基于单片机的智能电梯系统的设计与研究

汪 鑫，于 浩，张雨婷，成 龙，汪 青

（安徽新华学院 智能制造学院，安徽 合肥 230088）

0 引 言

随着人们生活质量的不断提高，高楼大厦成为了主要的住宅和办公场所。电梯便成了人们生活中不可缺少的一部分，也给人们的生活和工作带来了便利。但在疫情爆发之时，防止病毒的传播成为了疫情防控的首要工作。因此，在乘坐电梯时，人们越来越注重与电梯减少接触。

为此，本文设计了基于单片机的智能电梯系统，以单片机为核心，利用其语音识别功能，用语音控制代替人工按键，实现电梯的上下运行，克服了传统电梯按键的局限性，实现无接触式控制电梯运行。

1 系统整体组成

基于单片机的智能电梯系统的核心处理器为STC89C52单片机，系统的语音信号处理器采用LD3320语音控制芯片，语音控制芯片是将声音转化为电信号的装置。系统通过语音控制的咪头采集语音信号并进行输出，电梯的上下运行是利用四相五线步进电机28BYJ-48控制，在OLED屏显示模块显示电梯的层数，通过按键实现信号的输入，把蜂鸣器作为报警模块。总体结构框图如图1所示。

图1 整体系统框图

2 控制芯片及主要硬件电路设计

系统采用的是STC89C52单片机，用户应用程序空间为8 KB；片上集成512 B的RAM；采用ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无须专用编程器和专用仿真器；可通过总线扩展应用时不用增加上拉电阻，作为I/O口用时需要加上拉电阻。

智能电梯报警电路设计采用OLED显示屏和蜂鸣器两个元器件。OLED显示屏显示电梯停靠层数。通过蜂鸣器与独立按键连接，当报警按键被按下时，核心处理器收到指令，蜂鸣器响，显示屏显示电梯所在楼层。LD3320是非特定人的语音识别芯片，最多可以识别50条预先内置的指令，分为三个模式：（1）普通模式：直接说话，模块直接识别；（2）按键模式：按键触发开始ASR进程；（3）口令模式：需要一级唤醒词。本系统采用口令模式，避免嘈杂环境下误动作。

3 软件设计

基于单片机的智能电梯控制系统由语音控制、OLED屏幕显示、按键输入、电机控制和应急报警等模块组成。在电梯运行时控制过程中的信号输入分为语音信号输入和按键控制输入两部分。

电梯内、外的软件流程如图2所示。首先进行系统初始化；然后根据按键或语音指令判断值（=目标楼层-当前楼层），根据值驱动电机正转、反转或不转；最终实现电梯的运行。

图2 软件流程

4 结 语

本文设计的基于单片机的智能电梯系统，其硬件主要由STC89C52单片机及步进电机模块、按键模块、语音控制模块、显示电路模块等组成。电梯的声控设计一方面克服了传统电梯按键的局限，实现无接触式电梯运行，可以达到良好的无接触、减少病毒传播的效果；另一方面只需语音输入即可控制电梯的上下运行，为有障碍人群乘坐电梯提供了极大的便利。对于本系统的功能，后期将做出进一步调试，特别是语音控制和按键控制功能的实现尤为重要。