陳書明，洪志彬，林 雨 ，王 博

(1 龍巖學院 福建龍巖 364000；2 河北工程大學 河北邯鄲 056038)

隨著物聯(lián)網網絡技術的發(fā)展，物聯(lián)網技術深入到社會各個領域，其中紅外傳感設備更是成為智能感應的必選設備。近年來，一些學者采用單片機及紅外系統(tǒng)設備[1]開發(fā)出基于單片機的智能應用系統(tǒng)，如許保彬[2]進行基于AT89C52單片機的紅外發(fā)射與接收系統(tǒng)的研究；白國政[3]研發(fā)基于stc89c52便攜式甲醛測試儀的研制；紀鵬等人[4]研發(fā)的基于BY8001-16P的紅外遙控音樂播放器；李應攀[5]提出基于單片機的音樂播放器系統(tǒng)設計。

本文采用紅外傳感器設備、單片機、語音模塊等物聯(lián)網設備開發(fā)一個高校紅色文化宣傳系統(tǒng)，通過對高校學生進行潛移默化的紅色革命小故事及紅色革命精神的教育，從而引導大學生傳承吃苦耐勞、勇于拼搏、艱苦樸素的紅色革命精神。

1 系統(tǒng)總體設計以及工作原理

本系統(tǒng)采用STC89c51單片機[6-7]、紅外傳感器、語音編碼解碼等物聯(lián)網技術設計出紅色文化宣傳系統(tǒng)，放置在學校各個公共區(qū)域，隨時感應周邊的教師學生們，給師生們送上紅色革命歌曲及紅色革命故事，一旦老師學生們離開，這個設備自動感知并停止播放紅色文化。首先，采用By8001語音模塊Mp3音樂進行編碼/解碼處理，采用無源喇叭技術進行Mp3音樂播放功能。其次，綜合上述知識完成實時感應人群、隨機播放紅色小故事及紅色歌曲功能。系統(tǒng)結構圖如圖1所示。

本系統(tǒng)主要由單片機模塊、人體紅外模塊、AD轉換模塊、語音播放等模塊構成，系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)流程圖

1.1 人體紅外傳感器模塊

人體感應類開關又叫熱釋人體感應開關或紅外智能開關。它是采用紅外射線技術的自動感應電子設備，當人一旦處于感應區(qū)域時，若干個人體紅外傳感器設備能實時檢測到人體紅外光譜的變化，自動連通負載，人一直處于感應區(qū)域，人體紅外傳感器將持續(xù)接通負載；人一旦離開紅外感應區(qū)域后，人外傳感器將在某個時間內自動關閉負載。

人體紅外感應開關設備[1]的核心元件為人體熱釋電紅外傳感器。每個人都有恒定身體溫度，體溫大約在36.2～37.4 ℃，人體在這種溫度下會散發(fā)出某一波長的紅外射線，被動式紅外射線探頭主要負責探測人體散發(fā)的9.5μm紅外線，而通過菲涅爾鏡片把這個紅外線增強并聚集到紅外感應源上，紅外感應源設備一般采用熱釋電電子元件，這種熱釋電元件一旦接收到人體散發(fā)的紅外線，這個電子元件溫度發(fā)生變化導致失去電荷平衡，從而向外界釋放電荷，進而觸發(fā)紅外感應開關動作。人一直處于感應區(qū)域，感應開關將一直處于持續(xù)接通狀態(tài)，人一旦離開感應區(qū)域后或在感應范圍內較長時間無任何動作，紅外感應開關將在某一時間內自動關閉負載。

1.2 By8001-16P語音播放模塊

本系統(tǒng)的語音播放模塊是BY8001-SSOP24 MP3主控芯片，支持MP3、WAV格式雙解碼。此模塊內有多個TF卡槽，可隨時插TF卡更換mp3格式或WAV格式語音內容，還可外接USB2.0、USB3.0優(yōu)盤或通過USB數(shù)據(jù)線連接電腦更換TF卡語音內容,該語音模塊內置3W功放，可以隨時驅動3W的喇叭，播放更方便流暢。

(1)技術規(guī)格:支持 MP3 、WAV文件格式播放 。擁有24 位 DAC 輸出，動態(tài)范圍支持 90 dB，信噪比支持 85 dB。支持讀取 USB2.0、USB3.0優(yōu)盤，最大讀取容量為 32 G；也可通過 USB 數(shù)據(jù)線更換 TF卡 里面語音內容。

(2)語音模塊管腳圖：如圖3所示。

圖3 BY8001-16P模塊管腳圖

(3)模塊與單片機連接圖：如圖4所示。實驗的驗證都是基于現(xiàn)實發(fā)生的情況進行測試。

圖4 語音模塊與單片機連接圖

1.3 單片機控制模塊

選用STC89351單片機作為系統(tǒng)的核心部件，實現(xiàn)處理以及控制的功能，因為單片機具有體積小、編程資源豐富、反應速度快等優(yōu)點。可以較為靈敏地控制傳感器模塊以及語音模塊，其中單片機還有剩余的接口[2]也給整個系統(tǒng)帶來了良好的可拓展性。

2 系統(tǒng)的實驗測試

2.1 紅外傳感器模塊測試

傳送當無人經過時不發(fā)出信號所以電壓為0；當有人經過時紅外傳感器傳送電壓，數(shù)值顯示為“171”傳送的電壓大約為5 V；如圖5所示，本模塊主要代碼如下：

void main()

{ P1=0xff;

timer0_init();

init_com();

while(1)

{

PCF8591_SendByte(AddWr,2);

D[2]=PCF8591_RcvByte(AddWr);

keyscan();

if(D[2]>=171)

{

P1=0x00;

wei4=1;

flag3=1+rand()%12;

Play(Playtable[flag3][0],Playtable[flag3][1]);

//隨機播放紅色故事或紅色歌曲

delay(6000);

recoverplay();

}

if(D[2]<171)

{

P1=0xFF;

wei4=0;

}

}

}

}

圖5 高校紅色文化宣傳系統(tǒng)測試圖

2.2 系統(tǒng)工作總流程

該系統(tǒng)能及時捕捉到經過的行人釋放的近紅外線，并能實時地把紅外線信號轉換成數(shù)字信號，并啟動揚聲器進行播放紅色歌曲和紅色故事，詳細步驟如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)實況操作流程圖

(1)當檢測到有人經過時，紅外傳感器感受到人體信號，將信號傳送到AD轉換器。

(2)AD轉換器將模擬信號轉化成數(shù)字信號傳送到Stc芯片中。

(3)STC芯片將信號傳送到揚聲器模塊。

(4)揚聲器模塊播放存儲在儲存卡里的紅色歌曲和紅色故事。

3 結束語

本系統(tǒng)采用人體紅外傳感器、語音模塊等物聯(lián)網技術設計一款高校紅色文化宣傳系統(tǒng)，能實時感應到接近的人群，隨機播放紅色革命故事及紅色革命歌曲。在一定程度上，對紅色革命文化學習及紅色革命精神傳承有著重要的作用和意義。在該研究及設計中，融入互聯(lián)網絡及GPS定位功能，及時更新該系統(tǒng)的音頻內容，給廣大師生送上最新最經典的紅色革命歌曲及紅色故事。