沙盤模型語音燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

藤天杰

【摘要】沙盤系統(tǒng)在展覽展會(huì)活動(dòng)中廣泛使用，具有極為重要的地位。沙盤控制系統(tǒng)是集燈光，語音，文字以及各種輸入輸出的綜合系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)作為核心控制芯片來實(shí)現(xiàn)沙盤的智能控制，其獨(dú)特的輸入和輸出形式涵蓋了沙盤應(yīng)用的基本功能需求。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；紅外；光電；MOC3016

中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A： 文章編號：1006-0278（2014）05-176-01

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)意義

1.可操作性較強(qiáng)。輸入采用了三種輸入方式，包含了鍵盤輸入，紅外遙控輸入和光電輸入，輸入方式可選擇性很強(qiáng)，從有線到無線，從近到遠(yuǎn)都兼顧到了。2.輸出功能多樣性。輸出包括了常用的語音，解說詞顯示，還外加了弱電控制強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)高壓設(shè)備，根據(jù)實(shí)際需要，可以加載更多其他高壓設(shè)備，達(dá)到控制各種高壓設(shè)備。3.可擴(kuò)展性好。此次設(shè)計(jì)的LED點(diǎn)陣顯示，燈光控制，光電輸入，可以根據(jù)具體需求控制點(diǎn)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，可擴(kuò)展性較好。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.采用單片AT89S51單片機(jī)作為沙盤系統(tǒng)的控制核心，將從鍵盤得到的信號，紅外得到的信號，光電得到的信號能分別處理，并輸出控制信號給AT89S51，也同時(shí)控制語音的播放。

2.選用AT89S52單片機(jī)作為LED顯示控制芯片。核心控制芯片AT89S51通過P1口并行8位發(fā)送控制信號給AT89S52。用擴(kuò)展AT89S51的原因有：（a）AT89S51外設(shè)端口不能滿足LED點(diǎn)陣使用；（b）AT89S51內(nèi)存不能滿足點(diǎn)陣字模的存儲(chǔ)；（c）把編程必須通過對74LS164來掃描的程序放在一起，程序很難實(shí)現(xiàn)，并且能實(shí)現(xiàn)的話，LED的掃描將受到嚴(yán)重影響。3.采用AT89S52來控制128*16LED點(diǎn)陣顯示漢字等內(nèi)容。使語音播放的漢字等內(nèi)容能通過該點(diǎn)陣顯示出來；采用動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)，能節(jié)約端口等。4.選用獨(dú)立的語音模塊BMP5028作為語音輸出；能夠播放112段獨(dú)立的mp3、wav格式的語音，具有內(nèi)存大，音質(zhì)好等特點(diǎn)，通過單片機(jī)編程就能調(diào)用芯片內(nèi)存中相應(yīng)的歌曲。5.選用單片機(jī)控制三極管來作為模擬開關(guān)控制燈泡，采用光耦隔離強(qiáng)電和弱電并驅(qū)動(dòng)彩燈，彩燈是能直接連接到220V市電點(diǎn)的，這樣來達(dá)到燈光效果。6.選用4*4鍵盤來作為鍵盤輸入，輸入的包括從0到15共16個(gè)數(shù)字。7.選用紅外來作為另一種系統(tǒng)輸入控制方式，能遙控控制整個(gè)沙盤的運(yùn)行同鍵盤輸入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是同樣的功能，紅外編碼的解碼采用單片機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)。8.光電輸入方式用激光筆來控制沙盤的運(yùn)行，設(shè)計(jì)思路是采用74HC165來實(shí)現(xiàn)并入串出的方式把數(shù)據(jù)送入單片機(jī)，需要一直進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描來實(shí)現(xiàn)。硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)需要較好的配合。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)整體流程圖如圖所示，主要包括紅外子程序設(shè)計(jì)，串行輸入程序設(shè)計(jì)，鍵盤輸入程序設(shè)計(jì)，以紅外程序的優(yōu)先級最高，在常態(tài)下無鍵按下則不斷掃描這三種輸入方式，直到有一種輸入方式響應(yīng)。

1.輸入實(shí)現(xiàn)原理：如圖所示。程序從主函數(shù)開始執(zhí)行，最先檢測的是紅外輸入，如果有中斷響應(yīng)，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行中斷程序，此時(shí)再次檢測是否是低電平（低電平觸發(fā)中斷），如果確認(rèn)是，則返回執(zhí)行相關(guān)其他輸出程序，如果不是，則跳出并繼續(xù)監(jiān)測光電輸入信號。其次檢測的是光電輸入，如果串口輸入接收到了數(shù)據(jù)，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行其他輸出程序，如果沒有檢測，則進(jìn)入鍵盤輸入。最后檢測的是鍵盤輸入，如果檢測到某一行出現(xiàn)電平變化，則延時(shí)進(jìn)一步檢查是否真有電平電話，如果有，則轉(zhuǎn)入判斷到底是哪個(gè)按鍵動(dòng)作，并進(jìn)入其他輸出程序，如果沒有則返回進(jìn)入紅外輸入檢測。

2.輸出實(shí)現(xiàn)原理：如圖1所示。AT89S51把檢測到各種輸入信號轉(zhuǎn)換為控制信號，這個(gè)控制信號發(fā)送個(gè)語音播放模塊進(jìn)行語音輸出，并把該控制信號通過并口傳送給AT89S52單片機(jī)。AT89S52接受到控制信號后進(jìn)行解碼，并控制LED點(diǎn)陣顯示、燈光輸出控制，從而實(shí)現(xiàn)對三種輸出方式的控制。

四、結(jié)束語

本設(shè)計(jì)沙盤控制系統(tǒng)可操作性強(qiáng)：輸入方式豐富，遠(yuǎn)程進(jìn)程全覆蓋?？蓴U(kuò)展性強(qiáng)：對于光電輸入，燈光控制，LED點(diǎn)陣顯示的可擴(kuò)展性很強(qiáng)。輸出功能多樣性，容易滿足客戶需求：光電模塊采用了弱點(diǎn)控制強(qiáng)電，可以很容易轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌刂乒δ?，比如采用MOC3061驅(qū)動(dòng)晶閘管去驅(qū)動(dòng)大功率的電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)沙盤的升降、平移，也可以對搖頭燈等強(qiáng)電模塊進(jìn)行控制等。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴仙金.51單片機(jī)及其C語言程序開發(fā)實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2]戴佳，戴衛(wèi)恒.51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.