一种应用于学生琴房管理的语音提醒仪

崔巍　周宇

摘要：基于STC89C52设计一种应用于高校音乐类专业学生琴房管理的语音提醒仪。使用STC89C52控制语音芯片、液晶显示模块和计时器模块，通过RS232电平转换，485芯片ADM2483组成总线连接每个琴房内的语音提醒仪，利用上位机琴房管理软件与串口通信控件在总线上传输数据。该方案可以解决在琴房管理中人为地去提醒学生练琴时间已到。

关键词：语音提醒仪；ADM2483；ISDl760

0引言

随着人工智能的高速研发与应用，高等院校艺术专业对学生琴房的管理也随即引入可行智能化改进即已成为顺应现实潮流发展的必然趋势。市面上现有的琴房管理系统可以对学生练琴时间进行统计，但超出规定练琴时间后无法自动提醒学生练琴时间已到，需要人为地去主动提醒。针对这一状况，设计研发了一款基于单片机控制的语音提醒仪。

1系统总体方案设计

本系统是在琴房管理系统的基础上拓展设计并实现运行的。学生在琴房管理室刷卡上琴，琴房管理软件自动分配一间空闲琴房给学生，同时上位机琴房管理软件传递给相应琴房单片机剩余时间信号，当学生走去该琴房刷卡进门后，门禁系统检测到开门信号后将信号传递给MCU。这时本次研发设计的语音提醒仪即会开始工作。

当MCU接收到上位机提供的该学生练琴剩余时间的信号后，MCU就会循环检测开门信号的到来，当实际侦获开门信号后，MCU一方面将计时器启动以及在LCD显示屏上显示“欢迎练琴，练琴倒计时：XX：XX”，另一方面控制语音芯片播放“欢迎练琴，请爱护公物”提示音。此时即表征学生练琴开始，而后当练琴剩余时间到零后，计时器给单片机发送信号，而后有效控制LCD显示器显示练琴时间已到，并触发语音芯片播放语音提示音“练琴时间已到，请整理好钢琴并到琴房管理室刷卡下琴”。如学生在练琴剩余时间还未到时需要下琴，设计中该学生则只需到琴房管理室刷卡下琴即可，当琴房管理室中琴房管理软件接收到下琴信号以后，将会给相应琴房单片机提交一个停止计时信号，相应琴房单片机就会停止计时并恢复初始默认状态。

系统的主要设计构成有：上位机琴房管理软件、总线通信模块、单片机微控制器、文字显示模块、语音播报模块、计时器。系统整体框架如图1所示。

2系统硬件设计

2.1上位机琴房管理软件、总线通信模块、单片机微控制器

通过上位机琴房管理软件可以到得学生练琴剩余时间数据和琴房分配房间号码，利用VB软件编程而与琴房管理软件高效建立数据的读取对接，进一步用MSCOMM控件来设计支持串口通信。总线通信模块使用PC机的RS 232串口输出，借助MAX232电平转换后接到485总线上，单片机通过ADM2483接到485总线上，从而研发可得PC机与多单片机的串口通信，单片机使用STC89C52，利用单片机内自带的串口通信接口与ADM2483相接，实现异步串行通信。本设计是针对延安大学鲁艺学院学生琴房练琴倒计时设计提出的解决方案，鲁艺学院现共有50间学生琴房，均使用485总线进行连接。ADM2483芯片可提供256个总线节点，完全可以满足需求及日后的扩展。总线连接架构示意即如图2所示。

2.2语音提醒模块设计

利用STC89C52单片机作为微控制器，一方面接收来自总线上ADM2483数据信号，另一方面则是调度控制整个语音提醒模块。显示模块使用LCDl2864带中文字库的液晶显示器，采用串口模式传送数据，LCDl2864的RS、WR、E引脚分别与单片机的P0.1～P0.2连接。语音存储模块使用ISDl760语音芯片，采用自带串口通信接口MISO、MOIS、SCLK、SS分别与单片机的PO.4-P0.7连接。计时模块使用DSl337芯片，采用自带串口通信接口I/O、SCLK、RST分别与单片机的P2.0～P2.2连接。由于本装置检测开门需求简单，待相应琴房语音提醒仪接收到上位机发送的练琴剩余时间信号后，即转入开门信号检测，当检测第一次开门信号后提醒仪就设置为工作状态，期间任何时候不再检测。直到上位机发送来相应的停止计时信号后，转入初始状态。研发过程中，设计选用了单片机的I/O口P0.3来展开高低电平检测以甄别判断是否开门。研究可得，整体运行电路即如图3所示。

3系统软件设计

当学生刷卡上琴时，琴房管理软件会自动为该生分配一间空闲琴房，这时可以通过上位机琴房管理软件运行得到学生练琴剩余时间数据和分配琴房序号，进一步可以得到相应琴房房间号以及该学生练琴剩余时间。上位机通过串口总线广播地址，从机判断接收到的地址是否与本机地址相等，如果相等则接收转发的剩余时间信号，与之关联的提醒仪也随即转入检测等待开门信号。当检测到开门信号后，就自行开始工作。单片机接收到上述指定的剩余时间信号，启动DS1337计时器开始倒计时，启动LCD12864进行数字显示，并且启动语音芯片ISD1760。然后，单片机将持续检测总线结束信号（优先级高）及计时器到时信号。当总线停止信号进来，系统直接转到系统复位；当计时器到时信号进来，启动LCD显示，启动语音芯片，而后系统复位。综上可得，系统智能研发流程具体可如图4所示。

4结束语

本设计采用了ADM2483芯片组成总线系统，单片机通过RxD和TxD通信接口与总线相连。单片机通过I/O口与语音芯片的SPI接口、LCD12864显示以及计时器DSl337相连，使用串口通信方式进行通信，可以节省单片机的I/O，方便日后的功能扩展。该方案可以改进在琴房管理中人工提醒学生练琴时间已到这一基础现状所呈现的问题与不足。实验测试证明，设计的提醒仪功能穩定性较高，并可在经由进一步的优化和接口扩展后即运行应用于延安大学鲁艺学院的学生琴房管理实践中。