信號；（2）LCD顯示模塊顯示樓層狀態(tài)，上、下行狀態(tài)；（3）語音播報模塊主要作用是播報樓層。（4）采用AT89S51單片機處理信號向ISD1700語音芯片發(fā)送當前語音段地址，采用ISD1700的SPI串行接口進行串行通信，利用軟件部分找出樓層的信號和狀態(tài)在適當?shù)臅r候進行放音。本論文主要寫該設計的相關硬件系統(tǒng)（獨立鍵盤、晶振電路、復位電路、LCD顯示電路、語音播報電）、軟件系統(tǒng)和調(diào)試等。第二章系統(tǒng)整體框圖2.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖圖2-SEQ圖2-\*ARABIC1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能圖結(jié)構(gòu)功能圖說明：通過接通電源后，進行重置復位；采用矩陣鍵盤鍵入輸入信號到AT89S51單片機，單片機通過信號采集，進行信號處理對LCD模塊和語音模塊同時分別輸出信號，達到實現(xiàn)功能。本系統(tǒng)采用單片機AT89S51作為本設計的核心元件，利用ISD1730語音芯片的錄放和LCD的顯示來模擬智能電梯的語音播報。設計一種電梯語音播報系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯語音播報的智能化和自動化，以適應各種對服務要求比較高的電梯中。2.2系統(tǒng)方案論證單片微型處理器具有集成度高、體積小、成本低、控制功能強、可靠性高、結(jié)構(gòu)靈活、抗干擾能力強等顯著的特點，同時在結(jié)構(gòu)、指令設置上均有獨特之處，易于產(chǎn)品化；華邦ISD1700語音芯片??系列是一個高質(zhì)量的，完全集成，單片多消息語音記錄和重放裝置，適用于各種電子系統(tǒng)。該消息的時間是用戶在選擇范圍從26秒到120秒，取決于特定的裝置。目前世界上單片機產(chǎn)品多達50個系列，300多種型號。有八位的Intel公司的MSC—51系列，PIC系列等等，16位單片機有Intel公司的MCS—96系列等等。各類單片的指令系統(tǒng)各不相同，功能各有所長。在本設計中，8位單片機就能滿足系統(tǒng)的設計需求。目前的八位單片機中，以IntelMCS—51系列的單片機種類最多，接口芯片以及應用軟件也非常的豐富。在選擇MCS—51系列單片機芯時，在成本允許的情況下，盡可能的選擇集成度高的微處理器。AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能的CMOS8位單片機，片內(nèi)含4KB的反復擦寫的程序和128B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS—51指令系統(tǒng)，片內(nèi)配置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，將使程序調(diào)試非常的方便。同時AT89S51具有128字節(jié)內(nèi)部的RAM，32位輸出/輸入口線，2個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路，具有休眠和掉電兩種節(jié)電模式[1]。從系統(tǒng)的各個方面考慮，選擇AT89S51單片機作為遙控接收系統(tǒng)的中央處理器，它應該完全滿足系統(tǒng)的需要。由于本系統(tǒng)的軟件主要是實現(xiàn)一些控制操作和過程提示，沒有大的數(shù)字計算職能，所以本系統(tǒng)采用C語言編程，單片機AT89S51具有8K的程序存儲區(qū)間，能夠滿足軟件存儲空間需要。現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但以80C51為核心的單片機仍占主流，與51系列兼容的產(chǎn)品有Philips公司、Atmel公司和中國臺灣Winbond公司生產(chǎn)的系列單片機。以80C51為核心的單片機占據(jù)了半壁江山，而Microchi公司的PIC單片機也有著較強的發(fā)展趨勢，中國臺灣的Holtek公司單片機以其低價質(zhì)優(yōu)的特點占據(jù)了一定的市場份額。此外，還有Motorola公司的產(chǎn)品、日本幾大公司的專用單片機產(chǎn)品等。在一定時期內(nèi)，單片機產(chǎn)品走的是一條依存互補、相輔相成、共同發(fā)展的道路。

第三章控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設計3.1硬件系統(tǒng)設計硬件的設計主要圍繞系統(tǒng)的功能完全實現(xiàn)，并且要保證整個系統(tǒng)在運行過程中的穩(wěn)定性、安全性及生產(chǎn)的經(jīng)濟性。系統(tǒng)硬件組成包括操作部分（獨立鍵盤、晶振電路與復位電路）；執(zhí)行部分（LCD顯示電路、語音播報電路）組成。1.顯示電路：主要顯示所要到得樓層信號和上、下行信號，用來模擬電梯運行情況；2.鍵盤部分：鍵盤部分模擬的是信號的采集和對系統(tǒng)的總體操作；3.語音播報：用來負責播報所到達的樓層號4.復位電路：分為上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式。硬件總電路圖:詳見附錄13.2系統(tǒng)硬件構(gòu)成系統(tǒng)硬件組成包括操作部分（獨立鍵盤、晶振電路與復位電路）；執(zhí)行部分（LCD顯示電路、語音播報電路）組成。顯示電路模塊圖3-1LCD顯示電路主要顯示的是所要到得樓層信號和上、下行信號，用來模擬電梯運行情況。液晶顯示器各種圖形的顯示原理（線段的顯示）：點陣圖形式液晶由M×N個顯示單元組成，假設LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個點組成，屏上64×16個顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當（000H）=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當（3FFH）=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理[8]。字符的顯示：用LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由6×8或8×8點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC21602與單片機連接圖 表3-SEQ表3-\*ARABIC11602接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2DataI/O2VDD電源正極10D3DataI/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4DataI/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5DataI/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6DataI/O6E使能信號14D7DataI/O7D0DataI/O15BLA背光源正極8D1DataI/O16BLK背光源負極LCD1602特性及應用特性：（1）3.3V或5V工作電壓，對比度可調(diào)（2）內(nèi)含復位電路（3）提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能（4）有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM（5）內(nèi)建有192個5X7點陣的字型的字符發(fā)生器CGROM（6）8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM應用：微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中。使用Proteus仿真1602--即LM016L--依照數(shù)據(jù)手冊說明使用可能遇到困難，可以嘗試采用以下方案解決：1.數(shù)據(jù)手冊中可能介紹1602內(nèi)部D0～D7已有上拉，可以使用P0口直接驅(qū)動。在Proteus中LM016L內(nèi)部可能沒有，應該人為加上拉電阻。建議不要使用排阻，使用普通電阻一個一個上拉，應該可以解決問題；2.可能遇到不能檢測到忙信號的問題，嘗試使用延時把信號拖過去單片機連接模塊圖3-SEQ圖3-\*ARABIC3單片機引腳連接圖STC系列單片機是美國STC公司最新推出的一種新型51內(nèi)核的單片機。片內(nèi)含有Flash程序存儲器、SRAM、UART、SPI、A/D、PWM等模塊。該器件的基本功能與普通的51單片機完全兼容。主要功能及性能參數(shù)：(1)內(nèi)置標準51內(nèi)核，機器周期：增強型為6時鐘，普通型為12時鐘；(2)工作頻率范圍：0~40MHZ，相當于普通8051的0~80MHZ；(3)Flash空間：4KB；(4)內(nèi)部存儲器（RAM)：512B；(5)定時器/計數(shù)器：2個16位；(6)通用異步通信口（UART）：1個；(7)中斷源：8個；(8)有ISP(在系統(tǒng)可編程）/IAP(在應用可編程)，無需專用編程器/仿真器；(9)通用I/O口：32/36個；(10)工作電壓：3.8~5.5V；(11)外形封裝：40腳PDIP、44腳PLCC和PQFP等。引腳功能說明(1)VCC：電源電壓。(2)VSS：公共連接，通常指電路公共接地端。(3)P0口：在不接片外存儲器與不擴展I/O口是，可作為準雙向I/O口使用。否則，分時復用為低8位地址總線和數(shù)據(jù)總線[1]。(4)P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，與AT89C51不同之處是，52系列的P1.0和P1.1還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入(P1.0/T2)和輸入(P1.1/T2EX)，參見表3-2。表3-SEQ表3-\*ARABIC2P1.0和P1.1的第二功能引腳號功能特性P1.0T2（定時/計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時/計數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）圖3-SEQ圖3-\*ARABIC4STC89C51引腳圖(5)P2口：一般可作為準雙向I/O口使用；在接有片外存儲器或擴展I/O口且尋址范圍超過256字節(jié)時，P2口用作高8位地址總線。(6)P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表3-3所示。表3-SEQ表3-\*ARABIC3P3口的第二功能端口第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外中斷0）P3.3（外中斷1）P3.4T0（定時/計數(shù)0）P3.5T1（定時/計數(shù)1）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）(7)RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。(8)/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為0000H-FFFFH)。端必須保持低電平(接地)。如端為高電平(接VCC端)，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。(9)XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。(10)XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。(11)數(shù)據(jù)存儲器：89C51有128個字節(jié)的內(nèi)部RAM,80H-FFH高128個字節(jié)與特殊功能寄存器(SFR)地址是連續(xù)不重疊的，52系列是高128字節(jié)的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但在物理上它們是分開的。當一條指令訪問7FH以上的內(nèi)部地址單元時，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪問高128字節(jié)RAM還是訪問特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器[12]。(12)中斷：89C51共有5個中斷向量:兩個外中斷（INT0和INT1），3個定時器中斷(定時器0，1)和串行口中斷。復位及晶振電路模塊無論用戶使用哪種類型的單片機,總要涉及到單片機復位電路的設計。而單片機復位電路設計的好壞,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設計完單片機系統(tǒng),并在實驗室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象，這主要是單片機的復位電路設計不可靠引起的[10]。單片機在啟動時都需要復位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應并將系統(tǒng)復位。單片機系統(tǒng)的復位方式有：手動按鈕復位和上電復位。本次設計中采用手動按鈕復位的方式。89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路如圖3(a)所示。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，推薦電容使用30pF±10pF，而如果使用陶瓷諧振器，建議選擇40pF±l0pF。用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖3(b)圖所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時鐘信號是通過一個二分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術條件的要求。在本次設計中，晶體振蕩器采用12Mhz，此時機器頻率為1Mhz。振蕩電路中兩個電容均為30pf。復位及晶振電路如圖3-5所示。(a)內(nèi)部振蕩電路(b)外部振蕩電路圖3-SEQ圖3-\*ARABIC589C51振蕩電路圖3-SEQ圖3-\*ARABIC6復位及晶振電路語音播報模塊圖3-SEQ圖3-\*ARABIC7語音播報電路原理圖這部分是用來負責播報所到達的樓層號。ISD1700的特點：1、綜合信息管理系統(tǒng)的單片機，按鍵的應用記錄：記錄電平觸發(fā)玩：循環(huán)播放順序的個人信息或電平觸發(fā)邊沿觸發(fā)擦除：擦除邊緣觸發(fā)的第一個或最后一個消息或電平觸發(fā)刪除所有消息標題：邊緣觸發(fā)前進到下一個消息或信息快速播放過程中掃描體積：8級輸出音量控制就緒/忙狀態(tài)指示：準備或int復位：返回到默認狀態(tài)每個運行周期后自動斷電2、可選采樣頻率由一個外部振蕩器電阻控制3、可選的消息的時間廣泛的選擇從30秒到240秒在8kHz的采樣頻率4、消息和操作指標四個可定制的聲音效果（SES）為可聽指示可選vAlert（voiceAlert）顯示新郵件的存在領導：在錄音期間，閃爍在播放過程中，向前和擦除操作5、雙操作模式獨立模式：（1）集成的信息管理技術（2）每個運行周期后自動斷電SPI模式：完全由用戶選擇和通過可控APC寄存器和各種SPI命令選項6、兩個輸入通道Mic+/麥克風：差分麥克風輸入AGC（自動增益控制）更新：單端模擬輸入通過輔助記錄或飼料7、雙輸出通道差動PWMD類揚聲器輸出直接驅(qū)動一個8?揚聲器或一個典型的蜂鳴器可配置的澳元（電流）或輔助（電壓）單端輸出驅(qū)動外部音頻放大器8、ChipCorder標準的特點高質(zhì)量的，自然的聲音和音頻再現(xiàn)工作電壓為2.4V至5.5V9、包裝類型：可在模具，PDIP，SOIC和TSOP電特性：（1）工作電壓：2.4V-5.5V最高不能超過6V；（2）靜態(tài)電流：0.5-1μA；（3）工作電流：20mA；用戶可利用震蕩電阻來自定芯片的采樣頻率，從而決定芯片的錄放時間。管腳功能說明：表3-SEQ表3-\*ARABIC4管腳功能說明管腳

名稱PDIP/SOIC

管腳TSOP

管腳

引腳說明VCCD122數(shù)字電路電源/LED223LED指示信號輸出/RESET324芯片復位MISO425SPI接口的串行輸出。ISD1700在SCLK下降沿之前的半個周期將數(shù)據(jù)放置在MISO端。數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿時移出MOSI526SPI接口的數(shù)據(jù)輸入端口。主控制芯片在SCLK上升沿之前的半個周期將數(shù)據(jù)放置在MOSI端。數(shù)據(jù)在SCLK上升沿被鎖存在芯片內(nèi)。此管腳在空閑時，應該被拉高SCLK627SPI接口的時鐘。由主控制芯片產(chǎn)生，并且被用來同步芯片MOSI和MISO端各自的數(shù)據(jù)輸入和輸出。此管腳空閑時，必須拉高。/SS728為低時，選擇該芯片成為當前被控制設備并且開啟SPI接口。空閑時，需要拉高VSSA81模擬地AnaIn

92芯片錄音或直通時，輔助的模擬輸入。需要一個交流耦合電容（典型值為0.1uF），并且輸入信號的幅值不能超出1.0Vpp。APC寄存器的D3可以決定Analn信號被立刻錄制到存儲器中，與Mic信號混合被錄制到存儲器中，或者被緩存到喇叭端并經(jīng)由直通線路從AUD/AUX輸出。MIC+103麥克風輸入+MIC-114麥克風輸入-VSSP2125負極PWM喇叭驅(qū)動器地SP-136喇叭輸出-VCCP147PWM喇叭驅(qū)動器電源SP+158喇叭輸出+VSSP1169正極PWM喇叭驅(qū)動器地AUD/AUX1710輔助輸出，決定于APC寄存器的D7，用來輸出一個AUD或AUX輸出。AUD是一個單端電流輸出，而AuxOut是一個單端電壓輸出。他們能夠被用來驅(qū)動一個外部揚聲器。出廠默認設置為AUD。APC寄存器的D9可以使其掉電。AGC1811自動增益控制/VOL1912音量控制ROSC2013振蕩電阻，ROSC用一個電阻連接到地，決定芯片的采樣頻率VCCA2114模擬電路電源/FT2215在獨立芯片模式下，當FT一直為低，Analn直通線路被激活。Analn信號被立刻從Analn經(jīng)由音量控制線路發(fā)射到喇叭以及AUD/AUX輸出。不過，當在SPI模式下，SPI無視這個輸入，而且直通線路被APC寄存器的D0所控制。該管腳有一個內(nèi)部上拉設備和一個內(nèi)部防抖動電路，允許使用按鍵開關來控制開始和結(jié)束。/PLAY2316播放控制端/REC2417錄音控制端/ERASE2518擦除控制端/FWD2619快進控制端RDY/INT2720一個開路輸出。

Ready(獨立模式)

該管腳在錄音，放音，擦除和指向操作時保持為低，保持為高時進入掉電狀態(tài)。

Interrupt(SPI模式)

在完成SPI命令后，會產(chǎn)生一個低信號的中斷。一旦中斷消除，該腳變回為高。VSSD2821數(shù)字地ISD1700的SPI模式：主控單片機主要通過四線（SCLK，MOSI，MISO，/SS）SPI協(xié)議對ISD1700進行串行通信。ISD1700作為從機，幾乎所有的操作都可以通過這個SPI協(xié)議來完成。為了兼容獨按鍵模式，一些SPI命令：PLAY，REC，ERASE，F(xiàn)WD，RESET和GLOBAL_ERASE的運行類似于相應的獨立按鍵模式的操作。另外，SET_PLAY，SET_REC，SET_ERASE命令允許用戶指定錄音、放音和擦除的開始和結(jié)束。此外，還有一些命令可以訪問APC寄存器，用來設置芯片模擬輸入的方式。ISD1700系列的SPI串行接口操作遵照以下協(xié)議：（1）一個SPI處理開始于/SS管腳的下降沿；（2）在一個完整的SPI指令傳輸周期，/SS管腳必須保持低電平；（3）數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿鎖存在芯片的MOSI管腳，在SCLK的下降沿從MISO管腳輸出，并且首先移出低位；（4）SPI指令操作碼包括命令字節(jié)，數(shù)據(jù)字節(jié)和字節(jié)，這決定于1700的指令類；（5）當命令字及數(shù)據(jù)輸入到MOSI管腳時，同時狀態(tài)寄存器和當前行信息從MISO管腳移出；（6）一個SPI處理在/SS變高后啟動；（7）在完成一個SPI命令的操作后，會啟動一個中斷信息，并且持續(xù)保持為低，直到芯片收到CLR_INT命令或者芯片復位。SPI協(xié)議格式圖3-SEQ圖3-\*ARABIC8SPI時序圖在SPI命令輸入到ISD1700前，SPI端口的狀態(tài)應該保持如下狀態(tài)：（1）/SS=HIGH（2）SCLK=HIGH（3）MOSI=LOWISD1700的存儲結(jié)構(gòu)：內(nèi)存陣列提供了四個特殊的聲音效果存儲（SES）以及語音數(shù)據(jù)。存儲陣列尋址的行。一行是最小的存儲分辨率，內(nèi)存可以解決的。內(nèi)存分配是在獨立模式內(nèi)部信息管理系統(tǒng)自動處理。在SPI模式下，一個對整個內(nèi)存的訪問通過十一位地址。四的聲音效果（SE）占據(jù)四排每硒存儲器陣列的前十六行。這意味著從地址0x000解決0x00f。其余的記憶是專門為語音數(shù)據(jù)存儲。因此，語音信息存儲的地址將從0x010到存儲器陣列的一端開始在獨立按鍵模式下，芯片內(nèi)有一套環(huán)形存儲結(jié)構(gòu)管理系統(tǒng)來管理錄音段的存放。當芯片讀寫存儲器時會檢查是否合法的存儲結(jié)構(gòu)，若不是則LED會閃7下，然后芯片將不接受任何指令除了復位和全部擦除指令[7]。遇到這種情況需先將芯片成功全部擦除才能復原，這樣原來的內(nèi)容將全部丟失除了提示音。環(huán)形存儲結(jié)構(gòu)管理系統(tǒng)管理的是0x10到末，0x00至0x0f為SE的。當指針指到末后，會自動跳到0x10。在此管理系統(tǒng)下錄音段之間是連續(xù)存放的，但首與末之間至少有一個空間隔來讓系統(tǒng)區(qū)分首末。3.2.5鍵盤控制模塊圖3-SEQ圖3-\*ARABIC9鍵盤操作電路圖在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖3-9所示。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如P1口）就可以構(gòu)成4×4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來設計鍵盤是合理的。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復雜一些，識別也要復雜一些。在本設計中，列線直接連接P1口高4位并通過軟件置高；行線連接P1口低4位，通過軟件拉至低電平。將行線所接的單片機的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的輸入端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。3.3本章小結(jié)本章詳細敘述了基于單片機的電梯語音系統(tǒng)硬件電路的結(jié)構(gòu)及原理，每個硬件模塊電路的器件說明。在設計硬件電路的同時，充分考慮將軟件和硬件結(jié)合起來，發(fā)揮單片機的優(yōu)勢，簡化硬件電路設計。

第四章系統(tǒng)的軟件設計軟件是整個控制系統(tǒng)設計的核心，它具有充分的靈活性，可以根據(jù)系統(tǒng)的要求而變化。在硬件結(jié)構(gòu)一定的情況下，只要改變軟件就能實現(xiàn)一些不同的功能。單片機所具有的智能功能要由軟件來實現(xiàn)。對于51系列單片機，現(xiàn)有四種語言支持，即匯編、PL/M、C和BASIC。C語言是現(xiàn)有程序設計語言中規(guī)模最小的語言之一，而小的語言體系往往能設計出較好的程序。C語言的關鍵字很少，ANSIC標準一共只有32個關鍵字，9種控制語句，壓縮了一切不必要的成份。C語言的書寫形式比較自由，表達方法簡潔，使用一些簡單的方法就可以構(gòu)造出相當復雜的數(shù)據(jù)類型和程序結(jié)構(gòu)[10]。同時C語言可移植性好、表達能力強、表達方式靈活、可進行結(jié)構(gòu)化程序設計、可以直接操作計算機硬件、生成的目標代碼質(zhì)量高。因此本設計就采用C語言來編寫相關的程序。4.1應用軟件的設計原則應用系統(tǒng)中的軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設計的，應可靠實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。在本系統(tǒng)中，軟件設計要力求做到一下幾點：1.軟件結(jié)構(gòu)清晰，簡捷，流程合理。2.各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，子程序化。這樣便于調(diào)試，連接，又便于移植，修改。3.程序存儲區(qū)，數(shù)據(jù)存儲區(qū)要合理規(guī)劃，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又使操作方便。4.經(jīng)過調(diào)試修改后的程序應進行規(guī)范化，除去修改的痕跡，以便于交流和借鑒，也為以后的軟件模塊化、標準化打下基礎。5.實現(xiàn)全面軟件抗干擾設計。軟件抗干擾是單片機應用系統(tǒng)提高可靠性的有利措施。系統(tǒng)軟件設計主要分為主程序（包含電梯模擬程序）、鍵盤掃描子程序、LCD1602液晶顯示程序以及中斷服務子程序幾部分。主程序負責工作模式之間的轉(zhuǎn)換以及對矩陣鍵盤按鍵值的處理并根據(jù)該值控制T0工作。鍵盤掃描程序負責對矩陣鍵盤按鍵的識別，并以軟件的方式輸入高低電平來控制單片機輸出語音。LCD1602液晶顯示程序負責顯示所到樓層及上、下行狀態(tài)。中斷服務子程序負責T0初值的重裝以及P2.1取反。4.2系統(tǒng)主程序圖4-SEQ圖4-\*ARABIC1主程序流程圖主程序流程圖如圖4-1所示：系統(tǒng)通電后，默認進入電梯模擬模式。根據(jù)矩陣鍵盤的返回數(shù)據(jù)，查找掃描并確定信號，然后調(diào)用選音播放子程序，保存放音樓層為當前樓層，播報出所到樓層，LCD1602液晶顯示模塊顯示當前樓層數(shù)，并根據(jù)當前狀態(tài)，確定上、下狀態(tài)，并顯示。4.3選音播報子程序圖4-SEQ圖4-\*ARABIC2選音播放子程序流程圖選音播放子程序流程圖如圖4-2所示：主要功能就是獲取有矩陣鍵盤控制高低電平輸出的信號，來獲取當前需要放音樓層，然后查詢當前樓層語音地址，發(fā)送到對應樓層語音地址到語音芯片，進行播報，然后返回初始值。4.4本章小結(jié)本章敘述了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)。軟件是整個控制器的重要組成部分，設計的優(yōu)劣關系到系統(tǒng)的性能。在控制器的軟件設計中，調(diào)試是最關鍵的一步，只有通過不斷調(diào)試才能慢慢接近系統(tǒng)的性能要求，本設計中采用匯編語言設計程序，編程、調(diào)試較難。

第五章系統(tǒng)仿真與調(diào)試在本設計中我們使用PROTEUS與KEIL聯(lián)調(diào)的方式實現(xiàn)設計的仿真，再將硬件與軟件聯(lián)機調(diào)試。由于PROTEUS中沒有ISD系列芯片，所以無法完成語音播報部分的仿真，只可以進行LCD顯示部分和鍵盤部分的仿真，仿真圖如下：圖5-SEQ圖5-\*ARABIC1LCD顯示部分仿真圖5-SEQ圖5-\*ARABIC2鍵盤部分仿真5.1系統(tǒng)調(diào)試將系統(tǒng)程序燒錄進單片機中，連接好硬件電路，進行系統(tǒng)調(diào)試。經(jīng)過調(diào)試后，硬件部分的功能基本能實現(xiàn)。圖5-SEQ圖5-\*ARABIC3語音部分程序編譯圖5-SEQ圖5-\*ARABIC4顯示部分程序編譯圖5-SEQ圖5-\*ARABIC5硬件實物圖5.2硬件調(diào)試方法與調(diào)試結(jié)果調(diào)試方法：（1）接通電源，有指示燈顯示（即LCD燈正常顯示）；（2）通過矩陣鍵盤鍵入相應信號（即樓層數(shù)或者電梯狀態(tài)）；（3）觀察LCD1602液晶顯示器上面顯示的數(shù)據(jù)和輸入信號是否一致或者是否正常顯示數(shù)據(jù)，通過聽揚聲器播報出的數(shù)據(jù)來最終確定調(diào)試結(jié)果數(shù)據(jù)的正確。調(diào)試結(jié)果：當通過鍵盤鍵入樓層1信號時，LCD顯示loucheng：1fangxiang：up；揚聲器播報：您好1樓到了。當通過鍵盤鍵入樓層6信號時，LCD顯示loucheng：6fangxiang：up；揚聲器播報：您好6樓到了。當通過鍵盤鍵入樓層5信號時，LCD顯示loucheng：5fangxiang：down；揚聲器播報：您好5樓到了。當通過鍵盤鍵入警告信號1時，LCD顯示前一次輸入樓層數(shù)；揚聲器播報：對不起，電梯超重，請減輕重量。當通過鍵盤鍵入警告信號2時，LCD顯示前一次輸入樓層數(shù)；揚聲器播報：電梯發(fā)生故障，請勿驚慌，在電梯內(nèi)等待救。

第六章總結(jié)通過此次電梯語音系統(tǒng)的設計，我收獲頗豐。設計的核心內(nèi)容就是利用單片機TA89S52的編程來實現(xiàn)控制外圍各電路的運行。通過本次設計，我熟練掌握了程控系統(tǒng)設計的一般步驟,掌握了相關軟件的用法，并對編程能力起到了一定的提高作用。這次畢業(yè)設計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，認識了將來電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。畢業(yè)設計是我作為一名學生即將完成學業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學校所學知識的全面總結(jié)和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設計是我對所學知識理論的檢驗與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設計者獨立分析和解決問題的能力。這次畢業(yè)設計要求設計的是電梯語音播報系統(tǒng)的設計，盡管題目難度并不是很大，但是我仍然希望通過自己的努力來完成設計并能得到較好的結(jié)果。在做畢業(yè)設計之前，覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結(jié)。但是通過這次畢業(yè)設計，發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設計不僅僅是對以前所學專業(yè)知識的一種檢驗，同時也是對自己能力的一種提高。本次設計過程中，從課題分析開始，再到總體設計、詳細設計,最后到系統(tǒng)實現(xiàn)，每一步都讓我將理論學習的知識應用到實踐中去。在課題分析階段，由于本次是設計一個單片機控制系統(tǒng)，所以對其中的單片機的工作分析尤為重要。從查閱資料，提出問題，到解決問題，老師給了我很大的幫助。在總體設計階段，由于課題分析做的比較全面，很快就對系統(tǒng)的功能，控制機制有了充分的認識。在詳細設計階段，首先要考慮各電路模塊的主要功能及軟件的設計，分別進行安裝調(diào)試。其次，將寫好的程序進行上機調(diào)試。最后，將已完成的程序和硬件系統(tǒng)結(jié)合，統(tǒng)一進行調(diào)試。通過這次畢業(yè)設計明白自己要學習的東西還太多。知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。

致謝在王昱潔老師的指導和同學的幫助之下，我得以如期的完成好畢業(yè)設計。畢業(yè)設計幫助我們總結(jié)大學四年收獲、認清自我。同時，還幫助我們改變一些處理事情時懶散的習慣。從最開始時的搜集資料，整理資料，到方案比選，確定方案，再到著手開始進行設計，每一步都是環(huán)環(huán)相扣，銜接緊密，其中任何一個步驟產(chǎn)生遺漏或者疏忽，就會對以后的設計帶來很多的不便。我們的動手能力和資料搜集能力在設計中也得到提升。畢業(yè)設計中需要用到輔助設計軟件的地方，也需要我們耐心的學習。掌握其使用的要領，運用到設計當中去。畢業(yè)設計結(jié)束了，通過設計，學生深刻領會到基礎的重要性，畢業(yè)設計不僅僅能幫助學生檢驗大學四年的學習成果，更多的是畢業(yè)設計可以幫助我們更加清楚的認識自我，磨練我們的意志與耐性，這會為學生日后的工作和生活帶來很大的幫助。最后，感謝電子系的所有老師。本設計能順利的完成也歸功于各位老師的認真負責，使我們能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中應用。再次向計算機學院電子系的全體老師表示由衷的謝意，感謝他們四年對我的辛勤栽培。2013年6月2日

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附錄1：系統(tǒng)總電路圖

附錄2：相關程序代碼//頭文件#include<AT89X51.h>#include<intrins.h>#include<ISD1700.h>#include<lcd1602.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintunsignedintn,mb;uintData;uchary;ucharflag;intnum;sbitbeep=P2^1;ucharbai,shi,ge;ucharTB[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//顯示段碼voiddelay1(uchara)//數(shù)碼管顯示部分延時函數(shù){unsignedinti;while(--a!=0){ for(i=0;i<100;i++);//一個;表示空語句,CPU空轉(zhuǎn)。} //i從0加到125，CPU大概就耗時1毫秒 }voidxianshi(inttt)//數(shù)碼管顯示函數(shù)，能夠顯示任意4位十進制數(shù){P0=TB[tt]; //01110001F停止}sbitKEY0=P1^6;sbitKEY1=P1^7;sbitLED1=P1^5;sbitKEY2=P3^0;sbitLED2=P1^4;sbitKEY3=P3^1;sbitLED3=P1^3;sbitKEY4=P3^2;sbitLED4=P1^2;sbitKEY5=P3^3;sbitLED5=P1^1;sbitKEY6=P2^0;sbitLED6=P1^0;sbitKEY7=P2^2;ucharloucheng=1;ucharcount1;ucharflag;//定時標志位ucharflag1;//上、下標志=1上=2下ucharnum1,num2,num3,num4,num5,num6;voiddelay(intnum){//延時函數(shù) while(num--) {xianshi(loucheng);}}voidBeep(void){//BELL-揚聲器--整點報時 unsignedchara;//定義變量用于發(fā)聲的長度設置 for(a=60;a>0;a--){//第一個聲音的長度 beep=~beep;//取反揚聲器驅(qū)動口，以產(chǎn)生音頻 delay(100);//音調(diào)設置延時 } for(a=100;a>0;a--){//同上 beep=~beep; delay(50);// } for(a=100;a>0;a--){//同上 beep=~beep; delay(100);// } beep=1;//音樂結(jié)束后揚聲器拉高關閉}voidT0_Init(void) //定時器T1定時中斷50毫秒/每次，晶振頻率為12.000MHz{ TMOD=0x01; //設置定時器模式 TL0=(65536-50000)/256; //設置定時初值 TH0=(65536-50000)%256; //設置定時初值 ET0=1;//開定時器1中斷// TR0=1; //定時器1開始計時 EA=1; }voidtimer0()interrupt1//中斷服務程序{ TL0=(65536-50000)/256; //重新設置定時初值 TH0=(65536-50000)%256; //重新設置定時初值 count1++; if(count1==80) { cou