一種基於單片機控制的水閘語音報警系統的製作方法
2023-05-26 02:47:51 2
專利名稱：一種基於單片機控制的水閘語音報警系統的製作方法
技術領域：
本實用新型一種基於單片機控制的水閘語音報警系統，屬於水閘遠程自動化控制領域。
背景技術：
目前，隨著水利管理現代化的提高，水閘遠程自動化控制逐漸普及。由於閘室採用無人值守的運行方式，水閘開閘放水時，由於放水衝擊力很大，很容易導致下遊的漁船翻船，而上遊船只被水流帶入到閘孔中。為了避免該危險情況的發生，需要設計一個水閘開閘報警系統。傳統的語音報警系統通過語音合成技術實現語音報警，但這樣的報警系統實時性和可靠性較差，而且系統也比較複雜，不適用於對實時性和可靠性要求很高的水閘報警方面。而市場上的很多報警系統，雖然性能較好，但其技術複雜，價格昂貴，且不易安裝和操作。
發明內容技術問題為了克服現有技術較差的實時性和可靠性，平衡價格和性能的不足，本實用新型提供了一種基於單片機控制的水閘語音報警系統，不僅能夠錄製和播放報警信息，而且簡單實用、易於操作。技術方案本實用新型為解決上述技術問題採用如下技術方案—種基於單片機控制的水閘語音報警系統，包括與遠程控制中心的控制計算機相連的微控制器，其特徵在於還包括顯示模塊、報警燈模塊、語音錄放模塊、音頻放大模塊、 功率放大器、報警喇叭組成，所述報警喇叭通過功率放大器、音頻放大模塊與語音錄放模塊相連；其中，語音錄放模塊、顯示模塊、報警燈模塊分別與微控制器相連。所述控制計算機通過485協議遠程控制微控制器，當控制計算機發出預警指令給微控制器時，微控制器通過控制語音錄放模塊，語音錄放模塊將語音錄放、音量控制、直通話音，音頻放大模塊通過有源帶通濾波電路和功率放大器電路來實現音頻的放大，再通過報警喇叭播放報警信息，同時，報警燈模塊閃爍，顯示模塊則實時顯示當前距開閘剩餘時間，直到顯示模塊剩餘時間校零時，微控制器控制閘門開關開啟。優選地，所述微控制器採用PIC-16F877A集成。優選地，所述顯示模塊由IXD1602晶片組成。優選地，所述語言錄放模塊採用ISD1700錄放晶片。優選地，所述音頻放大模塊採用音頻功率放大器LM386。有益效果本實用新型一種基於單片機控制的水閘語音報警系統，可以有效地降低水閘開閘放水時，上、下遊漁船發生危險事故的可能性，簡單實用、易於操作。
圖1是本實用新型的結構框圖。圖2是本實用新型的原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括與遠程控制中心的控制計算機相連的微控制器，還包括顯示模塊、報警燈模塊、語音錄放模塊、音頻放大模塊、功率放大器、報警喇叭組成，所述報警喇叭通過功率放大器、音頻放大模塊與語音錄放模塊相連；其中，語音錄放模塊、 顯示模塊、報警燈模塊分別與微控制器相連。所述控制計算機通過485協議遠程控制微控制器，當控制計算機發出預警指令給微控制器時，微控制器通過控制語音錄放模塊，語音錄放模塊將語音錄放、音量控制、直通話音，音頻放大模塊通過有源帶通濾波電路和功率放大器電路來實現音頻的放大，再通過報警喇叭播放報警信息，同時，報警燈模塊閃爍，顯示模塊則實時顯示當前距開閘剩餘時間，直到顯示模塊剩餘時間校零時，微控制器控制閘門開關開啟。如圖2所示，微控制器是水閘語音報警系統工作的核心，主要由單片機組成，單片機TO選用PIC-16F877A。其任務是配合軟體來實現語音的錄放功能，控制和調度顯示模塊、 語音錄放模塊、報警燈模塊的正常工作。顯示模塊由IXD1602晶片U6組成，用於顯示當前距離開閘所剩時間、當前語音晶片的工作狀態、開閘倒計時。為了能夠更有效地讓附近水域的漁民注意到報警信息，在水閘上方高處設置一個大的指示燈，當開始語音報警或者人工示警時，指示燈閃亮，這樣水閘附近水域的人都能看到指示燈在閃亮，就知道此時在報警通知他們迅速離開。單片機TO的 PB7 PBO引腳分別連接晶片U6的DB0 DB7引腳，用於數據傳輸。單片機U5的RD7、RD6引腳分別連接晶片U6的RS、R/W引腳，由單片機控制晶片U6的讀寫使能。語言錄放模塊主要採用ISD1700錄放晶片Ul。晶片Ul的/RESET、/REC, /PLAY、/ ERASE、/FWD、/VOL、/FT的引腳分別連接開關按鍵S1 S7，同時連接到U5的RA(TRA5、RC0引腳，用於控制語音播放、擦除、快進、音量控制、直通話音和晶片復位。既可以在現場通過開關按鍵SfS7控制語音的播放，進行語音報警，又可以通過遠程控制計算機控制語音報警。 Ul的Anain引腳連接到U5的RCl引腳。晶片Ul的MIC+、MIC_引腳分別通過電容C19、C20 連接到麥克風microphone，可以進行現場錄音和現場人工喊話報警。AUD/AUX引腳輸出語音信號，連接到圖3的電容Cl。Ul的/LED引腳通過Rll連接到發光二極體D1，進行指示燈報警。按下S2鍵，/REC引腳電平變低後開始錄音，直到鬆開按鍵使電平拉高或晶片錄滿時結束。放音操作採用電平放音模式，通過單片機控制/PLAY引腳電平持續為低，晶片內所有語音信息播放出來，並且循環播放直到/PLAY引腳電平拉高。當水閘控制室無人監控時， 通過晶片Ul播放報警信息，通知周圍漁船迅速撤離；當水閘控制室有人監控或者在危急情況下，通過Ul的直通方式，直接進行人工喊話示警。語音報警和人工示警相結合，提高了語音報警系統的效率。音頻放大模塊採用音頻功率放大器LM386，選用有源帶通濾波電路和功率放大電路來實現音頻的放大。三個功率放大器U2、U3、U4對音頻信號進行三次放大。晶片Ul的AUD/AUX引腳連接電容Cl，作為音頻放大電路的輸入信號。電容C9連接到功率放大器的輸入端，功率放大器的輸出端連接報警喇叭。當U5的引腳AUD/AUX輸出音頻信號時，報警喇叭播放報警信息，提示漁民撤離。報警燈模塊主要由繼電器Relay和報警燈組成。單片機U5的引腳PB7控制報警燈的閃爍。U5的引腳PB7通過電阻R16連接到三極體Ql的基極。Ql的發射極連接到繼電器的線圈兩端。繼電器兩端反向並聯二極體D2，起到保護三極體Ql的作用。繼電器的負載端通過電阻R19連接到報警燈。當U5的引腳PB7輸出有用信號時，繼電器的開關K閉合， 報警燈開始閃爍，提示漁民撤離。由於水閘控制中心距離閘門較遠，水閘控制中心的控制計算機通過RS485接口與單片機相連接。單片機U5的RC7/RX/DT、RC6/TX/CK引腳分別連接MAX485晶片U7的B、A 引腳，U7的R0、DI引腳連接到按插鍵P3的引腳1、2。進而通過雙絞線進行遠距離傳輸，最後連接到遠程水間控制中心的控制計算機。控制計算機主要控制水閘的開啟。當水閘控制室無人監控時，在開閘前10分鐘， 控制計算機發送一個查詢語音報警系統狀態是否為空閒的指令給單片機U5，經過單片機判斷後，如果報警系統處於空閒狀態，則反饋給控制計算機一個空閒確認信號，控制中心接收到該回饋信號後發送指令，單片機收到此命令後調用報警函數，並控制ISD1700錄放晶片的AUD/AUX輸出報警信息給音頻放大模塊，放大後的報警信息輸入到功率放大器，最後輸出到報警喇叭，由報警喇叭播放報警信息提示周圍漁船離開，同時，單片機的引腳PB7輸出有用信號來控制報警燈閃爍，顯示模塊顯示當前距離開閘所剩時間，10分鐘後開閘放水。當水間控制室有人監控或情況危急時，可以進入直通語音方式進行人工喊話示警。單片機收到控制計算機的命令後將ISD1700錄放晶片設置為直通模式。人工喊話的語音信息由控制計算機遠距離傳輸到單片機，進而輸入到ISD1700錄放晶片，ISD1700錄放晶片的AUD/AUX引腳輸出報警信息給音頻放大模塊，放大後的報警信息輸入到功率放大器，最後輸出到報警喇叭，由報警喇叭播放報警信息提示周圍漁船離開，同時，單片機的引腳PB7輸出有用信號來控制報警燈閃爍，顯示模塊顯示當前距離開閘所剩時間，10分鐘後開閘放水。對於需要錄音時，控制中心通過話筒將語音錄入到計算機，控制計算機將錄音信息發送到單片機，並保存到單片機和ISD1700錄放晶片，使ISD1700錄放晶片可以方便的播放報警信息。在閘門現場，可通過開關按鍵SfS7等控制執行以上操作。當S3閉合時，ISD1700 錄放晶片的引腳AUD/AUX輸出報警信息，報警喇叭播放報警信息提示周圍漁船離開。當S7 閉合時，可以人工喊話示警。報警信息由microphone輸入到ISD1700錄放晶片的引腳MIC+、 MIC-，然後由引腳AUD/AUX輸出報警信息，報警喇叭播放報警信息。當S2閉合時，可以進行錄音，錄音信息由microphone輸入到ISD1700錄放晶片的引腳MIC+、MIC-，然後保存到 ISD1700錄放晶片。
權利要求1.一種基於單片機控制的水間語音報警系統，包括與遠程控制中心的控制計算機相連的微控制器，以及與微控制器相連的間門開關，其特徵在於還包括顯示模塊、報警燈模塊、 語音錄放模塊、音頻放大模塊、功率放大器、報警喇叭組成，所述報警喇叭通過功率放大器、 音頻放大模塊與語音錄放模塊相連；其中，語音錄放模塊、顯示模塊、報警燈模塊分別與微控制器相連。
2.根據權利要求1所述的一種基於單片機控制的水閘語音報警系統，其特徵在於所述微控制器採用單片機PIC-16F877A集成。
3.根據權利要求1所述的一種基於單片機控制的水閘語音報警系統，其特徵在於所述顯示模塊由IXD1602晶片組成。
4.根據權利要求1所述的一種基於單片機控制的水閘語音報警系統，其特徵在於所述語言錄放模塊採用ISD1700錄放晶片。
5.根據權利要求1所述的一種基於單片機控制的水閘語音報警系統，其特徵在於所述音頻放大模塊採用音頻功率放大器LM386。
專利摘要本實用新型公開了一種基於單片機控制的水閘語音報警系統，屬於水閘遠程自動化控制領域。本實用新型包括與控制計算機相連的微控制器，以及與微控制器相連的閘門開關，還包括顯示模塊、報警燈模塊、語音錄放模塊、音頻放大模塊、功率放大器、報警喇叭組成，報警喇叭通過功率放大器、音頻放大模塊與語音錄放模塊相連，語音錄放模塊、顯示模塊、報警燈模塊分別與微控制器相連，控制計算機遠程控制微控制器，微控制器控制顯示模塊顯示當前距離開閘所剩時間，微控制器控制報警燈的閃爍，微控制器通過控制語音錄放模塊、音頻放大模塊、功率放大器、來控制報警喇叭播放報警信息。本實用新型具有較高的實時性和可靠性，且簡單實用、易於操作。
文檔編號G08B3/10GK202189418SQ20112026255
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月25日 優先權日2011年7月25日
發明者吳學文, 孔飛, 李新, 李晶晶, 李玲, 瞿永鋼, 蔡明星 申請人:河海大學