基于51的一种带语音功能的便池冲水控制装置毕业设计.doc

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1、河池学院电子设计报告作者 王浩然 学号 201205314225 系部 物理与电子工程系 专业 机械设计制造及其自动化 题目 一种带语音功能的便池冲水控制装置 指导教师 陆正杰 完成时间： 2013 年 5 月 22 日 带语音功能的便池冲水控制装置的设计摘要 我国是一个水资源极其短缺的国家，水环境日益严峻，公共场所水资源浪费现象更是十分严重，自动冲水控制装置起到很好的节水的目的，加上语音播放，更显得人性化。而我们介绍的这种装置运用了简单电路。低电压控制电磁阀实现上述控制成本较低，推广性强。该装置我们运用了热释人体红外传感器、ISD1760语音模块、51单片机最小系统、继电器模块、通过单片机检

2、测红外传感器的电平信号，若有人出现，则开始播发语音，单片机定时器开始不断检测红外传感器电平信号连续检测到没人时，继电器模块开始工作，打开电磁阀，延长一段时间再关闭。关键词：红外传感器; 语音模块; 51单片机 ; 电磁阀;1目录引言 1第一章 总体设计方案 21.1 总体设计框架 21.2 总体设计思路 2第二章 51单片机 32.1 51单片机的介绍 32.2 最小系统的组成 3第三章 人体感应模块 43.1 热释电红外传感器的介绍 43.2 人体感应模块的工作原理 4第四章 ISD1760语音模块 44.1 ISD1760特点 64.2 ISD1760工作方式 6第五章 继电器模块 75.

3、1 继电器的介绍 75.2 工作原理 7结论 8致谢 9参考文献 10附录 11I 引言随着我国经济快速发展，对水资源要求不断加大，同时水资源日益污染，水资源匮乏，因此公共场合节约用水尤为关键，加上语音模块的使用，显得更为人性化。该带语音便池自动冲水装置可广泛用于机场、超市、学校、博物馆、车站等公共场合。目前在诸多公厕所采用的自动冲水装置有的停留机械原理控制，有的使用强电工作，十分浪费水和电，起不到节约作用，而本文介绍的带语音的便池冲水装置将会很好地解决这些问题，起到真正的节约作用，推广性强。- 10 - 第一章1.1 总体设计框架 该电路由单片机最小系统、红外传感器模块、语音模块、继电器模块

4、组成。1.2 总体设计思路 当人进入红外传感器感应范围内时，单片机会检测到与红外传感器相连的I/O的电平信号的变化，通过判断这个电平信号，语音模块开始工作，播完语音，开启定时器T0,开始不断检测该I/O电平信号，连续一段时间里该I/0电平不变，那就是人离开了，继电器的三极管导通，继电器模块开始工作，打开电磁阀，延时一段时间后，关闭电磁阀，冲水完毕。该装置用到的电子元器件有三极管、继电器、电阻、二极管、电容、晶振、发光二极管等。 第二章2.1 51单片机的介绍 51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash r

5、om技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。功能特点有一下：8位CPU4kbytes程序存储器(ROM) (52为8K)128bytes的数据存储器(RAM)（52有256bytes的RAM）32条I/O口线111条指令，大部分为单字节指令21个专用寄存器2个可编程定时/计数器5个中断源，2个优先级（52有6个）一个全双工串行通信口外部数据存储器寻址空间为64kB外部程序存储器寻址空间为64kB逻辑操作位寻址功能双列直插40PinDIP封装单一+5V电源供电CPU：由运算和控制逻辑组成，

6、同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为12M。2.2 最小系统的组成单片机的最小系统是由组成单片机系统必需的一些元件构成的，除了单片机之外，还需要包

7、括电源供电电路、时钟电路、复位电路。我们的这个装置是用5V干电池供电 ，电路图如下（侧重时钟电路、复位电路，未画电源电路） 第三章3.1 热释电红外传感器的介绍人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射

8、必须非常敏感。2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。4)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。3.2 人体感应模块的工作原理 全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。经过以下电路处理

9、 第四章4.1 ISD1760特点 语音系统是日常生活中不可或缺的一部分，ATM语音提示、公交车报站系统、语音门铃、电梯语音提示系统等随处可见。 ISD1700系列是华邦公司推出的单片优质语音录放芯片，提供20秒240秒可选的录放音时间，具有音质较好、简单易用、外围电路简单等特点，是开发语音系统的上佳选择4.2 ISD1760工作方式 ISD1700系列芯片兼容SPI控制和独立按键控制 我们这装置应用的主要是应用的是前者SPI 下面主要介绍六个使用到和单片极相连的管脚：1.MISO SPI接口的串行输出，ISD1700在SCLK下降沿之前的半个周期将数据放置在MISO端，数据在SCLK的下降沿

10、移出。(接单片机P04)2.MOSI SPI接口的数据输入端口，主控制芯片在SCLK上升沿之前的半个周期将数据放置在MOSI端，根据在SCLK上升沿被锁存在芯片内，此管脚在空闲应该被拉高。(接单片机P05)3.SCLK SPI接口的时钟，由主控制芯片产生，并且被用来同步芯片MOSI和MISO端各自的数据输入和输出。此管脚空闲时必须拉高。(接单片机P06)4.SS为低时，选择该芯片成为当前被控制设备，并且开启SPI接口，空闲时需要拉高。(接单片机P07)5.VCC 接电源正极6.CND 接电源负极SP- 喇叭输出-SP+ 喇叭输出+当检测到人来时，单片机控制语音模块软件播音.第五章5.1 继电器

11、的介绍 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”我们的装置正是应用到这原理，以继电器模块去控制电磁阀的开关5.2 工作原理继电器电路模块如下：其中基极连到单片机P16 当P16=1时，三极管导通，继电器常开端吸合，打开电磁阀冲水，同理P16=0时，三极管未导通，电磁阀关闭。结论 该设计使用到了热释电人体红外传感器，ISD1760语音模块，51单片机，继电器等芯片和电子原器件。通过这次的电子设计，自己感觉进步不了不少，记得当初陆正杰老师推荐这个题目时，自己真的什么都不懂

12、继电器都不知道怎么用，更别说其他的芯片的使用。当我做完这个装置，感觉这个设计很简单，不就是几个模块连在单片机上吗，几乎没有什么电路，但我还是花了很多时间，但我很庆幸做了这个设计。通过此次比赛，自己收获了很多，有以下几点：1. 实践得真知：自己学51单片机有了好一段日子，自认为对定时器中断有很深的了解，但当我用定时器0方式1去检测人是否离开时，却觉得很难，写了几天，调试的结果都不理想，最后师兄的指点，才突然明白。真的，只有自己做过，懂得的知识才真正属于是自己。2. 学到了一些电路知识，懂得使用一些芯片和电子原件，后面的学习中将学习数字电路，模拟电路，继续加强对51单片机的学习。总之，这是我大一感觉最有意义的事情，我会继续努力，在以后的学习中取得更大进步。致谢在整个设计过程中，遇到了很多困难，十分感谢陆正杰老师的指导，再次衷心感谢他。 作者：王浩然 2013年5月22日参考文献1郭天祥 51单片机C语言教程-电子工业出版社。附录A 电路元器件清单 器件名称型号参数数目芯片ISD17601HC-SR5011电阻1K24.7K110K1二极管IN4007(硅管)2排阻1031LED灯2电容10F170pF230pF2三极管90132继电器SR-05VDC1杜邦线若干导线若干晶振11.05921