基于CPLD和VS1011E解码器的电梯语音系统设计

1 引言

　　语音系统是电梯不可缺少的部分，用于楼层报数、方向提示、报警告示、消防对讲以及广告宣传等。传统语音系统绝大多数采用语音器存储和播放语音，但存在比如外电路复杂、音质差、成本高、容量小以及语音不易更改等缺陷。鉴于此，设计了一款基于CPLD和VS1011E解码器的电梯语音系统。

　　2 系统概述

　　电梯控制系统的基本功能是根据用户的楼层按键信息，显示楼层数字，播报到达楼层语音。电梯语音系统框图如图1所示。

　　2.1信息输入

　　输入信息分为两部分，一是用户通过按键向系统发出楼层请求，二是电梯控制系统根据楼层到达或者取消发出的通知。

　　2.2处理器

　　根据用户信息和控制系统信息控制楼层系统，控制分为显示楼层和语音报送两部分。系统要求处理器处理速度快、内存缓冲空间大。

　　2.3显示模块

　　用于显示楼层数以及提示超载、消防和紧急状况，甚至还提供日期广告等信息的发布。中低档楼宇电梯系统一般使用LED显示，即点阵块显示。随着液晶显示控制技术的发展与成熟，高档楼宇电梯系统则采用LCD显示。

　　2.4逻辑器件

　　主要是能进行强大数据快速处理的CPLD。从整个系统可以看出，处理器需要响应输入信息并能够驱动显示模块工作，还要对扩展的存储器进行读写操作，并将存储器的语音数据送到MP3解码器解码。这些都对处理器提出很大挑战，如果处理器性能低则可能导致整个系统工作紊乱，因此，必须对处理器进行减负。

　　基于上述考虑，本系统使用CPLD。对于MP3解码器的控制，处理器只负责发送控制命令，而具体操作是由CPLD完成。这样就大大提高了系统的速度和可靠性。

　　2.5存储器

　　用于存储大量语音数据。市场上MP3播放器的存储器类型有3种：磁性存储器(2.5英寸硬盘)、光学存储器(CD-ROM和DVD)和Flash。其中Flash存储器还可以分为NAND Flash、CF卡、SD卡、SMC卡MMC卡以及SONY存储棒。考虑到系统设计和使用的便利性，系统采用NAND Flash。

　　2.6 MP3解码器、DAC和功放

　　作为MP3播放器的核心，MP3解码器负责把由微处理器从存储器中MP3格式数据编码转换成数字音频信号发送给DAC；DAC则把数字音频信号转变成模拟信号，最后模拟音频信号通过耳机或者功放发出声音。

　　3硬件设计

　　3.1系统工作原理

　　根据Flash的读写规则和MP3的解码协议，预先设置CPLD的逻辑规则。控制器根据输人信息，向CPLD发出控制命令和传送数据。CPLD根据接收到的命令按照逻辑规则读写Flash并对MP3设定内部控制寄存器和传送音频数据。MP3解码器输出的模拟信号直接驱动耳机，若要驱动大功率扬声器，还需外接功放。其系统硬件电路如图2所示。