凌黎明 袁海橋

中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 中山 528404

當(dāng)前，電梯自動(dòng)化控制多采用智能控制技術(shù)進(jìn)行智能電梯控制設(shè)計(jì)，提高電梯的人工智能性，智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電梯的人工智能交互控制的關(guān)鍵系統(tǒng)[1]。采用物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組建開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，采用單片機(jī)智能控制[2]的方法，進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高智能電梯語(yǔ)音報(bào)站的人工智能性，與之相關(guān)的智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究受到人們的極大關(guān)注。

對(duì)智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是建立在語(yǔ)音信息處理和信號(hào)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，配以內(nèi)部晶振和內(nèi)部智能電梯語(yǔ)音信息處理技術(shù)，采用分散控制系統(tǒng)(distributed control systems,DCS)實(shí)現(xiàn)智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，但傳統(tǒng)方法進(jìn)行電梯語(yǔ)音報(bào)站的人工智能性不好，自適應(yīng)控制能力不強(qiáng)。針對(duì)此問(wèn)題，本文提出基于單片機(jī)控制的智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體模型構(gòu)架和開(kāi)發(fā)指標(biāo)分析

1.1 系統(tǒng)總體模型構(gòu)架

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)以SQLServer 數(shù)據(jù)庫(kù)作為智能電梯語(yǔ)音報(bào)站模塊的數(shù)據(jù)管理引擎，采用Revit 軟件進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)[3]，構(gòu)建基于C51 單片機(jī)的智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)采用ISA/EISA/Micro Channel 擴(kuò)充總線進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的輸出總線控制，采用ADSP21160 處理器系統(tǒng)作為核心處理芯片，在51 單片機(jī)控制下[4]進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的組件開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)AD 信息采集電路，進(jìn)行語(yǔ)音信息采樣，在外圍組件模塊中進(jìn)行電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的輸出控制，根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的模塊化開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。

1.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)外圍器件和指標(biāo)分析

結(jié)合ARM 技術(shù)構(gòu)建智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的物理設(shè)備，結(jié)合光電倍增管進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站的光導(dǎo)控制和語(yǔ)音傳感控制，采用程序加載模塊進(jìn)行控制執(zhí)行器開(kāi)發(fā)，在核心處理器中，采用嵌入式的ARM 設(shè)計(jì)方案，構(gòu)建智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)[5]的控制模塊和信息處理模塊，采用ADSP-BF537BBC-5A 作為電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的程序控制器，結(jié)合51 單片機(jī)進(jìn)行電梯語(yǔ)音報(bào)站過(guò)程中的信息加工處理和智能控制。

信號(hào)傳輸模型采用單片機(jī)設(shè)計(jì)中央處理器模塊，進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的智能信息處理，以低功耗的S3C2440 作為邏輯處理器，進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的輸出功率測(cè)試和自動(dòng)化控制，設(shè)定輸入功耗低于100 kW，智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)分為3 層體系結(jié)構(gòu)，采用物聯(lián)網(wǎng)的體系構(gòu)建技術(shù)[6]，進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站的信息采集和智能信息分析。

2 系統(tǒng)的模塊化開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)控制模塊

用ARM Cortex-M0 處理器進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，構(gòu)建時(shí)鐘電路和總線電路進(jìn)行單片機(jī)輸出控制，采用ADSP-BF537 作為外圍器件進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)AD 時(shí)鐘采樣，將采集的AD 信息輸入到電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的集成信息處理模塊中，采用18 位的控制指令進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的多線程加載，結(jié)合單片機(jī)控制器進(jìn)行交叉編輯。

2.2 語(yǔ)音信號(hào)處理模塊

采用ADM706 芯片進(jìn)行集成信息處理和智能控制，語(yǔ)音信號(hào)處理模塊通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換器和D/A 轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的語(yǔ)音控制，結(jié)合光電倍增管進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站的光導(dǎo)控制和語(yǔ)音傳感控制，采用輸出功率穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的方法[7]進(jìn)行電梯語(yǔ)音報(bào)站的輸出功率調(diào)節(jié)，在AD 放大模塊中進(jìn)行電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的時(shí)鐘控制。

2.3 功率放大模塊

采用Revit 軟件進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的功率放大設(shè)計(jì)，場(chǎng)景信息采取聯(lián)動(dòng)策略，分析智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)各功能區(qū)域可靠性特征量，使用ADM706S 設(shè)計(jì)復(fù)位電路，采用8 個(gè)32 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站的時(shí)鐘采樣和功率放大，得到功率放大模塊。

2.4 人機(jī)交互和總線模塊

人機(jī)交互和總線模塊是智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的輸出終端，智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的DSP 信號(hào)處理模式有CW、LFM、HFM 等，建立時(shí)鐘控制電路進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的時(shí)鐘AD 采樣，對(duì)采樣輸出的智能電梯語(yǔ)音信息進(jìn)行時(shí)鐘控制[8]，采用多功率調(diào)節(jié)方法，實(shí)現(xiàn)16 位的PPI_CONTROL 寄存控制，結(jié)合ARM 技術(shù)構(gòu)建智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的物理設(shè)備，在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的人機(jī)交互控制，得到人機(jī)交互模塊電路。

結(jié)合智能輔助控制的方法進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)輸出功率放大和人機(jī)交互設(shè)計(jì)，在數(shù)據(jù)庫(kù)引擎中進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的工程數(shù)據(jù)管理設(shè)計(jì)，構(gòu)建數(shù)據(jù)信息處理中心平臺(tái)，采用FLASH 等器件進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的緩存設(shè)計(jì)[9]，得到輸出接口模塊。

2.5 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主要是負(fù)責(zé)電梯主控制器對(duì)CAN 總線返回給轎廂控制器的各種信號(hào)的處理，并存儲(chǔ)記錄對(duì)應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)[10]，以進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。軟件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，包括主程序和外部中斷服務(wù)子程序兩部分，主程序負(fù)責(zé)判斷是否需要播報(bào)語(yǔ)音信息，以及找到該語(yǔ)音信息的存儲(chǔ)地址。

根據(jù)軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析

為了驗(yàn)證本文方法在實(shí)現(xiàn)智能電梯語(yǔ)音報(bào)站和控制中的應(yīng)用性能，需進(jìn)行測(cè)試，電梯控制技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)裝置如圖1 所示。

圖1 電梯控制技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)裝置

在圖1 的仿真實(shí)訓(xùn)裝置中，進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站仿真測(cè)試，測(cè)試輸出的語(yǔ)音報(bào)站信號(hào)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)得知，設(shè)計(jì)的智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)具有較好的輸出性能，測(cè)試輸出保真性，得到智能電梯語(yǔ)音報(bào)站的保真率見(jiàn)表1，分析表1 得知，本文方法進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站保真性較高，穩(wěn)定性較好。

表1 輸出保真性測(cè)試

4 結(jié)語(yǔ)

采用物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組建開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，使用FLASH 等器件進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站的中斷復(fù)位控制，利用18 位的控制指令進(jìn)行智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的多線程加載，構(gòu)建數(shù)據(jù)信息處理中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能電梯語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。測(cè)試得知設(shè)計(jì)的系統(tǒng)輸出保真率較高。