CN203840355U - 便携式气象预警信息语音播报装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种不受场地制约、实现气象预警信息中文显示，并可以进行气象预警信息语音播报功能的便携式气象预警信息语音播报装置，该装置包括主控模块和GSM通信模块，该装置还包括语音转换模块；主控模块包括单片机电路、串口电路、12864中文液晶显示电路、预警信号LED指示灯电路、功能按键电路、JTAG调试接口电路和供电控制电路；GSM通信模块包括芯片电路、SIM卡电路、通信信号电路、串口电路和供电电路；语音转换模块包括芯片电路、功放电路、串口引脚和供电电路。

Description

便携式气象预警信息语音播报装置

技术领域

本实用新型涉及一种信息接收及处理技术，具体讲为一种气象预警信息接收处理装置，主要用于天气预报、灾害预警等信息的中文显示和语音播报。

背景技术

近年来气象灾害呈现出频率高、出现快、破坏大的新特点，台风、暴雨、暴雪、局地大风、冰雹、强雷电、雾霾等灾害性天气对社会发展、经济建设和人民生活造成严重影响，如何将天气预报、气象灾害预警信息快速广泛地向公众发布也逐渐成为各地政府和有关职能单位所关注的焦点。国外在灾害性天气信息传播方面起步较早，美国国家天气局专门制定“风暴准备计划”，明确提出建立24小时警报接收点以及在公共场所配备必要的能自动报警的天气广播接收机和警报装置。在国内，气象部门将气象预警信息全覆盖工作纳入气象事业现代化建设进程中，通过公共气象服务均等化项目，推进基层气象预警信息接收与传播装置的建设。目前在车站、港口、大型文化广场和机关办事大厅等地均有独立设置的气象信息电子显示屏,主要是通过短信接收模块将气象信息转化为静态文字进行传播。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种不受场地制约、实现气象预警信息中文显示，并可以完成气象预警信息语音播报的信息接收装置。

本实用新型的目的是通过以下技术案实现的：

便携式气象预警信息语音播报装置，该装置包括主控模块和GSM通信模块，该装置还包括语音转换模块；

主控模块包括单片机电路、串口电路、12864中文液晶显示电路、预警信号LED指示灯电路、功能按键电路、JTAG调试接口电路和供电控制电路；

GSM通信模块包括芯片电路、SIM卡电路、通信信号电路、串口电路和供电电路；

语音转换模块包括芯片电路、功放电路、串口引脚和供电电路。

其中，GSM通信模块用于接收气象部门发布的实时气象信息；

主控模块用于读取GSM通信模块的气象信息，并将处理后信息送给液晶屏模块和语音转换模块，进行中文显示和语音播报；

语音转换模块用于实现语音播报。

所述单片机电路包括MSP430F149、复位电路和电源开关电路。

所述预警信号LED指示灯电路由芯片74HC573（27）、预警信号LED指示灯、排阻（32）组成；芯片74HC573（27）的E端和GND接地，L端接VCC，D0-D3端接MSP430F149的I/O口，Q0-Q3端分别接各预警信号LED指示灯负极，各预警信号LED指示灯正极与分别排阻（32）相连，排阻（32）的COM端接VCC。

所述串口电路由电阻、串口数据发送/接收指示灯、串口数据发送/接收接线柱、MAX3232驱动芯片（9）、电容和串口公头（12）组成。

所述12864中文液晶显示电路由电位器（15）和12864液晶接口（16）组成。

所述功能按键电路由三个电阻和三个功能按键，每个功能按键分别通过一电阻接VCC和单片机I/O相应端口，三个功能按键的另一端共地。

所述三个功能按键分别为语音播放按键（24）、灾害提醒按键（25）和铃声开关按键（26）。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、本实用新型的便携式气象预警信息语音播报装置，利用MSP430单片机体积小、低功耗的优点，克服了传统的电子显示屏场所固定的缺点。

2、在常规电子屏静态文字显示的功能基础上加入语音播报功能，克服了传统气象信息传递方式中模式单一的缺点，实现了气象信息传播从视觉到听觉方式转变，为视力障碍人士、老年人、幼儿等特殊群体及时有效获取气象灾害预报预警信息提供便利。

3、本实用新型的便携性、信息实时显示、自主语音播报等优点，使得群众可以在第一时间获取最新天气灾害预警信息，有效减少因灾害信息传递不畅而对群众生命财产造成的损失，对于提高基层群众气象灾害防御应急响应能力具有重要意义。

附图说明

图1为主控模块的电路设计图。

图2为GSM通信模块的电路设计图。

图3为语音转换模块的电路设计图。

图4为本实用新型的结构原理图。

图5为JTAG调试插座管脚分布图。

图中：1-电阻；2-主控模块串口发送数据指示灯；3-电阻；4-主控模块串口接收数据指示灯；5-主控模块串口发送数据接线柱；6-主控模块串口接收数据接线柱；7-滤波电容；8-滤波电容；9- MAX3232；10-滤波电容；11-滤波电容；12-主控模块串口（公头）；13-JTAG调试接口；14- MSP430F149；15-电位器；16-12864液晶接口；17-电阻；18-复位按键；19-滤波电容；20-电阻；21-电阻；22-电阻；23-电阻；24-语音播放按键；25-灾害提醒按键；26-铃声开关按键；27-74HC573；28-预警信号LED指示灯（蓝）；29-预警信号LED指示灯（黄）；30-预警信号LED指示灯（橙）；31-预警信号LED指示灯（红）；32-排阻；33-磁珠；34-电源按键；35-电阻；36-主控模块电源指示灯；37-电阻；38-信号指示灯；39-三极管；40-电阻；41-电阻；42-SAM天线；43-GTM900C；44-SIM卡槽；45-GSM通信模块串口（母头）；46-滤波电容；47-滤波电容；48- MAX3232；49-滤波电容；50-滤波电容；51-磁珠；52-电阻；53-GSM通信模块电源指示灯；54- SYN6658；55-上拉电阻；56-滤波电容；57-语音播报指示灯；58-电阻；59-外接功放（喇叭）；60-磁珠；61-滤波电容；62-滤波电容；63-滤波电容；64-磁珠；65-上拉电阻；66-电容；67-晶振；68-电容；69-电容；70-电容；71-电容；72-电容；73-磁珠；74-肖特基二极管；75-上拉电阻；76-上拉电阻；77下拉电阻；78-语音转换模块串口接收数据接线柱；79-语音转换模块串口发送数据接线柱；80-磁珠；81-电阻；82-语音转换模块电源指示灯。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本实用新型的便携式气象预警信息语音播报装置，包括主控模块、GSM通信模块、语音转换模块；

主控模块由单片机电路、串口电路、12864中文液晶显示电路、预警信号LED指示灯电路、功能按键电路和JTAG调试接口电路（13）组成。

单片机电路包括MSP430F149（14）、复位电路和电源开关电路；复位电路由复位按键（18）、电阻（17、20）、电容（19）组成，在复位按键（18）没有按下时，单片机RST端口通过电阻（17）与VCC相连处于高电平。复位按键（18）按下后，RST端口通过电阻（20）接地，单片机系统复位。并联电容（19）在复位过程中起到滤波作用；电源开关电路由磁珠（33）、电源按键（34）、电阻（35）、电源指示灯（36）组成。电源按键（34）按下后单片机VCC上电工作。

串口电路由电阻（1、3）、串口数据发送/接收指示灯（2、4）、串口数据发送/接收接线柱（5、6）、MAX3232驱动芯片（9）、电容（7、8、10、11）和串口公头（12）组成；串口数据发送指示灯（2）负极接MSP430F149（14）的P3.4，正极通过电阻（1）接VCC。串口数据接收指示灯（4）负极接MSP430F149（14）的P3.5，正极通过电阻（2）接VCC。串口数据发送、接收接线柱（5、6）分别与P3.4和P3.5相连，该接线柱与语音模块串口数据接收/发送接线柱（78、79）通过导线相连。MAX3232（9）的T1IN、R1OUT分别与MSP430F149（14）的P3.4、P3.5相连，T1OUT、RIIN分别与串口公头的3号、2号相连，C1+、C1-通过电容（7）并联，C2+、C2-通过电容（8）并联，VCC、V+通过电容（10）并联后接VCC，V-、GND通过电容（11）并联后接地。串口公头（12）与GSM通信模块的串口母头（45）连接；串口电路使用MAX3232（9）作为驱动芯片，用四个电容（7、8、10、11）驱动MAX3232（9）工作。串口通信控制使用MSP430F149（14）片内UART0端口，通过UTXD0(P3.4)向外部发送数据，通过URXD0(P3.5)接收外部数据。在发送线上有一个绿色LED（2），接收线上有一个黄色LED（4），当MSP430F149（14）通过MAX3232（9）与外部进行通信时，两个LED会根据通信线上电平的变化而闪烁发光，指示通信的进行。

12864中文液晶显示电路由电位器（15）和12864液晶接口（16）组成；V0与电位器(15)的中间抽头处相接，电位器（15）一端接12864接口VSS，另一端接VCC。PSB、LED1接VCC，LED2接地。D/I，R/W，E，RET，D0-D7与MSP430F149（14）的I/O口相连；12864液晶接口V0为调整液晶偏压输入端，通过调节电位器（15）调节液晶亮度。PSB高电平使得液晶工作在并行数据传输模式。RET为液晶复位端通过单片机I/O端口的高/低电平控制12864液晶的工作/复位状态。数据端口D0-D7与MSP430F149（14）的8个可控I/O端口相接，以实现数据传输。

预警信号LED指示灯电路由74HC573（27）、预警信号LED指示灯（28-31）、排阻（32）组成；74HC573（27）的E和GND接地，L与VCC接VCC，D0-D3接MSP430F149（14）I/O口，Q0-Q3接预警信号LED指示灯（28-31）负极。预警信号LED指示灯（28-31）正极与排阻（32）R1-R4相连，排阻（32）的COM接VCC；预警信号LED指示灯电路使用了一片74HC573（27）来做隔离缓冲，E接地确保74HC573正常工作，L置高表示D、Q两端同步传输。经过74HC573（27）的隔离以后，MSP430F149（14）的4个可控I/O端口都对应一个LED（28-31），当相应端口输出低电平时LED点亮，当相应IO输出高电平时LED熄灭。

功能按键电路由电阻（21-23）和功能按键（24-26）组成；按键一端通过电阻接VCC和单片机I/O，另一端接地；三个功能按键一端共地组成独立按键，当按键按下时，相应I/O口电平置低，控制单片机执行相应功能。

JTAG调试接口（13）电路管脚与MSP430F149（14）端口连接的连接图参见图5。 

如图2所示，本实用新型中GSM通信模块由芯片电路、SIM卡电路（44）、通信信号电路、串口电路和供电电路组成；GSM通信模块使用GTM900C（43）为微处理器，5个电源端口和5个接地端口分别并联上电和接地，SAM天线（42）与芯片天线端口相连；SIM卡电路中，SIM卡槽（44）的供电端口VCC与GTM900C（43）芯片的SIM卡在位信号端口CD、SIM卡供电信号端口VCC相连，而SIM卡槽的复位端口RST、时钟端口CLK、接地端口GND以及数据输入输出端口IO则分别与GTM900C芯片的SIM卡复位信号端口RST、时钟信号端口CLK、接地端口GND和数据传输接口DATA相连；通信信号电路由信号指示LED（38）、NPN型三极管（39）以及电阻（37、40、41）组成。当SAM天线（42）接收到信号时，GTM900C（43）会驱动LPG产生高电位，引导三极管（39）集电极端导通，使得信号指示LED（38）点亮；GSM通信模块的串口（45）采用母头设计，其他与主控模块串口电路一致；供电电路也与主控模块供电电路一致。

如图3所示，本实用新型中语音转换模块由芯片电路、功放电路、串口引脚和供电电路组成；语音转换模块使用SYN6658（54）为微处理器，芯片供电端口VDD_I1和VDD_I2采用3.3V供电，片内3.3V输出端口VDDIO1_O通过磁珠（60）滤波后给3.3V数字电源输入端口AVDD、VDDIO2、UVDD、SVDD以及3.3V模拟电源输入端口HPVDD供电，片内1.2V输出端口VDD2_O通过磁珠（64）滤波给1.2V数字电源输入VDD1供电，数字地端口SVSS、UVSS以及模拟地端口AVSS、HPVSS分别接地，参考电压VREF、PLL_V12端口、VCM2端口和VCM3端口外接滤波电容（56、61-63），TEST端口、SOP1#端口和SOP2#端口外接上拉电阻（65、75、76），参考电压RREF端口外接下拉电阻（77），SW12端口外接一个磁珠（73）和一个肖特基二极管（74），芯片晶振（67）输入/输出端口（XTAL12MI/XTAL12MO）外接12MHz晶振，波特率配置端口1/0（BAUD1/BAUD0）分别置高/置低，以满足9600波特率传输的要求，串口通信输入/输出端口（RXD/TXD）引出接线端口（78、79）与主控模块连接；功放电路由外接功放（59）和语音指示LED（57）组成，当有语音信号从音频输出端口（HPR/HPL）输出时，语音指示LED（57）就导通点亮。

本实用新型的结构功能如图4所示，包含主控模块、GSM通信模块、语音转换模块。主控模块、GSM通信模块、语音转换模块与电源正常连接，主控模块电源键（34）按下后，各模块供电指示LED（36、53、82）会点亮，MSP430F149（14）循环扫描GSM通信模块和功能按键（24-26）；当GSM通信模块收到气象台发送的气象信息时，信号指示灯（53）将会闪烁，MSP430F149（14）通过串口（12、45）对气象信息进行读取处理，同时将处理后的信息发送到12864中文液晶（16）和语音转换模块完成信息的中文显示和语音播报。当语音转换模块的串口引脚（78、79）接收到“语音命令帧”数据后，则会驱动功放播放语音并同时点亮语音播报指示LED（57）；若处理后的信息符合“气象灾害预警”的特定格式，MSP430F149（14）还会驱动预警信号LED（28-31）指示灯发光；若语音播放按键（24）、灾害提醒按键（25）、铃声开关按键（26）、复位按键（18）等按键被触发，MSP430F149（14）则控制执行按键的对应功能；需要对软件进行升级时，将烧录器输出接口插入JTAG插座（13）执行烧录即可。

本实用新型的工作原理：

本实用新型中MSP430单片机循环向GSM模块发送查询指令并将GSM模块的反馈信息储存到“信息接收数组”中。MSP430单片机对“信息接收数组”中的数据进行判别，若没有新短信，则退出判别继续向GSM模块发送查询指令；若当GSM模块中接收到新的气象信息时，MSP430单片机将“信息接收数组”中具体的气象信息内容提取到“气象信息数组”中并将该数组信息发送到12864中文液晶显示屏模块和语音转换模块。MSP430单片机对“气象信息数组”中信息进行判别，若是符合“气象灾害预警”的特定格式，MSP430单片机还会驱动预警信号LED指示灯发光。MSP430单片机对按键值进行扫描，若有开关、复位、语音播放按键、灾害提醒等按键触发时单片机执行相应功能，其中灾害提醒按键触发时，单片机将控制GSM模块发送预定格式的短信信息，可以向特定人员报告本地灾情。

Claims (8)

1.便携式气象预警信息语音播报装置，该装置包括主控模块和GSM通信模块，其特征是：该装置还包括语音转换模块；

主控模块包括单片机电路、串口电路、12864中文液晶显示电路、预警信号LED指示灯电路、功能按键电路、JTAG调试接口电路和供电控制电路；

GSM通信模块包括芯片电路、SIM卡电路、通信信号电路、串口电路和供电电路；

语音转换模块包括芯片电路、功放电路、串口引脚和供电电路。

2.根据权利要求1所述的便携式气象预警信息语音播报装置，其特征是：

GSM通信模块用于接收气象部门发布的实时气象信息；

主控模块用于读取GSM通信模块的气象信息，并将处理后信息送给液晶屏模块和语音转换模块，进行中文显示和语音播报；

语音转换模块用于实现语音播报。

3.根据权利要求1所述的便携式气象预警信息语音播报装置，其特征是：所述单片机电路包括MSP430F149、复位电路和电源开关电路。

4.根据权利要求3所述的便携式气象预警信息语音播报装置，其特征是：所述预警信号LED指示灯电路由芯片74HC573（27）、预警信号LED指示灯、排阻（32）组成；芯片74HC573（27）的E端和GND接地，L端接VCC，D0-D3端接MSP430F149的I/O口，Q0-Q3端分别接各预警信号LED指示灯负极，各预警信号LED指示灯正极与分别排阻（32）相连，排阻（32）的COM端接VCC。

5.根据权利要求1所述的便携式气象预警信息语音播报装置，其特征是：所述串口电路由电阻、串口数据发送/接收指示灯、串口数据发送/接收接线柱、MAX3232驱动芯片（9）、电容和串口公头（12）组成。

6.根据权利要求1所述的便携式气象预警信息语音播报装置，其特征是：所述12864中文液晶显示电路由电位器（15）和12864液晶接口（16）组成。

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的便携式气象预警信息语音播报装置，其特征是：所述功能按键电路由三个电阻和三个功能按键，每个功能按键分别通过一电阻接VCC和单片机I/O相应端口，三个功能按键的另一端共地。

8.根据权利要求7所述的便携式气象预警信息语音播报装置，其特征是：所述三个功能按键分别为语音播放按键（24）、灾害提醒按键（25）和铃声开关按键（26）。