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        微波感應迎賓語音裝置的設計

        2016-12-31 00:00:00王勤湧
        科技創(chuàng)新與應用 2016年18期

        摘 要:使用微波傳感器的多普勒效應原理[1]感應人體并產(chǎn)生電信號,并對此電信號進行調理使其達到合適電壓范圍,控制器采用宏晶的高性價比芯片STC12C5201AD[2]單片機,該芯片內置A/D轉換電路,可對放大后的傳感器信號進行采集,最終根據(jù)數(shù)據(jù)結果觸發(fā)語音芯片發(fā)出指定迎賓語音。該設備具有性價比高,抗干擾能力強的特點,不易受外部環(huán)境的影響,具有一定的應用前景。

        關鍵詞:微波傳感器;51;NV02OC

        1 概述

        現(xiàn)如今,公共場合中感應人體的產(chǎn)品應用比較廣泛,如自動門,自動照明、感應水龍頭等,多數(shù)產(chǎn)品使用紅外傳感器,采用紅外脈沖發(fā)射和紅外管接收的方式來感應物體,這種方式正常情況下較穩(wěn)定,但一般容易受各種熱源、光源、射頻輻射、熱氣流的干擾[3],環(huán)境溫度接近人體溫度時,探測靈敏度會明顯下降,同時在一些室外的場合,在白天的情況下,由于太陽光的照射,設備紅外信號將直接淹沒在白光中,造成設備直接失靈。因此,設計采用微波感應的方式感應人體,以適應各種惡劣環(huán)境的應用。

        2 硬件設計

        2.1 硬件設計功能描述

        硬件整體設計如圖1所示,首先微波傳感器的信號輸出接入信號調理電路,信號調理電路對信號進行相應濾波并進行二級放大,放大之后的信號輸入至STC12C5201AD芯片,之后,該主控芯片對此模擬信號進行AD采集,并對比預設的閾值,如果大于軟件設置的閾值,則指示語音芯片NV020C播放歡迎語音。

        2.2 硬件電路

        硬件電路分傳感器及信號調理電路,單片機電路及語音電路三部分。

        首先,微波傳感器采用HB100微波模塊,該模塊采用5V供電,工作電流35mA,功率明顯低于常用無線網(wǎng)絡,對人體構不成危害,探測距離超過20米(可調整),可穿透障礙物,不受溫度、濕度、噪聲、氣流、塵埃、光線等影響,中心頻率10.525GHz,抗射頻干擾能力強。傳感器信號調理使用LM358[4]二級放大方案,電路圖如圖2所示。

        主控芯片使用STC12C5201AD單片機作為主芯片,該芯片與傳統(tǒng)51完全兼容,但每個時鐘實現(xiàn)一個時鐘周期,因此速度較傳統(tǒng)51快8至12倍,選用SOP16封裝,焊接簡便,內置8位高速A/D轉換,可方便采集經(jīng)過調理的微波傳感器信號。程序使用串口方式下載,單片機使用RC復位電路,模擬信號輸入之P1.0腳,相應電路如圖3所示。

        語音芯片選用NV02OC低成本方案,該芯片使用5V供電,可方便采用按鍵觸發(fā)、電平觸發(fā)、隨即按鍵播放等一線控制方式,操作方便,并且具有較強的驅動能力,可直接推動0.5W喇叭發(fā)聲,也可外接模擬攻放,芯片可編程語音,最高可存儲20S的語音內容,完全可以滿足本設計的要求。相應電路如圖4所示。其中VPP引腳在燒入語音時加電,正常使用不加電。PA0引腳連接單片機P3.7口,并外接下拉電阻,因51單片機上電復位時普通I/O口為弱上拉高電平輸出,為避免設備上電瞬間誤動,因而接3K下拉電阻將弱上拉高電平拉至低電平,而在正常上電運行時,將設置P3.7口為強上拉推挽模式,此模式下該單片機IO口驅動電流最高可達20mA,將正常驅動NV020C語音芯片工作。

        3 軟件實現(xiàn)

        軟件流程圖如圖5所示。

        開機時,初始化AD采集,定時器,將P3.7口設置為強推挽輸出。而后永久循環(huán)查詢檢測電壓值是否大于軟件設定的閾值,在條件為真的情況下,單片機發(fā)出命令驅動語音芯片播報語音。

        4 結束語

        微波傳感器具有抗干擾強,探測角度大的特點,靈敏度較高,不易受外界環(huán)境的影響,能夠適應惡劣環(huán)境,并且探測距離可達20米及以上,因而性能,靈敏度都遠優(yōu)于紅外傳感器。本設計的方案成本較低,可適用于多種工作環(huán)境并保持較強的一致性,具備一定的應用價值。

        參考文獻

        [1]李海軍,等.超低空掠海目標的微波探測系統(tǒng)設計[J].電子測試,2010(3):89-93.

        [2]STC12C5201AD系列單片機器件手冊[EB/OL].http://www.stcmcu.com/.

        [3]陳新崗,等.紅外診斷影響因素解決方案[J].電工技術,2004(4):59-60.

        [4]LM358中文資料[EB/OL].http://wenku.baidu.com/.

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