摘要: 針對目前生活叼嘿视频下载投放不便及叼嘿视频下载桶管理不便等現象，采用 32 位 K60 單片機與 ZigBee 無線傳感網絡相結合的方法，設計了一種基於 32 位單片機控製的智能分類叼嘿视频下载桶的遠程實時監控係統。該係統能自動判斷出是否有人靠近扔叼嘿视频下载，自主地開、關叼嘿视频下载桶蓋，同時還有語音文明提醒，並實時地將叼嘿视频下载桶的狀況發送到叼嘿视频下载處理中心，實現了對公共叼嘿视频下载桶的集中管理和監控。較傳

統叼嘿视频下载桶而言，智能叼嘿视频下载桶結構合理、性能穩定、成本低，功能更加實用與人性化。

隨著生活水平的提高，智能化受到越來越多的人重視，與此同時，人們對智能產品人性化的要求也更高了。為響應人類文明扔叼嘿视频下载的要求，必須消除以往叼嘿视频下载桶的不足，通過合理的叼嘿视频下载桶設計從而提高叼嘿视频下载的處理效果，由此促進了智能叼嘿视频下载桶的誕生。

1 係統設計

市場上的叼嘿视频下载桶大同小異，大多采用腳踏式或手動打開來實現對叼嘿视频下载的投放，智能化程度不高。鑒於此，本文設計了一套基於 32 位 K60 單片機與ZigBee( 一種短距離、低速率無線網絡技術) 無線傳感網絡相結合的遠程實時監控係統 ，對公共叼嘿视频下载桶實現集中管理和監控。

1． 1 智能叼嘿视频下载桶遠程實時監控係統

智能分類叼嘿视频下载桶遠程實時監控係統主要由係統主控模塊、電源模塊、語音模塊、傳感器模塊和通信模塊等5 大模塊組成，簡稱簡易功能設備( ＲFD) 。係統架構圖如圖 1 所示。

1． 1． 1 係統主控模塊

係統主控電路的總體框圖如圖 2 所示。為使係統擁有較高的智能化水平，選用 Kinetis60 芯片( 簡稱 K60 芯片) 作為係統核心部件的微控製器。該芯片屬於 32 位 KL 係列，其特點是功耗低、性能穩定和價格實惠。K60 芯片作為控製器還可實現對語音模塊、ZigBee 模塊、傳感器模塊的控製，從而實現係統頂層的綜合管理、功耗控製和信息存儲等功能。

射頻發射芯片同樣采用 K60 芯片，由於該芯片集成了 ZigBee 協議，作為監測和采集叼嘿视频下载桶信息的無線傳感器網絡節點有3種形式: 協調節點、路由節點和終端節點。節點功能主要有人體紅外感應自動開關桶蓋、語音提示、重力監測等。

1．1．2 電源管理模塊

本係統采用太陽能供電係統。太陽光照在半導體電池板 P － N 結上，形成新的空穴 － 電子對，在 P － N 結電場的作用下，空穴由 N 區流向 P 區，電子由 P 區流向 N 區，接通電路後就形成電流，形成的電流通過圖 3 所示的電路輸出。

供電係統采用可再生資源———太陽能作為電池，其缺點是太陽光強弱的變化較大，日常使用內阻較高，輸出電流小，且輸出電壓不穩定。為此係統進一步優化蓄電池充電過程，即電源電壓要做變壓處理: 通過單端反激式的直流變換電路將電源電路變壓後供給電池充電。這種電源電路采用的單端反激式變換器電路，是單管直流變換電路的一種，屬於直流變換電路。其工作過程如圖3 所示:開關管 VT 1 ，初級線圈 L 1 和 L 2 以及電容 C 2 構成初級回路; 次級線圈 L 3 、整流二極管 VD 1 和電容 C 3構成感應電路。當 VT 1 導通時，初級線圈 L 2產生感應電壓，方向為 1 正 2 負; 初級線圈 L 2 和次級線圈 L 3 構成了高頻變壓器，此時在 L 3 中的電壓方向為 5 正 6 負。當 VD 1 截止，初級線圈 L 2 儲存能量。當 VT 1 截止時，高頻變壓器次級線圈 L 3電壓方向反向( 5 負6 正) ，初級線圈 L 2 存儲的能量將輸出。其中，整流二極管 VD 1 起整流作用，次級電路中的電容 C 3 對電路進行濾波。變壓後通過 U 2 對整個電路進行供電。在係統中為使蓄電池能持續供電，畜電池的充電電壓設定為 3． 6V。為保證蓄電池的壽命，不過充電，限製電源電路的充電電壓為 4． 2V。電源電路的限壓電路由電阻 Ｒ 5 和Ｒ 6 、穩壓二極管 VP 3、開關管 VT 2 等組成，其工作過程為: 蓄電池開始充電，電阻 Ｒ 5 和 Ｒ 6 構成分壓電路，Ｒ 6 右端電位逐漸降低。當充電電壓大於 4． 2V 時，分壓電路開始分壓，穩壓二極管 VP 3 導通，此時 VT 2 開始導通，輸出電壓不再上升，充電電壓得到控製，同時采用小

電流充電即可將蓄電池的電壓維持在 4． 2V。其中，VT 2 起分流作用，目的是降低 VT 1的集電極電流。

本係統的電源模塊利用太陽能接收板儲存電能，蓄電池為備用電源。當陽光照射時，接收板采集能量向蓄電池充電，且為係統電路提供電源; 當光照條件較差時，蓄電池為係統電路提供電源。

1． 1． 3 語音模塊

本係統的語音模塊主要由音頻下載電路、存儲電路以及功放電路( 實現外放) 組成

［5］ 。係統通過

音頻下載電路將語音下載並存入存儲模塊。當人與叼嘿视频下载桶的距離接近到某範圍時，語音模塊開始播放設定的語音; 當人離開叼嘿视频下载桶達到一定距離時，語音模塊再次啟動語音提示，播放設定的語音。本係統設有存儲電路，其作用是存放通過 USB接口下載的語音提示信息。語音提示可以是錄入的激勵人心的話語或者一些廣告語，通過功放模塊進行播報。基於係統應用的需要，係統的音頻信號處理器選用 K60 開發板，該開發板側重於音頻信號處理，能滿足係統需要。如圖4所示，當端口P2．0 檢測到高低電平發生變化，音頻播放器會做出相應反應。例如若該端口是高電平，語音儲存的內容通過音頻放大器播放; 若端口是低電平，音頻

放大器不工作。

1． 1． 4 傳感器模塊

1) 重力傳感器。

本係統要將感受到物體的重力轉化成可用輸出信號，因此測重傳感模塊采用的是 TYC901 重力傳感器 。TYC901 重力傳感器直接輸出的信號強度較弱，為使 K60 芯片可以穩定準確快速地檢測到輸出信號，需在模塊電路中采用差分放大器放大輸出信號。信號放大後，通過 K60 芯片內部的 AD 轉換進行處理。