汪 鑫，于 浩，張雨婷，成 龍，汪 青

（安徽新華學(xué)院 智能制造學(xué)院，安徽 合肥 230088）

摘 要 ：設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的智能電梯系統(tǒng)，其硬件主要由 STC89C52 單片機(jī)及步進(jìn)電機(jī)模塊、按鍵模塊、語(yǔ)音控制模塊、顯示電路模塊等組成。以單片機(jī)為核心，利用其語(yǔ)音識(shí)別功能，用語(yǔ)音控制代替人工按鍵，實(shí)現(xiàn)電梯的上下運(yùn)行。此系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)電梯按鍵的局限性，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式控制電梯運(yùn)行，提高了自動(dòng)化和智能化水平，為改變今后電梯的發(fā)展方向做了有力嘗試。在疫情期間，可以實(shí)現(xiàn)減少接觸，防止病毒傳播 ；同時(shí)也為視力障礙人士、老年人等提供了便利。

中圖分類(lèi)號(hào) ：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：A 文章編號(hào) ：2095-1302（2022）09-0068-02

0 引 言

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，高樓大廈成為了主要的住宅和辦公場(chǎng)所。電梯便成了人們生活中不可缺少的一部分，也給人們的生活和工作帶來(lái)了便利。但在疫情爆發(fā)之時(shí)，防止病毒的傳播成為了疫情防控的首要工作。因此，在乘坐電梯時(shí)，人們?cè)絹?lái)越注重與電梯減少接觸 [1-7]。為此，本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的智能電梯系統(tǒng)，以單片機(jī)為核心，利用其語(yǔ)音識(shí)別功能，用語(yǔ)音控制代替人工按鍵，實(shí)現(xiàn)電梯的上下運(yùn)行，克服了傳統(tǒng)電梯按鍵的局限性，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式控制電梯運(yùn)行。

? 1 系統(tǒng)整體組成

基于單片機(jī)的智能電梯系統(tǒng)的核心處理器為STC89C52單片機(jī)，系統(tǒng)的語(yǔ)音信號(hào)處理器采用 LD3320 語(yǔ)音 [8-12] 控制芯片，語(yǔ)音控制芯片是將聲音轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的裝置。系統(tǒng)通過(guò)語(yǔ)音控制的咪頭采集語(yǔ)音信號(hào)并進(jìn)行輸出，電梯的上下運(yùn)行是利用四相五線步進(jìn)電機(jī) 28BYJ-48 控制，在OLED屏顯示模塊顯示電梯的層數(shù)，通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入，把蜂鳴器作為報(bào)警模塊。總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

? 2 控制芯片及主要硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用的是STC89C52單片機(jī) [13-15]，用戶應(yīng)用程序空間為8KB ；片上集成512 B的RAM；采用ISP（在系統(tǒng)可編程)/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)須專(zhuān)用編程器和專(zhuān)用仿真器 ；可通過(guò)總線擴(kuò)展應(yīng)用時(shí)不用增加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)需要加上拉電阻。

智能電梯報(bào)警電路設(shè)計(jì)采用OLED顯示屏和蜂鳴器兩個(gè)元器件。OLED顯示屏顯示電梯停靠層數(shù)。通過(guò)蜂鳴器與獨(dú)立按鍵連接，當(dāng)報(bào)警按鍵被按下時(shí)，核心處理器收到指令，蜂鳴器響，顯示屏顯示電梯所在樓層。LD3320是非特定人的語(yǔ)音識(shí)別芯片，最多可以識(shí)別 50 條預(yù)先內(nèi)置的指令，分為三個(gè)模式 ：（1）普通模式 ：直接說(shuō)話，模塊直接識(shí)別 ；（2）按鍵模式 ：按鍵觸發(fā)開(kāi)始 ASR 進(jìn)程 ；（3）口令模式 ：需要一級(jí)喚醒詞。本系統(tǒng)采用口令模式，避免嘈雜環(huán)境下誤動(dòng)作。

? 3 軟件設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的智能電梯控制系統(tǒng)由語(yǔ)音控制、OLED 屏幕顯示、按鍵輸入、電機(jī)控制和應(yīng)急報(bào)警等模塊組成。在電梯運(yùn)行時(shí)控制過(guò)程中的信號(hào)輸入分為語(yǔ)音信號(hào)輸入和按鍵控制輸入兩部分。 電梯內(nèi)、外的軟件流程如圖2所示。首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化 ；然后根據(jù)按鍵或語(yǔ)音指令判斷 R 值（R= 目標(biāo)樓層-當(dāng)前樓層），根據(jù)R值驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn) ；最終實(shí)現(xiàn)電梯的運(yùn)行。 ?

4 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的智能電梯系統(tǒng)，其硬件主要由STC89C52單片機(jī)及步進(jìn)電機(jī)模塊、按鍵模塊、語(yǔ)音控制模塊、顯示電路模塊等組成。電梯的聲控設(shè)計(jì)一方面克服了傳統(tǒng)電梯按鍵的局限，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式電梯運(yùn)行，可以達(dá)到良好的無(wú)接觸、減少病毒傳播的效果 ；另一方面只需語(yǔ)音輸入即可控制電梯的上下運(yùn)行，為有障礙人群乘坐電梯提供了極大的便利。對(duì)于本系統(tǒng)的功能，后期將做出進(jìn)一步調(diào)試，特別是語(yǔ)音控制和按鍵控制功能的實(shí)現(xiàn)尤為重要。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊章勇 . 基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 [D]. 西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2012.

[2] 李守林 . 中國(guó)電梯協(xié)會(huì)八屆五次理事會(huì)會(huì)議工作報(bào)告 [J]. 中國(guó)電梯，2019，30（10）：17-23.

[3] 陳佳龍 . 基于 PLC 的八層電梯模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)，2012.

[4] 劉德鐵 . 基于 STM32F103ZET6 智能梯控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D].廣州：華南理工大學(xué)，2019.

[5] 韓改寧，李永鋒，任康 . 基于 MCU 的多層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) [J]. 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2019，36（33）：92-96.

[6] 鐘晨帆 . 基于 LD3320 芯片的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) [D]. 南京：南京大學(xué)，2015.

[7]劉卓婭. 基于STC89C52的無(wú)線超聲波測(cè)距系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].廣州：華南理工大學(xué)，2017.

[8] 朱安祥，周岳斌 . 基于 AT89S52 與 LD3320 的智能門(mén)鎖設(shè)計(jì) [J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2018，33（3）：116-118.

[9] 張凡，陳維多，華偉峰，等 . 基于 MSP430 低功耗智能宿舍系統(tǒng)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2014，37（6）：41-43.

[10] 袁良祺，魏曉，馬牧燕 . 基于 ARM 的聲控 LCD 屏設(shè)計(jì) [J]. 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2019，36（23）：92-96.

[11] 洪家平 . LD3320 的嵌入式語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用 [J]. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2012，12（2）：47-49.

[12] 宋朝霞，舒瑞康 . 基于 LD3320 的語(yǔ)音識(shí)別智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J]. 信息與電腦（理論版），2020，32（20）：105-106.

[13] 韓改寧，韓麗娜，張清文 . 基于 Arduino 開(kāi)發(fā)平臺(tái)的學(xué)生宿舍門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2016，16（9）：64-68.

[14] 劉德鐵 . 基于 STM32F103ZET6 智能梯控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D].廣州：華南理工大學(xué)，2019.

[15] 鐘建偉，張欽惠，王智方，等 . 基于 AT89C52 單片機(jī)電梯控制仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J]. 電工材料，2020，48（3）：50-54.

編輯：黃飛

?