专利名称：具有无线读卡功能的矿用语音警示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子学领域，具体的说是一种可以进行无线通信的矿用智 能语音报警器 背景技术普通矿用语音报警器一方面只能进行简单显示和报警，且显示内容比较单 一，不能根据用户的需要而进行数据的实时变动。在管理方面十分的不方便， 管理人员不能随时了解语音报警器的工作状态和故障情况。可能导致误报警和 不报警的现象。 实用新型内容本实用新型针对上述出现的问题，提出具有无线读卡功能的矿用语音警示 器，采用新型高性能的CPU为控制核心，功耗大大降低，使得装置的性价比大 大提高。高性能开关电源为矿用无线智能语音报警器供电，MAX485通信使得监 控计算机与矿用无线智能语音报警器熔入一体，将语音报警器工作状态、数据 信息、故障内容能及时有效传到监控中心；智能化控制模式使得语音报警器达 到绿色、节能、人性化、智能化要求。本实用新型的技术方案具有无线读卡功能的矿用语音警示器，由本安电源转换模块(Ml)、中心控 制模块、时钟模块、显示模块、键盘模块、红外收发模块、RS485通讯模块、无 线接收模块、语音报警模块、无线发射模块和温湿度检测模块共同组成，其特 征在于所述中心控制模块由单片机LPC2132 (Ul)作为主控制核心，本安电源转 换模块(Ml)分两路供电， 一路给语音报警模块供电；第二路经极性保护二极 管(1D1)和滤波电路(1C1、 1L1、 1C2、 1C3)送到稳压电源7805 (UU1)，稳压 电源7805 (UU1)的输出端经过滤波电路(1C4、 1C5)输出稳定的直流电压后， 一路送给DC/DC变换器BL0505 (2A1)，经过DC/DC变换器BL0505 (2A1)输出 给RS485通讯模块供电；第二路经过滤波电路(2C1、 2C2)送给精密稳压模块 SPX1117-33 (U12 )，经精密稳压模块SPX1117-33 (Ul2 )给单片机LPC2132 (Ul)、时钟模块、显示模块、键盘模块、红外收发模块、无线接收模块、无线发射模 块和语音报警模块的前级电路供电，时钟模块采用时钟芯片PCF8563 (U8)、备 用电池(BT1)和震荡电路(Yl)共同组成，和单片机LPC2132 (Ul)相联.采用 I2C总线进行通信；显示模块采用8*8点阵式LED组合成96*48点阵式显示屏， 显示屏数据驱动芯片采用18片74LS595芯片(XU1 ... XU18)共同组成，所有 74LS595芯片的时钟线和片选线与总线驱动模块(4U6)分别相连，通过总线驱 动模块(4U6)和单片机LPC2132 (Ul)分别连接，显示屏数据驱动芯片74LS595(XU1)的数据线与单片机LPC2132(U1)连接，各数据驱动芯片74LS595(XU1 ... XU18)之间采用级连的方式实现数据的传送，其采用SPI通信方式将要显示的 数据送到显示屏上；单片机LPC2132 (Ul)与键盘模块连接；红外收发模块由红 外线接收头(10Jl)、接收管(HWV1)和解码芯片(10U1)共同组成，解码芯片(10U1)把接收到的信号解码后从3、 4、 5引脚送到电平驱动器(10U2)的输 入引脚l、 3、 5 ,输出通过2、 4、 6引脚把数据送到核心处理器LPC2132 (Ul) 单片机的l、 2、 4引脚上；RS485通讯模块采用MAX485 (U13)芯片为核心，单 片机LPC2132 (Ul)通过58、 19、 21引脚经过光藕(D0、 D2、 D3)隔离与MAX485(U13)的1、 2、 3、 4引脚相连来接收和发射数据，实现数据的通讯；无线接 收模块采用主频为2.4G的收发芯片NRF2401 (UL)，单片机LPC2132 (Ul)与 NRF2401 (UL)相连，其采用SPI总线进行写命令和读数据；语音报警模块采用 语音播放芯片ZY1420 (UIO)，与核心处理器LPC2132 (Ul)单片机相连，控制 播放信号引脚2经三极管(10V1)与单片机LPC2132 (Ul)的28引脚相连，语 音播放芯片ZY1420 (U10)的语音信号从引脚5输出，经耦合电容(C20)送到 前级放大电路(U11)的第3脚，前级放大电路(U11)从第5脚输出，经耦合 电容(5C31、 5C14)送到末级放大电路的1脚，末级放大电路经4脚把音频信 号送往扬声器(5PA2);无线发射模块采用微处理器MSP430F1101A (FU1)和主 频为2. 4G的收发芯片NRF2401 (FL)，微处理器MSP430F1101A (FU1)与收发芯 片NRF2401 (FL)相连，从而实现数据的发送，其通信方式采用SPI总线；温湿 度检测模块采用温湿度传感器，将其输出的电压信号经过转换电路(2R18、 2R19、 2C12、 2R20、 2R21、 2C13)分别送到单片机LPC2132 (Ul)的11、 13引脚,实 现对温湿度的采集。本实用新型的原理采用新型高性能的ARM系列CPU为控制核心，功耗大大降低、工作稳定、 抗干扰能力强。高性能开关电源为语音报警器供电，让语音报警器得以稳定的 工作提供了必要的条件，使得装置的性价比大大提高。MAX485通信使得监控计 算机与语音报警器组成一个整体，能将语音报警器工作状态、数据信息、故障 内容能及时有效传到监控中心。能实时的记录装置的故障台号、故障状态和数据信息。方便以后对历史数 据的查找。采用无线通信技术使得语音报警器在百米之外就能提前接收将要通过的机 车的信号，安全得以更可靠的保证。采用红外遥控技术使得语音报警器即使安装在不利于操作的地理位置时也 能很轻松的修改设定语音报警器内部的参数。智能化控制模式使得语音报警器达到绿色、节能、智能化要求。 本实用新型的效果1、 采用智能化控制模式使得语音报警器可以控制得以方便和快捷。2、 采用无线通信技术使得语音报警器在百米之外就能接收将要通过的 机车的信号，提前发出语音警示，安全得以更可靠的确保。同时能将机 车的编号上传到计算机。3、 可通过上位机调节智能化控制模式使得语音报警器的显示内容可以 动态的修改。4、 采用红外遥控技术使得语音报警器即使安装在不利于操作的地理位 置时也能很轻松的修改设定语音报警器内部的参数。5、 可通过智能化控制模式使得语音报警器的工作情况进实时监测。6、 上位机与语音报警器之间采用MAX485通讯，可实现超远程控制或多 地点控制。7 、 对语音报警器的数据有可追溯性。8、 系统工作性能稳定可靠。9、 利用温湿度检测技术能将语音报警器的工作环境数据传送到上位 机。6
图l为本实用新型控制电路图。图2为本实用新型语音控制与红外遥控电路图。图3为本实用新型显示模块电路图。图4为本实用型无线发射模块电路图。
具体实施方式
参见图1-4。具有无线读卡功能的矿用语音警示器，由本安电源转换模块、 中心控制模块、时钟模块、显示模块、键盘模块、红外收发模块、RS485通讯模 块、无线接收模块、语音报警模块、无线发射模块和温湿度检测模块共同组成。 中心控制模块部分其特征在于所述中心控制模块电路由高性价比ARM系列的64 脚芯片LPC2132 (Ul)单片机作为主控制核心器件。复位电路部分采用SP706(U7)为LPC2132 (Ul)单片机做上电复位电路和CPU工作过程的监控。SP706(U7)的6、 7引脚分别和LPC2132 (Ul)的56、 57引脚相连。时序电路部分采 用高精度11.0592MHZ的振源(5U1)为LPC2132 (Ul)提供其工作时所须的脉冲 信号。振源(5U1)的3脚经过100PF的电容(5C6)与LPC2132 (Ul)的62脚 相连。本安电源转换模块(Ml)，输入交流电压可分别满足矿中电压等级127V 和36V，输出为12V的直流电压。分两路给电路供电。 一路给语音报警器的末级 功放供电；第二路经极性保护二极管(1D1)和滤波电路(1C1、 1L1、 1C2、 1C3) 送到稳压电源(UU1)的输入端(1脚)，稳压电源(UU1)的输出端(3脚)经 过滤波电路UC4、 1C5)输出稳定的直流电压后， 一路送给直流转换器(2A1, 又名DC/DC变换器)的1、 2引脚，DC/DC变换器(2A1)的3、 4引脚输出给RS485 通讯模块和传感器供电；第二路经过滤波电路(2C1、 2C2)送给精密稳压模块(U12)的3、 1引脚，经精密稳压模块(U12)通过2、 1引脚输出给核心处理 器LPC2132 (Ul)单片机、时钟模块、显示模块、键盘模块、红外收发模块、无 线通信模块和语音报警模块前级电路供电。时钟模块采用专用时钟芯片PCF8563(U8)、备用电池(BT1)和震荡电路(Yl)共同组成，其6， 5两脚和核心处理 器LPC2132 (Ul)的22， 26两脚相联.采用I2C总线进行通信，实现对时间和日 期的读取，备用电池(BT1)在装置失电的时候仍然能保证时间和日历的数据不 丢失。当系统失电后，再次上电的时候保证时钟和日期无须调整；显示模块采用8*8点阵式LED组合成96*48点阵式显示屏，显示屏数据驱动芯片采用18 片74LS595 (XU1... XU18)共同组成，所有74LS595的时钟线和片选线(12、 11)与总线驱动模块(4U6)的4、 8引脚分别相连，通过总线驱动模块(4U6) 的l、 5、 11引脚和核心处理器LPC2132 (Ul)单片机的24、 20分别连接。XU1 的数据线(14)与核心处理器LPC2132 (Ul)单片机的27连接，各片数据驱动 器之间采用级连的方式实现数据的传送(即前级的输出做为后级的输入)，其采 用SPI通信方式将要显示的数据送到显示屏上。此屏显示的内容根据用户的需 要进行修改；键盘模块采用独立式的电路设计方式，为友好的人机数据交换奠 定了基础，核心处理器LPC2132 (Ul)单片机通过53、 54、 55引脚读取当前按 键的状态电平以判别按键的功能。在调试的时候可以通过按键来快速测试；红 外收发模块由红外线接收头(10Jl)、接收管(HWV1)和解码芯片(10U1)共同 组成，解码芯片(10U1)把接收到的信号解码后从3、 4、 5引脚送到电平驱动 器(10U2)的输入引脚1、 3、 5 ，输出通过2、 4、 6引脚把数据送到核心处理 器LPC2132 (Ul)单片机的1、 2、 4引脚上，从而识别遥控功能，根据遥控功能 对语音报警器的参数的调整和设置；RS485通讯模块采用MAX485 (U13)芯片为 核心。核心处理器LPC2132 (Ul)单片机通过58、 19、 21引脚经过光藕(D0、 D2、 D3)隔离与MAX485 (U13)的1、 2、 3、 4引脚相连来接收和发射数据，实 现数据的通讯和数据的共享;无线接收模块采用主频为2. 4G的收发芯片NRF2401(UL)，其传输的距离在百米之外。核心处理器LPC2132 (Ul)单片机通过8、 9、 10、 14、 15、 16引脚与NRF2401 (UL)的23、 1、 5、 6、 7、 8引脚对应相连。 其采用SPI总线进行写命令和读数据，且能识别几号机车从该地点经过；语音 报警模块采用语音播放芯片ZY1420 (UIO)，其地址线引脚21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28与核心处理器LPC2132 (Ul)单片机的33、 34、 35、 36、 37、 38、 39、 40引脚相连，控制播放信号引脚2经三极管(10V1)与核心处理器LPC2132(Ul)单片机的28引脚相连，语音播放芯片ZY1420 (U10)的语音信号从引脚 5输出，经耦合电容(C20)送到前级放大电路(U11)的第3脚，前级放大电路(U11)从第5脚输出，经耦合电容(5C31、 5C14)送到末级放大电路的l脚， 末级放大电路经4脚把音频信号送往扬声器(5PA2);无线发射模块采用低功耗 微处理器MSP430F1101A (FU1)和主频为2. 4G的收发芯片NRF2401 (FL)。低功耗微处理器MSP430F1101A (FU1)通过引脚8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16与收发芯片NRF2401 (FL)的1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 23引脚相连，从而 实现数据的发送。其通信方式采用SPI总线。微处理器MSP430F1101A (FU1)在 不发射数据的时候会自动进入休眠状态，可实现对功耗要求较高的场合；温湿 度检测模块采用温湿度传感器，将其输出的电压信号经过转换电路(2R18、2R19、 2C12、 2R20、 2R21、 2C13)分别送到核心处理器LPC2132 (Ul)单片机的11、 13引脚，实现对温湿度的采集。并把温湿读数据送到上位机。
权利要求1、具有无线读卡功能的矿用语音警示器，由本安电源转换模块(M1)、中心控制模块、时钟模块、显示模块、键盘模块、红外收发模块、RS485通讯模块、无线接收模块、语音报警模块、无线发射模块和温湿度检测模块共同组成，其特征在于所述中心控制模块由单片机LPC2132(U1)作为主控制核心，本安电源转换模块(M1)分两路供电，一路给语音报警模块供电；第二路经极性保护二极管(1D1)和滤波电路(1C1、1L1、1C2、1C3)送到稳压电源7805(UU1)，稳压电源7805(UU1)的输出端经过滤波电路(1C4、1C5)输出稳定的直流电压后，一路送给DC/DC变换器BL0505(2A1)，经过DC/DC变换器BL0505(2A1)输出给RS485通讯模块供电；第二路经过滤波电路(2C1、2C2)送给精密稳压模块SPX1117-33(U12)，经精密稳压模块SPX1117-33(U12)给单片机LPC2132(U1)、时钟模块、显示模块、键盘模块、红外收发模块、无线接收模块、无线发射模块和语音报警模块的前级电路供电，时钟模块采用时钟芯片PCF8563(U8)、备用电池(BT1)和震荡电路(Y1)共同组成，和单片机LPC2132(U1)相联.采用I2C总线进行通信；显示模块采用8*8点阵式LED组合成96*48点阵式显示屏，显示屏数据驱动芯片采用18片74LS595芯片(XU1...XU18)共同组成，所有74LS595芯片的时钟线和片选线与总线驱动模块(4U6)分别相连，通过总线驱动模块(4U6)和单片机LPC2132(U1)分别连接，显示屏数据驱动芯片74LS595(XU1)的数据线与单片机LPC2132(U1)连接，各数据驱动芯片74LS595(XU1...XU18)之间采用级连的方式实现数据的传送，其采用SPI通信方式将要显示的数据送到显示屏上；单片机LPC2132(U1)与键盘模块连接；红外收发模块由红外线接收头(10J1)、接收管(HWV1)和解码芯片(10U1)共同组成，解码芯片(10U1)把接收到的信号解码后从3、4、5引脚送到电平驱动器(10U2)的输入引脚1、3、5，输出通过2、4、6引脚把数据送到核心处理器LPC2132(U1)单片机的1、2、4引脚上；RS485通讯模块采用MAX485(U13)芯片为核心，单片机LPC2132(U1)通过58、19、21引脚经过光藕(D0、D2、D3)隔离与MAX485(U13)的1、2、3、4引脚相连来接收和发射数据，实现数据的通讯；无线接收模块采用主频为2.4G的收发芯片NRF2401(UL)，单片机LPC2132(U1)与NRF2401(UL)相连，其采用SPI总线进行写命令和读数据；语音报警模块采用语音播放芯片ZY1420(U10)，与核心处理器LPC2132(U1)单片机相连，控制播放信号引脚2经三极管(10V1)与单片机LPC2132(U1)的28引脚相连，语音播放芯片ZY1420(U10)的语音信号从引脚5输出，经耦合电容(C20)送到前级放大电路(U11)的第3脚，前级放大电路(U11)从第5脚输出，经耦合电容(5C31、5C14)送到末级放大电路的1脚，末级放大电路经4脚把音频信号送往扬声器(5PA2)；无线发射模块采用微处理器MSP430F1101A(FU1)和主频为2.4G的收发芯片NRF2401(FL)，微处理器MSP430F1101A(FU1)与收发芯片NRF2401(FL)相连，从而实现数据的发送，其通信方式采用SPI总线；温湿度检测模块采用温湿度传感器，将其输出的电压信号经过转换电路(2R18、2R19、2C12、2R20、2R21、2C13)分别送到单片机LPC2132(U1)的11、13引脚，实现对温湿度的采集。
2、 4引脚上；RS485 通讯模块采用MAX485 (U13)芯片为核心，单片机LPC2132 (Ul)通过 58、 19、 21引脚经过光藕(DO、 D2、 D3)隔离与MAX485 (U13)的1、 2、
3、 4引脚相连来接收和发射数据，实现数据的通讯；无线接收模块采用 主频为2. 4G的收发芯片NRF2401(UL)，单片机LPC2132(U1)与NRF2401(UL)相连，其采用SPI总线进行写命令和读数据；语音报警模块采用 语音播放芯片ZY1420 (U10),与核心处理器LPC2132 (Ul)单片机相连， 控制播放信号引脚2经三极管(10V1)与单片机LPC2132 (Ul)的28引 脚相连，语音播放芯片ZY1420 (U10)的语音信号从引脚5输出，经耦 合电容(C20)送到前级放大电路(U11)的第3脚，前级放大电路(U11) 从第5脚输出，经耦合电容(5C31、 5C14)送到末级放大电路的l脚， 末级放大电路经4脚把音频信号送往扬声器(5PA2);无线发射模块采 用微处理器MSP430F1101A (FU1)和主频为2. 4G的收发芯片NRF2401(FL)，微处理器MSP430F1101A (FU1)与收发芯片NRF2401 (FL)相连， 从而实现数据的发送，其通信方式采用SPI总线；温湿度检测模块采用 温湿度传感器，将其输出的电压信号经过转换电路(2R18、 2R19、 2C12、 2R20、 2R21、 2C13)分别送到单片机LPC2132 (Ul)的11、 13引脚，实 现对温湿度的采集。
专利摘要本实用新型公开了一种具有无线读卡功能的矿用语音警示器，由本安电源转换模块、中心控制模块、时钟模块、显示模块、键盘模块、红外收发模块、RS485通讯模块、无线接收模块、语音报警模块、无线发射模块和温湿度检测模块共同组成。通过智能化控制模式使得装置可随时控制、远程控制、地点控制，提高了控制的精度和控制效率。达到绿色、节能、人性化、智能化要求。可广泛应用于铁矿、煤矿等需要语音报警提示场合。
文档编号G08B7/00GK201170910SQ200820032200
公开日2008年12月24日 申请日期2008年3月17日 优先权日2008年3月17日
发明者刘正怀, 李红旗, 杨全跃, 杨同学, 陈家龙 申请人:淮南市启迪电子有限公司;刘正怀;杨同学;陈家龙