基于物联网的高校红色文化宣传系统的设计基于物联网的高校红色文化宣传系统的设计

陈书明，洪志彬，林 雨 ，王 博

(1 龙岩学院 福建龙岩 364000；2 河北工程大学 河北邯郸 056038)

随着物联网网络技术的发展，物联网技术深入到社会各个领域，其中红外传感设备更是成为智能感应的必选设备。近年来，一些学者采用单片机及红外系统设备[1]开发出基于单片机的智能应用系统，如许保彬[2]进行基于AT89C52单片机的红外发射与接收系统的研究；白国政[3]研发基于stc89c52便携式甲醛测试仪的研制；纪鹏等人[4]研发的基于BY8001-16P的红外遥控音乐播放器；李应攀[5]提出基于单片机的音乐播放器系统设计。

本文采用红外传感器设备、单片机、语音模块等物联网设备开发一个高校红色文化宣传系统，通过对高校学生进行潜移默化的红色革命小故事及红色革命精神的教育，从而引导大学生传承吃苦耐劳、勇于拼搏、艰苦朴素的红色革命精神。

1 系统总体设计以及工作原理

本系统采用STC89c51单片机[6-7]、红外传感器、语音编码解码等物联网技术设计出红色文化宣传系统，放置在学校各个公共区域，随时感应周边的教师学生们，给师生们送上红色革命歌曲及红色革命故事，一旦老师学生们离开，这个设备自动感知并停止播放红色文化。首先，采用By8001语音模块Mp3音乐进行编码/解码处理，采用无源喇叭技术进行Mp3音乐播放功能。其次，综合上述知识完成实时感应人群、随机播放红色小故事及红色歌曲功能。系统结构图如图1所示。

本系统主要由单片机模块、人体红外模块、AD转换模块、语音播放等模块构成，系统流程图如图2所示。

图2 系统流程图

1.1 人体红外传感器模块

人体感应类开关又叫热释人体感应开关或红外智能开关。它是采用红外射线技术的自动感应电子设备，当人一旦处于感应区域时，若干个人体红外传感器设备能实时检测到人体红外光谱的变化，自动连通负载，人一直处于感应区域，人体红外传感器将持续接通负载；人一旦离开红外感应区域后，人外传感器将在某个时间内自动关闭负载。

人体红外感应开关设备[1]的核心元件为人体热释电红外传感器。每个人都有恒定身体温度，体温大约在36.2～37.4 ℃，人体在这种温度下会散发出某一波长的红外射线，被动式红外射线探头主要负责探测人体散发的9.5μm红外线，而通过菲涅尔镜片把这个红外线增强并聚集到红外感应源上，红外感应源设备一般采用热释电电子元件，这种热释电元件一旦接收到人体散发的红外线，这个电子元件温度发生变化导致失去电荷平衡，从而向外界释放电荷，进而触发红外感应开关动作。人一直处于感应区域，感应开关将一直处于持续接通状态，人一旦离开感应区域后或在感应范围内较长时间无任何动作，红外感应开关将在某一时间内自动关闭负载。

1.2 By8001-16P语音播放模块

本系统的语音播放模块是BY8001-SSOP24 MP3主控芯片，支持MP3、WAV格式双解码。此模块内有多个TF卡槽，可随时插TF卡更换mp3格式或WAV格式语音内容，还可外接USB2.0、USB3.0优盘或通过USB数据线连接电脑更换TF卡语音内容,该语音模块内置3W功放，可以随时驱动3W的喇叭，播放更方便流畅。

(1)技术规格:支持 MP3 、WAV文件格式播放 。拥有24 位 DAC 输出，动态范围支持 90 dB，信噪比支持 85 dB。支持读取 USB2.0、USB3.0优盘，最大读取容量为 32 G；也可通过 USB 数据线更换 TF卡 里面语音内容。

(2)语音模块管脚图：如图3所示。

图3 BY8001-16P模块管脚图

(3)模块与单片机连接图：如图4所示。实验的验证都是基于现实发生的情况进行测试。

图4 语音模块与单片机连接图

1.3 单片机控制模块

选用STC89351单片机作为系统的核心部件，实现处理以及控制的功能，因为单片机具有体积小、编程资源丰富、反应速度快等优点。可以较为灵敏地控制传感器模块以及语音模块，其中单片机还有剩余的接口[2]也给整个系统带来了良好的可拓展性。

2 系统的实验测试

2.1 红外传感器模块测试

传送当无人经过时不发出信号所以电压为0；当有人经过时红外传感器传送电压，数值显示为“171”传送的电压大约为5 V；如图5所示，本模块主要代码如下：

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]);

//随机播放红色故事或红色歌曲

delay(6000);

recoverplay();

}

if(D[2]<171)

{

P1=0xFF;

wei4=0;

}

}

}

}

图5 高校红色文化宣传系统测试图

2.2 系统工作总流程

该系统能及时捕捉到经过的行人释放的近红外线，并能实时地把红外线信号转换成数字信号，并启动扬声器进行播放红色歌曲和红色故事，详细步骤如图6所示。

图6 系统实况操作流程图

(1)当检测到有人经过时，红外传感器感受到人体信号，将信号传送到AD转换器。

(2)AD转换器将模拟信号转化成数字信号传送到Stc芯片中。

(3)STC芯片将信号传送到扬声器模块。

(4)扬声器模块播放存储在储存卡里的红色歌曲和红色故事。

3 结束语

本系统采用人体红外传感器、语音模块等物联网技术设计一款高校红色文化宣传系统，能实时感应到接近的人群，随机播放红色革命故事及红色革命歌曲。在一定程度上，对红色革命文化学习及红色革命精神传承有着重要的作用和意义。在该研究及设计中，融入互联网络及GPS定位功能，及时更新该系统的音频内容，给广大师生送上最新最经典的红色革命歌曲及红色故事。