CN201152999Y - 一种模型或沙盘控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及模型或沙盘控制技术领域。一种模型或沙盘控制器，包括有单片微型计算机，单片微型计算机选取61板，通过其并行输入/输出端口与LED彩灯控制电路相连接、通过61板的数模转换电路、语音输出接口与音频功放电路相连接，61板上还连接有实现自动测距地超声波发射和接收电路。本实用新型的LED彩灯控制电路可以是实现LED彩灯的单个或多个闪亮的电路，也可以是实现LED彩灯多个移位闪亮的电路。本实用新型将数字化语音技术与LED彩灯闪亮控制结合，同时可以根据检测到的人体靠近后自动展示，使得模型或沙盘上特定物体的展示更加生动、明显，更具其展示效果，且电路结构和程序结构简单，低成本、低功耗、语音播报和灯光示意同步控制的功能甚为突出。

Description

一种模型或沙盘控制器

技术领域

本实用新型涉及模型或沙盘应用领域，具体涉及一种通过基于单片微型计算机技术和数字化语音处理技术对模型或沙盘演示进行声、光同步控制的控制器。

背景技术

目前，大多数模型或沙盘以其固定的形象模型来展示的，也有一些模型或沙盘在其上的物体上装饰了不可变更的灯光，来增加可视性。这些类型的模型或沙盘要对其上众多的物体上某一特定的物体进行清楚地展示，往往需要展示导引人员通过指示棍来具体的指定，才能使观看人员勉强了解清楚。现有的这些模型或沙盘的展示观众难以清楚明了的识别其中之一，缺少人性化或智能化的展示功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对模型或沙盘提供语音播报和灯光示意同步进行的模型或沙盘控制器。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

设计一种模型或沙盘控制器，包括有单片微型计算机，所述单片微型计算机选取61板，通过其并行输入/输出端口与LED彩灯控制电路相连接、通过61板的数模转换电路、语音输出接口与音频功放电路相连接。

上述61板的并行输入/输出端口上还连接有功能开关电路和实现自动测距的超声波发射电路和超声波接收电路。

所述功能开关电路包括手动工作、检测工作和自动工作的三位选择开关K1，暂停控制开关K2，手动控制开关K3，61板的并行输入/输出端口IOB5、IOB6、IOB7分别与自动工作、检测工作和手动工作的三位选择开关K1的三个开关位连接，61板的并行输入/输出端口IOB3与手动控制开关K3端连接，61板的并行输入/输出端口IOB2与暂停控制开关K2端连接。

上述方案中的LED彩灯控制电路包括LED彩灯，LED彩灯的阴极端连接到数字集成反相器74LS04的输出端，74LS04的输入端连接到61板的并行输入/输出端口，LED彩灯的阳极端连接限流电阻一端，限流电阻的另一端接电源正极。

上述方案中的LED彩灯控制电路还可以由彩灯扩展接口电路组成，包括有两片数字集成译码器74LS138，两片数字集成译码器74LS138的引脚G1均接电源正极，引脚G2A均接地，74LS138(1)的控制端G2B连接到61板的IOA 3端口、74LS138(2)的控制端G2B连接到61板的IOA4端口，两片的引脚Y0～Y7分别接各LED彩灯的阴极，各LED彩灯的阳极端分别接限流电阻一端，限流电阻的另一端接电源正极；两片74LS138的引脚A2、A1、A0均与61板上的并行输入输出端口IOA2、IOA1、IOA0相连接。

上述方案中的LED彩灯控制电路再可以由两片数字集成移位寄存器74LS164来组成，数字集成移位寄存器74LS164(1)的数据输入端D1与61板上的串行数据发送端IOB1相接、两片74LS164的时钟脉冲CP端均与61板上的串行数据发送时钟信号端IOB0相接，两片74LS164的功能控制端A和CR均与电源正极相接，两片74LS164的功能控制端B相接；数字集成移位寄存器74LS164(1)的数据输出端Q7与数字集成移位寄存器74LS164(2)的数据输入端D1相接，两片数字集成移位寄存器74LS164的数据输出端Q0～Q7分别与各LED的阴极相接，各LED彩灯的阳极端分别接限流电阻一端，限流电阻的另一端接电源正极。

本实用新型相比现有技术具有以下显著效果：

本实用新型以单片微型计算机、数模转换电路、扩展接口电路及其音频放大电路为核心，配以LED彩灯显示电路、开关电路以及相关程序，完成对模型或沙盘上特定物体的语音播出和LED彩灯示亮同时控制的功能。本模型或控制器将数字化语音技术与单片微型计算机技术结合，使得模型或沙盘上特定物体的展示更加生动、明显，更具展示效果。

本实用新型在简单的开关电路的作用下，可以选择自动工作控制和手动工作以及自动检测控制三种控制模式。其操作更完美地体现了自动控制设计的智能化和人性化。本实用新型电路结构简单，使操作既直观又方便；简单的电路结构和程序结构，使该装置低成本、低功耗、语音播出和LED彩灯示意同步进行的功能甚为突出。

附图说明

下面结合附图通过实施例对本实用新型作进一步详述。

图1是本实用新型原理方框图；

图2是本实用新型中LED单个亮的接口电路原理图；

图3是本实用新型中LED多个闪亮接口电路原理图；

图4是本实用新型中LED多个移位亮接口电路原理图；

图5是本实用新型中功能开关电路原理图；

图6是本实用新型中超声波发射电路原理图；

图7是本实用新型中超声波接收电路原理图。

具体实施方式

实施例1

参见图1、2、5、6、7，一种模型或沙盘控制器，包括有单片微型计算机，单片微型计算机选取61板，61板是以16位单片机SPCE061A为核心的精简开发的仿真实验板，61板除了具备单片机最小系统电路外还包括有电源电路、音频电路(含MIC输入部分、DAC和音频输出部分)、复位电路等。本实施例中61板通过其并行输入/输出接口与LED(半导体发光二极管)彩灯控制电路连接，并通过61板的数模转换电路、语音输出接口与音频功放电路相连接，实现模型或沙盘展示的语音播报和灯光示意同步控制。为了实现自动检测、判断和无人操作控制并行输入/输出端口还连接有超声波发射电路、超声波接收电路。

本实用新型选择61板作为模型或沙盘控制器的主控板，其中具有语音输出的接口，在语音输出接口上连接音频功放电路，并在61板上烧制相应的需播出的与LED彩灯亮配合的语音程序，即可实现模型或沙盘展示时的语音和灯光同步控制。本实施例中音频功放电路是现有的典型音频放大电路。

本实用新型的LED彩灯控制电路包括LED彩灯，LED是半导体发光二极管，LED彩灯的阴极端连接到数字集成反相器74LS04的输出端，74LS04的输入端连接到61板的并行输入/输出端口，LED彩灯的阳极端连接限流电阻一端，限流电阻的另一端接电源正极。给LED彩灯加正向电压、提供电5-15mA工作电流，LED可发亮，加反向电压、LED不可发亮。LED发亮的色彩有红、黄、绿等多种，可按实际效果选用。控制了61板并行输入/输出端口的逻辑取值，就控制了扩展接口数字集成反相器74LS04的输出端的逻辑取值，也就控制了LED彩灯的亮和灭。LED彩灯的安装位置与模型或沙盘上特定物体相对应，LED彩灯的灯亮与语音配合可实现模型或沙盘的智能化展示。

本实用新型的模型或沙盘控制器上还连接有功能开关电路，通过开关控制可以实现特定物体展示的自动循序展示或者手动间断展示。开关功能电路包括手动工作、检测工作和自动工作的三位选择开关K1，暂停控制开关K2，手动控制开关K3，61板的并行输入/输出端口IOB5、IOB6、IOB7分别与自动工作、检测工作和手动工作的三位选择开关K1的三个开关位连接。61板的并行输入/输出端口IOB3与手动控制开关K3端连接，61板的并行输入/输出端口IOB2与暂停控制开关K2端连接。

三位选择开关K1位置1时为自动工作，K1位置2时为测量工作，K1位置3时为手动工作。

K1位置3：是手动工作状态，手动工作状态下时，按下手动控制开关K2则进行一次控制播报和显示一个模型/沙盘上的特定物体；

K1位置2：是检测工作状态，当有人在靠近模型/沙盘一定时间后，逐个顺序进行控制播报和显示模型/沙盘上的特定物体；

K1位置1：是自动工作状态，逐个顺序进行控制播报和显示模型/沙盘上的特定物体；暂停控制开关K3为播报和显示过程中的暂停工作的控制开关。按下开关K3，控制播报和显示暂停；再按下开关K3一次，控制播报和显示继续。

本实用新型的检测工作过程是通过61板上连接的超声波发射和接收电路来自动检测靠近模型或沙盘的人体，当检测到人体接近时便沙盘便彩灯显示和自动播报。

实现超声波测距的电路包括有：超声波发射电路、超声波接收电路和单片机的控制电路。超声波发射电路参见图6。61板的并行输入输出端口IOB8与与非门G6的一个输入端连接，G6的另一个输入端与电阻R5连接，R5的另一端与电位器R6的两个端、电容C1连接，G6输出端、R6的另一端和反相器G1、G4、G5的输入端连接，G1输出端、C1的另一端和反相器G2、G 3的输入端连接，G2、G3的输出端与电阻R1、电容C0连接，G4、G5的输出端与电阻R2、超声波发生器T1连接，C0的另一端与T1的另一端连接，R1、R2的另一端均与直流稳压电源(5V)的正极连接。

超声波接收电路参见图7。超声波接收器T2的一端与集成电路CX20106A的IN端连接，CX20106A的C1端与电阻R7连接、R7的另一端与电容C3连接，CX20106A的C2端与电容C2连接，CX20106A的C3端与电容C4连接，CX20106A的F0端与电阻R3连接，CX20106A的OUT端电阻R4连接、OUT端同时与61板的并行输入输出端口IOB9连接，T2的另一端、电容C2、C3、C4的另一端均与地连接；电阻R4、R5的的另一端均与直流稳压电源(5V)的正极连接。

单片机控制61板的并行输入输出端口IOB8输出逻辑高电平，启动超声波发射电路的工作，同时单片机控制内部计数器对系统时钟脉冲进行计数。当超声波接收电路接收到返回的超声波时，在CX20106A的OUT端输出一个脉冲信号送至61板的并行输入输出端口IOB9。单片机控制内部计数器对系统时钟脉冲停止计数，并计算超声波返回点与该装置之间的距离、判断决定是否进行语音播报和彩灯显示的工作。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于LED彩灯控制电路是实现LED彩灯多个闪亮的电路，参见图3。实现LED彩灯多个闪亮的电路包括有两片数字集成译码器74LS138，两片数字集成译码器74LS138的引脚G1均接+5V电源，引脚G2A均接地，74LS138(1)的控制端G2B连接到61板的IOA3端口、74LS138(2)的控制端G2B连接到61板的IOA4端口，两片的引脚Y0～Y7分别接LED彩灯的阴极，LED彩灯的阳极端分别接限流电阻一端，限流电阻的另一端接电源正极；两片数字集成译码器的引脚A2、A1、A0均与61板上的并行输入输出端口IOA2、IOA1、IOA0相连接。

控制了数字集成译码器74LS138的控制端G2B、输入端A2、A1、A0的逻辑取值，就控制了集成译码器的输出端Y0～Y7逻辑取值，也就控制了LED的亮和灭。集成译码器的控制端G2B、输入端A2、A1、A0的逻辑取值由61板上的的程序控制。本实施例通过5个61板的并行输入输出端口控制了16个LED彩灯，对61板并行输入/输出端口通过数字集成译码器74LS138进行了扩展，实现了控制多个LED彩灯的闪亮。实际应用中可以根据模型或沙盘上需要展示的特定物体的多少，还可在61板的端口上扩展数字集成译码器74LS138，来控制更多的LED彩灯。

实施例3

本实施例与实施例1不同之处在于LED彩灯控制电路是实现LED彩灯多个移位亮的电路。参见图4，实现LED彩灯多个移位亮的电路包括有两片数字集成移位寄存器74LS164，数字集成移位寄存器74LS164(1)的数据输入端DI与61板上的串行数据发送端IOB1相接、两片74LS164的时钟脉冲CP端均与61板上的串行数据发送时钟信号端IOB0相接，两片74LS164的功能控制端A和CR均与电源正极相接，两片74LS164的功能控制端B相接在一起；数字集成移位寄存器74LS164(1)的数据输出端Q7与数字集成移位寄存器74LS164(2)的数据输入端D1相接，两片数字集成移位寄存器74LS164的数据输出端Q0～07分别与LED的阴极相接，LED彩灯的阳极端分别接限流电阻一端，限流电阻的另一端接电源正极。

工作时两片数字集成移位寄存器74LS164的输入端D1、CP的逻辑取值和脉冲信号由单61板上的单片微型计算机程序控制，控制了单片微型计算机端口的逻辑取值就控制了数字集成移位寄存器地串行数据输入端D1的逻辑取值和有效的CP时钟脉冲信号，也就控制了数字集成移位寄存器输出端Q0～07的逻辑位移的效果，按序两片数字集成移位寄存器的输出端Q0～07依次移位输出低电平，与其连接的LED灯就依次位移闪亮，使模型或沙盘展示更具动态效果。

Claims (7)

1、一种模型或沙盘控制器，包括有单片微型计算机，在其特征在于：所述单片微型计算机选取61板，通过其并行输入/输出端口与LED彩灯控制电路相连接、通过61板的数模转换电路、语音输出接口与音频功放电路相连接。

2、根据权利要求1所述的模型或沙盘控制器，其特征在于：所述61板的并行输入/输出端口上还连接有功能开关电路和实现自动测距的超声波发射电路和超声波接收电路。

3、根据权利要求2所述的模型或沙盘控制器，其特征在于：所述功能开关电路包括手动工作、检测工作和自动工作的三位选择开关K1，暂停控制开关K2，手动控制开关K3，61板的并行输入/输出端口IOB5、IOB6、IOB7分别与自动工作、检测工作和手动工作的三位选择开关K1的三个开关位连接，61板的并行输入/输出端口IOB3与手动控制开关K3端连接，61板的并行输入/输出端口IOB2与暂停控制开关K2端连接。

4、根据权利要求3所述的模型或沙盘控制器，其特征在于：所述的超声波发射电路包括超声波发生器T1，61板的并行输入输出端口IOB8和与非门G6的一个输入端连接，与非门G6的另一个输入端与电阻R5连接，电阻R5的另一端与电位器R6的两个端、电容C1连接，与非门G6输出端、电位器R6的另一端和反相器G1、反相器G4、反相器G5的输入端连接，反相器G1输出端、电容C1的另一端和反相器G2、反相器G3的输入端连接，反相器G2、反相器G3的输出端与电阻R1、电容C0连接，反相器G4、反相器G5的输出端与电阻R2、超声波发生器T1连接，电容C0的另一端与超声波发生器T1的另一端连接，电阻R1、电阻R2的另一端均与直流稳压电源的正极连接；

超声波接收电路包括有超声波接收器T2、集成芯片CX20106A，超声波接收器T2的一端与集成芯片CX20106A的IN端连接，集成芯片CX20106A的C1端与电阻R7连接、电阻R7的另一端与电容C3连接，集成芯片CX20106A的C2端与电容C2连接，集成芯片CX20106A的C3端与电容C4连接，集成芯片CX20106A的F0端与电阻R3连接，集成芯片CX20106A的OUT端与电阻R4连接、OUT端同时与61板的并行输入输出端口IOB9连接，超声波接收器T2的另一端、电容C2、电容C3、电容C4的另一端均与地连接；集成芯片CX20106A的VCC端、电阻R4、电阻R5的另一端均与直流稳压电源的正极连接。

5、根据权利要求4所述的模型或沙盘控制器，其特征在于：LED彩灯控制电路包括LED彩灯，LED彩灯的阴极端连接到数字集成反相器74LS04的输出端，74LS04的输入端连接到61板的并行输入/输出端口，LED彩灯的阳极端连接限流电阻一端，限流电阻的另一端接电源正极。

6、根据权利要求4所述的模型或沙盘控制器，其特征在于：LED彩灯控制电路由彩灯扩展接口电路组成，彩灯扩展接口电路包括有两片数字集成译码器74LS138，两片数字集成译码器74LS138的引脚G1均接+5V电源，引脚G2A均接地，74LS138(1)的控制端G2B连接到61板的IOA3端口、74LS138(2)的控制端G2B连接到61板的IOA4端口，两片74LS138的输出引脚Y0-Y7分别接各LED彩灯的阴极，各LED彩灯的阳极端分别接限流电阻一端，限流电阻的另一端接电源正极；两片74LS138的引脚A2、A1、A0均与61板上的并行输入输出端口IOA2、IOA1、IOA0相连接。

7、根据权利要求4所述的模型或沙盘控制器，其特征在于：LED彩灯控制电路由彩灯控制扩展接口电路组成，彩灯控制扩展接口电路包括有两片数字集成移位寄存器74LS164，数字集成移位寄存器74LS164(1)的数据输入端D1与61板上的串行数据发送端IOB1相接、两片74LS164的时钟脉冲CP端均与61板上的串行数据发送时钟信号端IOB0相接，两片74LS164的功能控制端A和CR均与电源正极相接，两片74LS164的功能控制端B、GND端、61板上的GND端均与电源负极相接；数字集成移位寄存器74LS164(1)的数据输出端Q7与数字集成移位寄存器74LS164(2)的数据输入端D1相接，两片数字集成移位寄存器74LS164的数据输出端Q0～Q7分别与LED的阴极相接，各LED彩灯的阳极端分别接限流电阻一端，限流电阻的另一端接电源正极。

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