圖3 SPI端口的控制位 表1 SPI指令表
(1) 信息快進。用戶不必知道確切的地址，就能快進跳過一條信息。信息快進只用于放音模式。放音速度是正常的1600倍，遇到EOM后停止，內(nèi)部地址計數(shù)器加1，并接下條信息開始處。
(2) 上電順序。器件延時TPUD(8kHz)采樣時，約25ms后才能開始操作。因此，用戶發(fā)完上電指令后，必須等待TPUD，才能發(fā)出一條操作指令。例如從 00處放音，應遵循如下時序:發(fā)power up命令;等待TPUD上電延時);發(fā)地址值為00的SETPLAY命令;發(fā)PLAY命令。器件會從00地址開始放音，當出現(xiàn)EOM時，立即中斷，停止放音。如果從00處錄音，則按以下時序:發(fā)power up命令;等待TPUD(上電延時);發(fā)power up命令;等待2倍 TPUD;發(fā)地址值為00的SET REC命令;發(fā)REC命令。器件便從00地址開始錄音，一直到出現(xiàn)OVF存儲器末尾)時，錄音停止。
SPI控制寄存器控制器件的每種功能，如表2所列。
表2 SPI 控制寄存器
2.3 命令格式及時序
8位及24位命令格式如圖4和圖5所示。錄音、放音、停止時序如圖6所示。
3 電梯語音系統(tǒng)的設計
3.1 系統(tǒng)原理電路
本系統(tǒng)是指安裝在電梯內(nèi)的放音電路，不包含錄音部分。在實際應用中，將對方需要播音的內(nèi)容事先錄制到語音芯片中(每一層樓對應一段語音服務，按樓層從低到高的順序錄音)，電梯運行時，本系統(tǒng)便可實現(xiàn)自動的語音播報服務。各樓層信號通過信號采集系統(tǒng)從電梯控制面板中引出，經(jīng)過隔離系統(tǒng)，進入單片機(如圖8所示，其中隔離器件選用TOSHIBA的光電耦合芯片TLP521-4)。電源部分從電梯內(nèi)部引入220V交流電源，通過電源模塊和電壓調(diào)節(jié)模塊分別為單片機和語音芯片提供5V和3V電壓(如圖9所示)。語音芯片輸出的音頻信號通過功放電路輸出至外部。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖7所示。
3.2 單片機與ISD芯片接口電路
本文討論的電梯語音系統(tǒng)的控制和放音部分主要由AT89C51單片機和ISD4004語音芯片構(gòu)成，其中單片機和語音芯片的接口設計如圖10所示:
從圖10中可以看出，單片機和ISD4004之間的連線較少。P1.0接 ISD4004的片選引腳/SS,控制ISD4004是否選通;P1.1接ISD4004的MOSI串行輸入引腳，語音芯片從該引腳讀入放音的地址; P1.2接ISD的串行輸出引腳MISO，單片機從該引腳接收從語音芯片傳來的信號;單片機AT89C51的P1.3接ISD4004的串行時鐘輸入端 SCLK，作為ISD的時鐘輸入，用于同步MOSI和MISO的數(shù)據(jù)傳輸;P1.4接ISD芯片的中斷引腳/INT, 接收從語音芯片發(fā)來的EOM信號，獲得語音段結(jié)束信息, 控制其放音或快進操作;ISD4004音頻信號輸出引腳AUDOUT通過一濾波電容輸出至外部功放。
本系統(tǒng)是針對播報20層樓的情形設計的，通過信號采集系統(tǒng)從電梯控制面板內(nèi)主要取出了三類信號:樓層信號，上下行信號，關(guān)門信號。其中F1至F20便是樓層信號，UP和DOWN分別為上行和下行信號，CLOSE為關(guān)門信號，這些信號經(jīng)過隔離處理后進入單片機。
4 軟件設計
按照前面的分析和硬件原理圖，軟件部分的任務主要是找出將要進行語音播報服務的樓層和在找到樓層后在合適的時候進行放音。
4.1 軟件流程包括以下步驟
(1) 初始化，取定當前樓層;
(2) 掃描電梯面板，并量化存儲用戶選取的所有目標樓層信息;
(3) 為存儲的目標樓層數(shù)據(jù)排序;
(4) 判斷是否存在有效的目標樓層信息，若判斷結(jié)果為否，則返回步驟(2);
(5) 若步驟(4)中的判斷結(jié)果為是，檢測是否有關(guān)門信號，若檢測結(jié)果為否，則返回步驟(2);
(6) 若(5)中檢測的結(jié)果為是，判斷電梯是上行還是下行;
(7) 保存判斷所述的電梯最近目標樓層;
(8) 調(diào)用選音播放子程序;
(9) 保存已經(jīng)播放語音的電梯最近目標樓層為當前樓層。
4.2 軟件
軟件流程圖如圖11所示。選音播放子程序見圖12。
