一种基于RFID和ZigBee的语音播报装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于RFID和ZigBee的语音播报装置，属于智能化语音播报领域。

背景技术：

ZigBee技术是一种基于IEEE802.15.4标准的短距离、低功耗的无线通信技术；其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本；主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

RFID技术(无线射频识别技术)是一种可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据的无线通信技术，具有读取方便快捷、识别速度快、数据容量大、使用寿命长等特点；主要应用于安防领域。

实验室是培养高校优秀毕业生动手能力和创新思维的重要场所，目前，我国很多高校均设立了供教学以及科研使用的实验室；但是由于实验室内的设备普遍较为复杂，如果操作不当，极易出现误操作，造成危险；同时伴随各国之间学术交流的增加，外国学者频繁来访我国高校；由于语言上的差别，在交流过程中，尤其是实验室设备讲解时，极易出现沟通障碍。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述技术问题采取的方案是：一种基于RFID和ZigBee的语音播报装置，其特征在于：所述装置包括ZigBee协调器节点、ZigBee终端节点A、ZigBee终端节点B、ZigBee终端节点C、语音播报模块、HC-SR501模块、RFID射频识别模块、NFC设备；语音播报模块通过I/O口与ZigBee协调器节点相连接，用于实现语音播报；RFID射频识别模块通过I/O口与ZigBee终端节点A相连接，用于选择语音播报所使用的语言；HC-SR501模块通过I/O口与ZigBee终端节点B相连接，用于人员检测；ZigBee终端节点C功能与终端节点B相同，类似节点C组建方式还可以增加更多节点用于多个设备的人员检测。

本实用新型的有效效果是：

本实用新型利用ZigBee网络将语音播报模块、HC-SR501模块、RFID射频识别模块结合， RFID射频识别模块用于读取NFC设备信息，并通过I/O口传递给ZigBee终端节点A，ZigBee终端节点A根据NFC设备号选择语音播报使用的语言，并利用ZigBee网络把语言信息传递给 ZigBee协调器节点；HC-SR501模块放置在实验室需要语音讲解的设备附近，当有人靠近实验设备时，HC-SR501模块通过I/O口把触发信息传递给ZigBee终端节点B，并由终端节点B通过ZigBee网络把实验设备的设备号传递给ZigBee协调器节点。ZigBee协调器节点获取ZigBee终端节点A传递的语言信息及ZigBee终端节点B传递的设备信息后，控制语音播报模块播放相应的声音片段；本系统实现了对于设备信息的自动语音播报；一方面由于语音播报模块的声音片段采用提前录制、自动控制播放的方式，实现了实验设备语音讲解的自动化、智能化；另一方面，降低了与外国学者交流的难度。

本实用新型的优点在于：从实验室实际出发，所采用的ZigBee模块、语音播报模块、HC- SR501模块和RFID射频识别模块成本都比较经济低廉，符合高校实验室的经济规划，而且经试验证明本实用新型设计电路的正确性和可行性，完全适用于高校创新实验室中设备的语音讲解。

附图说明：

图1是本实用新型的整体结构框图；

图2是本实用新型ZigBee节点上CC2530芯片主控电路图；

图3是本实用新型ZigBee节点底板电路图；

图4是本实用新型RFID射频识别模块电路图；

图5是本实用新型存储模块电路图；

图6是本实用新型HC-SR501人体红外感应模块电路图；

图7是本实用新型语音播报模块电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式解决上述问题采取的方案是：一种基于RFID和 ZigBee的语音播报装置，其特征在于：所述装置包括ZigBee协调器节点、ZigBee终端节点A、 ZigBee终端节点B、ZigBee终端节点C、语音播放模块、HC-SR501模块、RFID射频识别模块； ZigBee协调器节点作为ZigBee网络中的协调器，语音播报模块通过I/O口与ZigBee协调器节点相连接，用于实现语音播报；RFID射频识别模块通过I/O口与ZigBee终端节点A相连接，用于选择语音播报所使用的语言；HC-SR501模块通过I/O口与ZigBee终端节点B相连接，用于向ZigBee 协调器节点传递终端节点所对应的设备信息，并触发语音播报；ZigBee终端节点C功能与终端节点B相同，用于不同设备；NFC设备信息存储在存储模块中，存储模块通过I/O口与ZigBee终端节点 A连接；

该装置上的RFID射频识别模块与ZigBee终端节点A通过I/O口连接，当RFID射频识别模块检测到NFC设备后，读取NFC设备号，ZigBee终端节点A根据设备号选择相应的语言类型，并将语言类型标志通过ZigBee网络无线发送给ZigBee协调器节点；HC-SR501 人体感应模块采用可重复触发方式，与ZigBee终端节点B、ZigBee终端节点C通过I/O口相连，ZigBee终端节点每隔0.5秒从HC-SR501模块中读取一次信息，当检测到附近有人时， ZigBee终端节点将节点设备信息通过ZigBee网络发送给ZigBee协调器节点；ZigBee协调器节点ZigBee终端节点发送的设备信息进行识别，并控制MP3语音播报模块播放对应的音频；

ZigBee网络包括ZigBee协调器、ZigBee终端节点A、ZigBee终端节点B、ZigBee终端节点C。

具体实施方式二：如图2和图3所示，本实施方式所述的一种基于RFID和ZigBee的语音播报装置，所述的ZigBee协调器节点、ZigBee终端节点A、ZigBee终端节点B、ZigBee终端节点C的主控芯片是TI公司生产的CC2530，各ZigBee节点正常工作时需要3.3V电压，选用外部32M和 32.768k双晶振，选用2.4G天线；如图3所示，所述的ZigBee节点的供电电路、复位按键电路、 LED电路、I/O扩展电路；

供电电路由稳压芯片AMS1117，电源接口DC1，开关K1，电容C6、电容C7二极管SS14，电池BT1组成；电源接口DC1的2引脚接地并连接电池BT1的负极，电池BT1的另一端连接二极管SS14的正极，二极管SS14的负极和DC1的1引脚一起连接在开关K1的3引脚，开关K1的2引脚和电容C6的正极连接在稳压芯片AMS1117的3引脚，电容C7引脚连接在稳压芯片AMS1117的2引脚，电容C6、电容C7以及AMS1117的1引脚接地；

复位按键电路由电阻R9和按键RESET1组成，电阻左侧连接3.3V电源，右侧连接按键RESET1，按键另一侧接地；

LED电路用于调试指示，由发光二极管LED1、LED2、LED3组成；

图2中的CC2530主控电路通过P1、P2接口分别与图3中ZigBee底板的P1、P2接口连接；

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图4所示，本实施方式所述的一种基于RFID和ZigBee的语音播报装置，所述的RFID模块的主控芯片是高度集成的非接触式读写卡芯片MFRC522，其工作频率为 13.56MHz，能够识别NFC设备或IC卡。RFID射频识别模块由芯片RC522、电容C5、C6、C16～C25、C28、电阻R14～16、电感L4、L5、晶振Y2、接口J8组成；芯片RC522的1、4、5、10、 14、18引脚接地，2、3、12、32引脚接+3.3V电压，电阻R14一端连接芯片RC522的6引脚，一端接+3.3V电压，芯片RC522的11引脚与电感线圈L4相连接，13引脚与电感线圈L5连接， 16引脚通过电容C5接地并且通过电阻R15与17引脚连接，17 引脚与电阻R16连接，21和22引脚分别与晶振1、2脚连接，电容C16、C17一端分别与晶振 1、2脚连接，另一端共同接地，芯片RC522的24脚与接口J8的1脚连接，芯片RC522的29、 30、31脚分别与接口J8的2、3、4脚连接，接口J8的6脚接地7脚与芯片RC522的6脚连接，接口J8的8脚接+3.3V电压，并且与电容C28的一端连接，C28的另一端接地；ZigBee 终端节点A的P2_0引脚与RFID模块的MFSDA引脚相连，P0_7引脚与MFSCK引脚相连，P0_6 引脚与MFMOSI引脚相连，P0_5引脚与MFMISO引脚相连，P0_4引脚与MFREST引脚相连；

如图5所示，所述的存储模块采用AT24C256芯片，AT24C256芯片的存储空间为256K，可以存储上万张IC卡和NFC设备数据信息，而且数据的存储周期很长，掉电也可保留数据，芯片具有写保护功能，数据的安全性也能得到保障。

其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：如图6所示，本实施方式所述的一种基于RFID和ZigBee的语音播报装置，所述的HC-SR501模块是基于红外线技术的自动控制模块，采用LHI探头设计，可以有效感应到人体；红外模块1引脚连接5V电源正极，2引脚与ZigBee终端节点B上的CC2530芯片的P2_0引脚相连，3引脚接地；当人员进入HC-SR501模块感应范围则2引脚输出高电平，在一定时间内，如果有人在其感应范围内活动，其输出将一直保持高电平，当人员离开后其输出变为低电平；

其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：如图7所示，本实施方式所述的一种基于RFID和ZigBee的语音播报装置，所述的MP3语音播报模块的核心芯片是JQ6500芯片；功放电路采用LM4871芯片；MP3语音播报模块由芯片 JQ6500、芯片LM4871、电容C1～C12、电阻R2、R3、R6～R13组成；芯片JQ6500的3引脚与5引脚通过电容 C4相连，共同接+3.3V电压，4引脚与5引脚之间并联C4、C5，并且与功放电路的电容C2连接，15引脚与语音播放选择模块连接，22引脚、23引脚分别与电容C11、C12的一端连接，C11、C12的另一端共同接地，24引脚接地，芯片LM4871的1引脚接地，2引脚与3引脚共同与电容C3的一端连接，C3的另一端接地，4引脚与5引脚通过电阻R3连接，7引脚与8引脚分别与电容C1、C2一端连接，电容C1、C2另一端与6引脚连接；ZigBee协调器节点P1_0引脚与语音播报模块的A1引脚相连，P1_1引脚与A2引脚相连， P1_2引脚与A3引脚相连，P1_6引脚与A4引脚相连，P1_7与A5引脚相连，通过对A1-A5引脚编码实现多国语言语音播放；

其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

以上的实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围。