基于单片机控制的新型智能电梯语音系统设计

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引言原文位置
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。原文位置
系统概述原文位置
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。原文位置
　　


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　　?????????????? 图2 解码芯片VS1011E工作流程图

本系统中，MP3或WAV格式音频文件首先通过SDI总线进入芯片内部，并解码。原文位置
解码后，如果SCL_AIADDR != 0,将会执行应用区代码，代码地址由相应的地址寄存器提供。然后，按照SCL_bASS寄存器(Sb_AMPLITUDE位和ST_AMPLITUDE位)的设置，数据可能会被送到低音和高音优化器进行音效处理。此后，数据通过音量控制单元，同时备份到音频FIFO中。音频FIFO保持数据，并作为采样率转换器和DAC的输入。采样率转换器将所有不同采样率转换成CLKI/512，输送给DAC.DAC按位依次产生立体声模拟信号。
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由于本系统为电梯系统，推动大功率扬声器发声需要外置功放。这里功放采用的是CD4752CZ，该功放具有较大的电压范围和抗干扰能力，适合电压波动大，外界干扰强的电梯工作环境。

原文位置 存储器的组织结构
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系统采用NAND闪存K9F5608作为存储器。NAND闪存以块(block)和页(page)为存储单元。K9F5608包括2048块，每1块又包括32页，1页大小为528字节，依次分为2个256字节的数据区，最后是16字节的备用空间。
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软件设计
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电梯在运行过程中，如果没人去按键,那么电梯语音系统就播报一些广告、天气预报等，同时根据要求伴有点阵或液晶显示。当有键按下时，语音系统则会根据按下的键值调用相应的按键处理程序，比如到达的楼层数等。主程序流程图如图3所示。
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　　???????????????????? 图3 系统主流程图

VS1011E的软件设计原文位置
本系统音频解码芯片采用VS1011E，控制流程如图4所示。
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　　??????????????? 图4 解码芯片VS1011E控制流程图
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VS1011E通过一个工作于从模式的SPI串行总线与主机进行数据和控制信息的交流，音频数据通过串行数据接口(SDI)传送，控制数据则通过串行控制接口(SCI)传送。
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VS1011E的SPI接口具有两种工作模式：VS1002新模式(SM_SDINEW = 1)和VS1001兼容模式(SM_SDINEW = 0)。当SM_SDISHARED = 0时，控制信号和数据信号的传送分别采用XCS和XDCS作为同步信号;当SM_SDISHARED = 1时，共用XCS作为同步信号。
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作为从机工作模式，VS1011E通过一个信号线Dreq指示是否允许主机传送数据，当Dreq为高时，VS1011E至少可以接受32Kb的SDI数据或者SCI控制命令。

软件控制要点原文位置
对MP3解码器进行控制时应注意以下6点：
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(1)设置内部控制寄存器MODE的参数。包括支持文件格式、软启动设置、数据流模式设置、DCLK触发沿设置和SDI数据首位设置等。SM_SDINEW和SM_SDISHARED设置也在这里进行。
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(2)如果时钟速率不是24.576MHz，需要设置SCI_CLOCKF寄存器。若通过改变SCI_CLOCKF使用倍频时钟，应该将适当的采样速率写入SCI_AUDATA寄存器，等待至少11000个时钟后才可以进行SPI通信。
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(3)设置音量寄存器SCI_VOL;0位为最大音量，0xFEFE位为静音，0xFFFF将触发模拟调电模式。
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(4)若希望强化低音和高音，可以设置寄存器SCI_bASS。
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(5)若使用用户代码，通过将SCI_AIADDR置零关闭它。
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(6)若采用RAM级的用户代码，可以通过激活SCI_WRAM、SCI_WRAMADDR、SCI_AIADDR来装载这些数据实现所需功能。
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结语
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基于MP3的语音系统如今越来越受到人们的重视和喜爱，它们被应用到更多的工业领域，如公共汽车的站名播报系统等。由于具有良好的性能，基于MP3的语音系统将在非专业音响领域也得到更广泛的应用。
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参考文献
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1.STC89C51RC-RD+_GUIDE-CHINESE. http://www.mcu-memory.com
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2.高红亮,周晟等. 一种智能电梯语音系统的设计. 工业控制技术,2005年10月