CN109285258B - 一种具有语音播报功能的蓝牙数据转发装置 - Google Patents
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Abstract
为提高输电设备更安全可靠的运行，电力部门将智能锁具引入到电力现场的安全管控中，但在蓝牙开锁的连接和数据传递过程中，蓝牙数据转发器与无线智能蓝牙钥匙不具备语音提醒功能，给现场使用过程带来不方便，本发明公开一种具有语音播报功能的蓝牙数据转发装置，综合无线蓝牙通讯、RS485串行通讯、语音播报技术和单片机控制等技术，具有蓝牙数据转发器上语音提醒、与无线智能蓝牙钥匙连结语音提醒、检测蓝牙钥匙电量语音提醒、蓝牙钥匙授权语音提醒、蓝牙钥匙日志上传语音提醒等功能，实时地向操作者播报蓝牙钥匙的工作状态，保证现场操作者按步骤顺利进行开锁操作，减少智能钥匙充电过程中工作人员的关注度和开锁时间，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线智能蓝牙钥匙数据转发通讯装置，具体涉及一种具有语音播报功能的蓝牙数据转发装置。
背景技术
目前，电力部门正在逐步将智能锁具引入到变电站、配电房和开闭所等电力现场的出入口的安全管控中。智能锁具的应用实现了对进入电力现场的按时段管理、按区域管理、实时监控门户的状态、进入人员的智能识别等功能，能有效解决传统通开锁具越权进入和越权操纵的问题，为明确管理责任，确保安全生产，提供了一种有效的技术措施，有利于输电设备更安全、可靠、高效的运行，提高变电站安全防范管理水平。
在实际应用过程中蓝牙数据转发器与无线智能蓝牙钥匙不具备显示功能，连接和数据传递过程中，仅有简单的灯光指示，没有声音提醒，不能实现蓝牙数据转发器上电语音提醒、与无线智能蓝牙钥匙连结语音提醒、检测蓝牙钥匙电量语音提醒、蓝牙钥匙授权语音提醒、蓝牙钥匙日志上传语音提醒等功能，现场使用过程不顺畅、不方便，降低了工作效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的不足，提供一种具有语音播报功能的蓝牙数据转发装置，可进行连接状态、钥匙电量、钥匙授权、钥匙日志上传等语音提醒，能实时地向操作者播报蓝牙钥匙的工作状态，保证现场操作者按步骤顺利开锁，减少智能钥匙充电过程中工作人员的关注度和开锁时间，提高工作效率。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：一种具有语音播报功能的蓝牙数据转发装置，由机械外壳及设置在机械外壳内部的电源模块、蓝牙主控电路MCU和连接在蓝牙主控电路MCU上的语音播报模块、智能通讯模块、系统保护电路和报警电路组成，所述蓝牙主控电路MCU包括蓝牙芯片U1、主程序下载接口J3、2.4无线发送及接收电路、滤波保护电路LC和外部晶体起振电路YC；所述蓝牙芯片U1为主控电路的核心设置有多个管脚，并通过所述管脚连接所有控制电路，通过管脚30连接所述2.4无线发送及接收电路搜索蓝牙钥匙、连接蓝牙钥匙、与蓝牙钥匙进行数据交互，通过管脚39、38、29～27连接所述语音播报模块下发指令控制所述语音播报模块按规定播报语音，通过管脚21、20连接所述智能通讯模块与智能门禁采集器通讯，通过管脚46、45、31连接所述电源模块的GND线路。
所述电源模块由降压调节器U5、电源开关S1、F1、C26、C27、D1、L6、C20、C23组成，电源电压经电源开关S1后通过F1进行过流保护、C26和C27滤波电路滤波，并通过所述降压调节器U5将12V直流电源转换成3.3V直流电源，再通过D1、L6、C20、C23整流滤波电路滤波后为电源模块的电源输出；所述3.3V直流电源的VCC端通过线路依次并联所述报警电路、所述系统保护电路、所述主程序下载接口J3、所述滤波保护电路LC、所述语音播报模块和所述智能通讯模块，所述12V直流电源的GND端通过线路依次并联所述报警电路、所述系统保护电路、所述主程序下载接口J3、所述滤波保护电路LC、所述蓝牙芯片U1、所述2.4无线发送及接收电路、所述语音播报模块和所述智能通讯模块。
所述2.4无线发送及接收电路由C6、L5和蓝牙天线E1组成，所述L5与所述蓝牙天线E1串联后再与所述C6并联，所述C6连接在所述12V直流电源的GND线路上。
所述语音播报模块包括语音芯片U2和喇叭LS，所述语音芯片U2的1脚连接所述管脚39使所述语音芯片U2恢复到上电初始化状态，所述语音芯片U2的15脚连接所述管脚38提供所述语音芯片U2的目前工作状态，所述语音芯片U2的10～12脚连接所述管脚29～27接收所述蓝牙芯片U1下发的播放命令，所述语音芯片U2的3、4脚连接所述喇叭LS驱动所述喇叭LS播放声音，所述语音芯片U2的14脚连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，所述语音芯片U2的8、13脚连接在所述12V直流电源的GND线路上。
所述智能通讯模块由低功耗收发器U3、智能仪表RS485、R14-R20、L1、L2、D3、D4、Q602和3pin排针J2组成，所述低功耗收发器U3的1、4脚连接所述管脚21、20，所述R18、R19串联在所述低功耗收发器U3的8与1脚、8与5脚之间组成TTL电平信号保护电路，所述R20、R17和Q602连接所述低功耗收发器U3的2～4脚组成接收和发送切换电路，所述R14～R16、L1、L2、D3和D4的左端连接所述低功耗收发器U3的6～8脚组成所述智能仪表RS485信号的保护电路、右端连接所述3pin排针J2的1～3脚，所述低功耗收发器U3的8脚连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，所述低功耗收发器U3的5脚连接在所述12V直流电源的GND线路上。
所述蓝牙芯片U1通过管脚5、6、7连接所述报警电路，所述报警电路由SK1、Q8、R23、LED2、LED4、R7、R8组成，所述LED2、R8连接所述管脚5组成电源供电指示电路，所述LED4、R7连接所述管脚6组成设备运行指示电路，所述SK1、Q8、R23连接所述管脚7组成蜂鸣器报警电路，所述LED2的输入端连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，所述Q8的输出端连接在所述12V直流电源的GND线路上。
所述蓝牙芯片U1通过管脚24、4连接所述系统保护电路，所述系统保护电路由带看门狗的电源监控芯片U4及相关的外部电路组成，所述带看门狗的电源监控芯片U4通过1脚连接所述管脚24发送复位指令，通过4脚连接所述管脚4接收喂狗指令，所述相关的外部电路由大阻值的R1和C8组成，其中所述大阻值的R1的输出端连接在所述带看门狗的电源监控芯片U4的1脚线路上、输入端与所述带看门狗的电源监控芯片U4的5脚一起连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，所述带看门狗的电源监控芯片U4的2脚连接在所述12V直流电源的GND线路上。
所述蓝牙芯片U1通过管脚1、25、26连接所述主程序下载接口J3，所述主程序下载接口J3的3、5脚连接所述管脚26、25，所述主程序下载接口J3通过1脚连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，通过6脚连接在所述12V直流电源的GND线路上，所述主程序下载接口J3的6脚与所述蓝牙芯片U1的管脚1之间连接有C7。
所述蓝牙芯片U1通过管脚48、36、13、47连接所述滤波保护电路LC，所述滤波保护电路LC由L3、L4、C3～C5组成，所述C3～C5分别并联在所述管脚13、36、48上，所述L3、L4串联在所述管脚47上，所述C5与所述管脚48之间通过线路连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，所述C5与所述L4的输出端连接在所述12V直流电源的GND线路上；所述蓝牙芯片U1通过管脚34、35连接所述外部晶体起振电路YC，所述外部晶体起振电路YC由Y1并联在C1与C2的串联电路上组成，所述C1与C2的串联电路之间连接在所述12V直流电源的GND线路上。
所述蓝牙芯片U1采用nRF52832，所述语音芯片U2采用WT588D2，所述低功耗收发器U3采用MAX3485，所述带看门狗的电源监控芯片U4采用STM6822SWY6F，所述降压调节器U5采用LM2596S-3.3。
本发明的有益效果是：
1）本发明采用RS485串行通讯技术，使用9600波特率，每秒可传输956个字节，传输距离可达1000米，理论上RS485总线可实现32个设备。
2）本发明采用无线传输技术：使用BLUETOOTH4.0无线传输协议，低功耗，传输距离小于10米，通讯安全可靠。
3）本发明采用单片机控制技术：使用ARM Cortex-M4内核工业级的单片机，内部集成蓝牙通讯电路，抗电磁干扰能力强、性能稳定、功耗低。
4）本发明采用语音播报技术，具有三线通讯接口，语音下载功能、能根据下发的任务命令播报不同的声音。
附图说明
图1本发明的结构框图；
图2本发明的左半边电路原理图；
图3本发明的右半边电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的解释和说明：
实施例：一种具有语音播报功能的蓝牙数据转发装置，由机械外壳及设置在机械外壳内部的电源模块、蓝牙主控电路MCU和连接在蓝牙主控电路MCU上的语音播报模块、智能通讯模块、系统保护电路和报警电路组成，蓝牙主控电路MCU包括蓝牙芯片U1、主程序下载接口J3、2.4无线发送及接收电路、滤波保护电路LC和外部晶体起振电路YC。
蓝牙芯片U1为主控电路的核心采用nRF52832，其上设置有多个管脚，并通过管脚连接所有控制电路，通过管脚30连接2.4无线发送及接收电路搜索蓝牙钥匙、连接蓝牙钥匙、与蓝牙钥匙进行数据交互，通过管脚39、38、29～27连接语音播报模块下发指令控制语音播报模块按规定播报语音，通过管脚21、20连接智能通讯模块与智能门禁采集器通讯，通过管脚46、45、31连接电源模块的GND线路。
电源模块由降压调节器U5、电源开关S1、F1、C26、C27、D1、L6、C20、C23组成，降压调节器U5采用LM2596S-3.3，电源电压经电源开关S1后通过F1进行过流保护、C26和C27滤波电路滤波，并通过降压调节器U5将12V直流电源转换成3.3V直流电源，再通过D1、L6、C20、C23整流滤波电路滤波后为电源模块的电源输出。
3.3V直流电源的VCC端通过线路依次并联报警电路、系统保护电路、主程序下载接口J3、滤波保护电路LC、语音播报模块和智能通讯模块，12V直流电源的GND端通过线路依次并联报警电路、系统保护电路、主程序下载接口J3、滤波保护电路LC、蓝牙芯片U1、2.4无线发送及接收电路、语音播报模块和智能通讯模块。
2.4无线发送及接收电路由C6、L5和蓝牙天线E1组成，L5与蓝牙天线E1串联后再与C6并联，C6连接在12V直流电源的GND线路上。
语音播报模块包括语音芯片U2和喇叭LS，语音芯片U2采用WT588D2，语音芯片U2的1脚连接管脚39使语音芯片U2恢复到上电初始化状态，语音芯片U2的15脚连接管脚38提供语音芯片U2的目前工作状态，语音芯片U2的10～12脚连接管脚29～27接收蓝牙芯片U1下发的播放命令，语音芯片U2的3、4脚连接喇叭LS驱动喇叭LS播放声音，语音芯片U2的14脚连接在3.3V直流电源的VCC线路上，语音芯片U2的8、13脚连接在12V直流电源的GND线路上。
智能通讯模块由低功耗收发器U3、智能仪表RS485、R14-R20、L1、L2、D3、D4、Q602和3pin排针J2组成，低功耗收发器U3采用MAX3485，低功耗收发器U3的1、4脚连接管脚21、20，R18、R19串联在低功耗收发器U3的8与1脚、8与5脚之间组成TTL电平信号保护电路，R20、R17和Q602连接低功耗收发器U3的2～4脚组成接收和发送切换电路，R14～R16、L1、L2、D3和D4的左端连接低功耗收发器U3的6～8脚组成智能仪表RS485信号的保护电路、右端连接3pin排针J2的1～3脚，低功耗收发器U3的8脚连接在3.3V直流电源的VCC线路上，低功耗收发器U3的5脚连接在12V直流电源的GND线路上。
蓝牙芯片U1通过管脚5、6、7连接报警电路，报警电路由SK1、Q8、R23、LED2、LED4、R7、R8组成，LED2、R8连接管脚5组成电源供电指示电路，当设备上电初始化成功后，通过向5脚输出低电平点亮LED2，指示供电状态，LED4、R7连接管脚6组成设备运行指示电路，蓝牙芯片U1初始化成功后通过向管脚6输出脉冲控制LED4闪烁，SK1、Q8、R23连接管脚7组成蜂鸣器报警电路，当有事件发生时，蓝牙芯片U1通过向管脚12加高电平使Q8的集电极和发射极导通从而使SK1导通发出报警声，LED2的输入端连接在3.3V直流电源的VCC线路上，Q8的输出端连接在12V直流电源的GND线路上。
蓝牙芯片U1通过管脚24、4连接系统保护电路，系统保护电路由带看门狗的电源监控芯片U4及相关的外部电路组成，负责上电复位及防死机、防程序跑飞的运行监控工作，带看门狗的电源监控芯片U4采用STM6822SWY6F，带看门狗的电源监控芯片U4通过1脚连接管脚24发送复位指令，通过4脚连接管脚4接收喂狗指令，蓝牙芯片U1在运行过程中通过管脚4脚定时给看门狗的电源监控芯片U4的4脚发送喂狗指令，否则看门狗的电源监控芯片U4的1脚发复位电平给蓝牙芯片U1的24脚，使蓝牙芯片U1重启复位，相关的外部电路由大阻值的R1和C8组成，其中大阻值的R1的输出端连接在带看门狗的电源监控芯片U4的1脚线路上、输入端与带看门狗的电源监控芯片U4的5脚一起连接在3.3V直流电源的VCC线路上，带看门狗的电源监控芯片U4的2脚连接在12V直流电源的GND线路上。
蓝牙芯片U1通过管脚1、25、26连接主程序下载接口J3，主程序下载接口J3的3、5脚连接管脚26、25，主程序下载接口J3通过1脚连接在3.3V直流电源的VCC线路上，通过6脚连接在12V直流电源的GND线路上，主程序下载接口J3的6脚与蓝牙芯片U1的管脚1之间连接有C7。
蓝牙芯片U1通过管脚48、36、13、47连接滤波保护电路LC，滤波保护电路LC由L3、L4、C3～C5组成，C3～C5分别并联在管脚13、36、48上，L3、L4串联在管脚47上，C5与管脚48之间通过线路连接在3.3V直流电源的VCC线路上，C5与L4的输出端连接在12V直流电源的GND线路上；蓝牙芯片U1通过管脚34、35连接外部晶体起振电路YC，外部晶体起振电路YC由Y1并联在C1与C2的串联电路上组成，C1与C2的串联电路之间连接在12V直流电源的GND线路上。
本发明是智能蓝牙钥匙与智能门禁采集器通讯的桥梁，不仅能实现智能蓝牙钥匙和智能门禁采集器之间的数据通讯，还能有效地向操作者播报蓝牙钥匙的工作状态，保证现场操作者按步骤顺利现场开锁操作，减少智能钥匙充电过程中工作人员的关注度和开锁时间，提高工作人员的工作效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种具有语音播报功能的蓝牙数据转发装置，其特征在于：由机械外壳及设置在机械外壳内部的电源模块、蓝牙主控电路MCU和连接在蓝牙主控电路MCU上的语音播报模块、智能通讯模块、系统保护电路和报警电路组成，所述蓝牙主控电路MCU包括蓝牙芯片U1、主程序下载接口J3、2.4GHz无线发送及接收电路、滤波保护电路LC和外部晶体起振电路YC；所述蓝牙芯片U1为主控电路的核心设置有多个管脚，并通过所述管脚连接所有控制电路，通过管脚30连接所述2.4GHz无线发送及接收电路，通过管脚39、38、29～27连接所述语音播报模块，通过管脚21、20连接所述智能通讯模块，通过管脚46、45、31连接所述电源模块的GND线路；
所述电源模块由降压调节器U7、电源开关S1、熔断器F1、电容C26、电容C27、二极管D1、电感L6、电容C20、电容C23组成，电源电压经电源开关S1后通过熔断器F1进行过流保护、电容C26和电容C27滤波电路滤波，并通过所述降压调节器U5将12V直流电源转换成3.3V直流电源，再通过二极管D1、电感L6、电容C20、电容C23整流滤波电路滤波后为电源模块的电源输出；所述3.3V直流电源的VCC端通过线路依次并联所述报警电路、所述系统保护电路、所述主程序下载接口J3、所述滤波保护电路LC、所述语音播报模块和所述智能通讯模块，所述12V直流电源的GND端通过线路依次并联所述报警电路、所述系统保护电路、所述主程序下载接口J3、所述滤波保护电路LC、所述蓝牙芯片U1、所述2.4GHz无线发送及接收电路、所述语音播报模块和所述智能通讯模块；
所述2.4GHz无线发送及接收电路由电容C6、电感L5和蓝牙天线E1组成，所述电感L5与所述蓝牙天线E1串联后再与所述电容C6并联，所述电容C6连接在所述12V直流电源的GND线路上；
所述语音播报模块包括语音芯片U2和喇叭LS，所述语音芯片U2的1脚连接所述管脚39使所述语音芯片U2恢复到上电初始化状态，所述语音芯片U2的15脚连接所述管脚38提供所述语音芯片U2的目前工作状态，所述语音芯片U2的10～12脚连接所述管脚29～27接收所述蓝牙芯片U1下发的播放命令，所述语音芯片U2的3、4脚连接所述喇叭LS驱动所述喇叭LS播放声音，所述语音芯片U2的14脚连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，所述语音芯片U2的8、13脚连接在所述12V直流电源的GND线路上；
所述智能通讯模块由低功耗收发器U3、智能仪表RS485、电阻R14-R20、电感L1、电感L2、二极管D3、二极管D4、三极管Q602和3pin排针J2组成，所述低功耗收发器U3的1、4脚连接所述管脚21、20，所述电阻R18、电阻R19串联在所述低功耗收发器U3的8与1脚、8与5脚之间组成TTL电平信号保护电路，所述电阻R20、电阻R17和Q602连接所述低功耗收发器U3的2～4脚组成接收和发送切换电路，所述电阻R14～R16、电感L1、电感L2、二极管D3和二极管D4的左端连接所述低功耗收发器U3的6～8脚组成所述智能仪表RS485信号的保护电路、右端连接所述3pin排针J2的1～3脚，所述低功耗收发器U3的8脚连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，所述低功耗收发器U3的5脚连接在所述12V直流电源的GND线路上；
所述蓝牙芯片U1采用nRF52832，所述语音芯片U2采用WT588D2，所述低功耗收发器U3采用MAX3485，所述降压调节器U5采用LM2596S-3.3。
2.根据权利要求1所述的一种具有语音播报功能的蓝牙数据转发装置，其特征在于：所述蓝牙芯片U1通过管脚5、6、7连接所述报警电路，所述报警电路由开关SK1、三极管Q8、电阻R23、LED2、LED4、电阻R7、电阻R8组成，所述LED2、电阻R8连接所述管脚5组成电源供电指示电路，所述LED4、电阻R7连接所述管脚6组成设备运行指示电路，所述开关SK1、三极管Q8、电阻 R23连接所述管脚7组成蜂鸣器报警电路，所述LED2的输入端连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，所述三极管Q8的输出端连接在所述12V直流电源的GND线路上。
3.根据权利要求1所述的一种具有语音播报功能的蓝牙数据转发装置，其特征在于：所述蓝牙芯片U1通过管脚24、4连接所述系统保护电路，所述系统保护电路由带看门狗的电源监控芯片U4及相关的外部电路组成，所述带看门狗的电源监控芯片U4通过1脚连接所述管脚24发送复位指令，通过4脚连接所述管脚4接收喂狗指令，所述相关的外部电路由大阻值的电阻R1和电容C8组成，其中所述大阻值的R1的输出端连接在所述带看门狗的电源监控芯片U4的1脚线路上、输入端与所述带看门狗的电源监控芯片U4的5脚一起连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，所述带看门狗的电源监控芯片U4的2脚连接在所述12V直流电源的GND线路上；所述带看门狗的电源监控芯片U4采用STM6822SWY6F。
4.根据权利要求1所述的一种具有语音播报功能的蓝牙数据转发装置，其特征在于：所述蓝牙芯片U1通过管脚1、25、26连接所述主程序下载接口J3，所述主程序下载接口J3的3、5脚连接所述管脚26、25，所述主程序下载接口J3通过1脚连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，通过6脚连接在所述12V直流电源的GND线路上，所述主程序下载接口J3的6脚与所述蓝牙芯片U1的管脚1之间连接有电容C7。
5.根据权利要求1所述的一种具有语音播报功能的蓝牙数据转发装置，其特征在于：所述蓝牙芯片U1通过管脚48、36、13、47连接所述滤波保护电路LC，所述滤波保护电路LC由电感L3、电感L4、电容C3～C5组成，所述电容C3～C5分别并联在所述管脚13、36、48上，所述电感L3、电感L4串联在所述管脚47上，所述电容C5与所述管脚48之间通过线路连接在所述3.3V直流电源的VCC线路上，所述电容C5与所述电感L4的输出端连接在所述12V直流电源的GND线路上；所述蓝牙芯片U1通过管脚34、35连接所述外部晶体起振电路YC，所述外部晶体起振电路YC由Y1并联在电容C1与电容C2的串联电路上组成，所述电容C1与电容C2的串联电路之间连接在所述12V直流电源的GND线路上。
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