軟件部分針對電梯語音服務的要求，通過對電梯系統(tǒng)中特殊信號的邏輯判斷，來完成對電梯語音服務的智能化控制，成功實現(xiàn)了電梯語音服務的智能化和自動化。
引言
語音系統(tǒng)對電梯來說是不可缺少的部分，比如進行樓層報數(shù)、方向提示、報警告示、消防對講甚至廣告宣傳等。目前絕大多數(shù)電梯使用語音芯片來進行語音存儲和播放，而語音芯片系統(tǒng)存在一些缺陷，比如外圍電路復雜、音質不佳、成本偏高、容量有限以及語音更改不便等。有鑒于此，本文設計了一款基于單片機控制的智能電梯語音系統(tǒng)。
系統(tǒng)概述
電梯控制系統(tǒng)的基本功能，是根據(jù)用戶的樓層按鍵信息，顯示到往樓層數(shù)字，語音播報到達樓層。
系統(tǒng)框圖如圖1所示。
圖1 電梯語音系統(tǒng)結構框圖
根據(jù)FLASH的讀寫規(guī)則和MP3的解碼協(xié)議，事先設定CPLD的邏輯規(guī)則。控制器按照輸入的信息，向CPLD發(fā)出控制命令和傳送數(shù)據(jù)。CPLD根據(jù)接收到的命令按照邏輯規(guī)則讀寫FLASH以及對MP3設定內部控制寄存器和輸送音頻數(shù)據(jù)。MP3輸出的模擬信號可以直接推動耳機發(fā)音，但是如果需要推動大功率揚聲器，還需要外接功率放大器。
系統(tǒng)微控制器采用了STC89C58RD+C，它是新一代51增強型高性能單片機，具有加密性強、超強抗干擾、超低功耗、在系統(tǒng)可編程、可供應內部集成 MAX810 專用復位電路等特點。STC89C58RD+C擁有32K的FLASH和16K的EEPROM，而值得關注的是其內含的1280 Byte內部SRAM存儲空間，在音頻數(shù)據(jù)處理和顯示數(shù)據(jù)處理需要進行較大數(shù)據(jù)緩沖的情況下，選擇該款具有大容量內部存儲器的單片機，可以勝任系統(tǒng)的控制要求。
本文使用CPLD負責邏輯控制和數(shù)據(jù)傳遞。CPLD電路使用XC9572-VQ64，它擁有72個宏單元、1600個可用門電路、52個I/O口，具有低至2.5V供電，可在線編程等特性。
MP3解碼芯片VS1011E工作原理與電路設計
VS1011E音頻解碼芯片為VS10XX系列的第三代產(chǎn)品，它內部包含一個高性能、低功耗的DSP處理核，一個5.5KB 片內RAM可供用戶存儲代碼和數(shù)據(jù)，一個串行SPI總線接口，一個雙聲道采樣頻率可調的16位DAC。工作于12.288MHz~14MHz或24.576MHz~28MHz時鐘頻率下，可以解碼MPEG1&2 Layer1、2、3以及MPEG2.5 Layer3、WAV和PCM格式文件。
VS1011E的工作流程
VS1011E的工作流程如圖2所示。
圖2 解碼芯片VS1011E工作流程圖
解碼后，如果SCL_AIADDR != 0,將會執(zhí)行應用區(qū)代碼，代碼地址由相應的地址寄存器提供。然后，按照SCL_BASS寄存器(SB_AMPLITUDE位和ST_AMPLITUDE 位)的設置，數(shù)據(jù)可能會被送到低音和高音優(yōu)化器進行音效處理。此后，數(shù)據(jù)通過音量控制單元，同時備份到音頻FIFO中。音頻FIFO保持數(shù)據(jù)，并作為采樣率轉換器和DAC的輸入。采樣率轉換器將所有不同采樣率轉換成CLKI/512，輸送給DAC。DAC按位依次產(chǎn)生立體聲模擬信號。
由于本系統(tǒng)為電梯系統(tǒng)，推動大功率揚聲器發(fā)聲需要外置功放。這里功放采用的是CD4752CZ，該功放具有較大的電壓范圍和抗干擾能力，適合電壓波動大，外界干擾強的電梯工作環(huán)境。
存儲器的組織結構
系統(tǒng)采用NAND閃存K9F5608作為存儲器。NAND閃存以塊(block)和頁(page)為存儲單元。K9F5608包括2048塊，每1塊又包括32頁，1頁大小為528字節(jié)，依次分為2個256字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)，最后是16字節(jié)的備用空間。
軟件設計
電梯在運行過程中，如果沒人去按鍵,那么電梯語音系統(tǒng)就播報一些廣告、天氣預報等，同時根據(jù)要求伴有點陣或液晶顯示。當有鍵按下時，語音系統(tǒng)則會根據(jù)按下的鍵值調用相應的按鍵處理程序，比如到達的樓層數(shù)等。主程序流程圖如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)主流程圖
本系統(tǒng)音頻解碼芯片采用VS1011E，控制流程如圖4所示。
圖4 解碼芯片VS1011E控制流程圖
VS1011E的SPI接口具有兩種工作模式：VS1002新模式(SM_SDINEW = 1)和VS1001兼容模式(SM_SDINEW = 0)。當SM_SDISHARED = 0時，控制信號和數(shù)據(jù)信號的傳送分別采用XCS和XDCS作為同步信號;當SM_SDISHARED = 1時，共用XCS作為同步信號。
作為從機工作模式，VS1011E通過一個信號線Dreq指示是否允許主機傳送數(shù)據(jù)，當Dreq為高時，VS1011E至少可以接受32KB的SDI數(shù)據(jù)或者SCI控制命令。
軟件控制要點
對MP3解碼器進行控
