張江亞 王靜

【摘 要】由于人民生活水平的提高，也促進(jìn)了人們對(duì)安全的考慮，大家對(duì)防盜設(shè)施的安裝日益迫切。本系統(tǒng)以51單片機(jī)和駐極話筒是這次設(shè)計(jì)的主要部件，聲控報(bào)警器具有很多優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)成簡(jiǎn)易，靈敏度高，工作性能可靠，識(shí)別聲音速度快很快，報(bào)警迅速。同時(shí)，該報(bào)警器成本低、使用可靠、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣泛。適用于企業(yè)、家庭一般防盜。本系統(tǒng)的主要部件是駐極體話筒，將信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后達(dá)到報(bào)警的目的。

【關(guān)鍵詞】51 單片機(jī);聲控電路;駐極體話筒

1.研究背景

經(jīng)濟(jì)體制的革新，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度不斷變快，聲控顯示電路也得到了人們的重視。聲控報(bào)警器比攝像頭更加安全有效，而且聲控報(bào)警器具備一些好處，體積小，保密性好，可以很好的進(jìn)行隱藏，因此聲控報(bào)警器能夠進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用可能性很大，范圍很廣。

2.整體方案的選擇

報(bào)警器是一種為防止或預(yù)防某事件發(fā)生所造成的后果，以聲音、光、氣壓等形式來(lái)提醒或警示我們應(yīng)當(dāng)采取某種行動(dòng)的電子產(chǎn)品。根據(jù)要求，系統(tǒng)確定的主要部件：主控芯片、聲電轉(zhuǎn)換模塊、電壓比較器LM358N和報(bào)警模塊。

2.1 主要控制芯片

AT89C52AT89C52 作為一種8位的單片機(jī)，具有低電壓，高性能的優(yōu)點(diǎn)，采用的是 C51 的內(nèi)核。AT89C51和AT89C52單片機(jī)在引腳配置和功能非常相似，AT89C51排列8重復(fù)讀寫(xiě)器、只讀存儲(chǔ)器和256位隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，它與MCS51指令系統(tǒng)兼容的存儲(chǔ)技術(shù)，設(shè)備采用ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，它與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)兼容，它有一個(gè)內(nèi)部的8位CPU芯片的通用存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)更完美的產(chǎn)品，主要功能包括：內(nèi)部寄存器收斂的主芯片，RAM的數(shù)據(jù)初始化，和外部接口組件，如目前有著非常廣闊的市場(chǎng)，AT89C52單片機(jī)在國(guó)內(nèi)外電子行業(yè)。

2.2 聲電轉(zhuǎn)換模塊

聲電轉(zhuǎn)換模塊實(shí)際上是一個(gè)駐極體話筒。駐極體話筒具有價(jià)格低廉，體積小，構(gòu)造簡(jiǎn)單，電聲性比較好的特點(diǎn)，在小型錄音機(jī)中有非常廣泛的應(yīng)用，在無(wú)線話筒和聲控電路中應(yīng)用也非常廣泛。

駐極體話筒聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換。聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是駐極體振動(dòng)膜。它的一面是由一層金屬薄膜和一層塑料薄片組成的，通過(guò)高壓電場(chǎng)駐極，它的兩邊會(huì)帶有一些正電荷和負(fù)電荷。金屬薄膜又與極板組成電容。在金屬薄膜膜片遇到聲音產(chǎn)生波振動(dòng)時(shí)，會(huì)造成兩端的電場(chǎng)發(fā)生變化，因此輸出的電壓會(huì)隨著聲波變化而發(fā)生變化。金屬薄膜與極板組成的電容的電容量其實(shí)一般只有幾十pF，因此它的阻抗是很大的，不能和音頻放大器進(jìn)行直接的連接。因此在用戶的使用過(guò)程中要經(jīng)常在中間設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管或晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗變換。

2.3 電壓比較集成器 LM358N

LM358 是電壓比較器，功能為比較輸入端兩邊電壓的大小，比較結(jié)束后，使輸出翻轉(zhuǎn)，來(lái)達(dá)到控制的結(jié)果。LM358主要是由兩個(gè)獨(dú)立的，高增益，內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器。在額定工況下，LM358的輸出電流是獨(dú)立的電源電壓。它可應(yīng)用于雙電源模式，也可應(yīng)用于大電源電壓變化的單電源模式。

2.4報(bào)警模塊

報(bào)警模塊由兩部分組成，一個(gè)LED閃爍指示燈和一個(gè)揚(yáng)聲器。

3.電路設(shè)計(jì)

3.1 聲控電路

駐極體話筒接收到的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，一個(gè)相對(duì)較小的微弱信號(hào)放大的放大器，通過(guò)滯環(huán)比較器為高電平信號(hào)放大信號(hào)電壓，單片機(jī)可以識(shí)別的，通過(guò)雙向穩(wěn)壓管芯片倒裝識(shí)別信號(hào)，傳輸?shù)酵獠拷K端P3.5單片機(jī)最后。

3.2 復(fù)位電路

整個(gè)系統(tǒng)在通電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，并提示系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)。當(dāng)電源穩(wěn)定后，復(fù)位信號(hào)會(huì)在一定的延時(shí)后被撤銷(xiāo)，以防止由于電路開(kāi)關(guān)而引起系統(tǒng)抖動(dòng)的正常響應(yīng)。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的復(fù)位電路.

3.3 時(shí)鐘電路

在51單片機(jī)的里面設(shè)置有一個(gè)高增益的反相放大器，反相放大器又促使振蕩器的形成，這個(gè)振蕩器的引腳包括輸入引腳和輸出端引腳。分別為XTAL1和XTAL2。自激振蕩器由引腳 XTAL1和輸出端引腳 XTAL2 連接著容組成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩時(shí)鐘電路。

3.4 系統(tǒng)電路

在這里，駐極體話筒的作用是接收器，把駐極體話筒得到的聲音信號(hào)進(jìn)行整流，濾波，放大后成為單片機(jī)能夠識(shí)別出來(lái)的數(shù)字信號(hào)，然后將信號(hào)發(fā)送到51單片機(jī)上，51單片機(jī)通過(guò)對(duì)信號(hào)的識(shí)別來(lái)操控?fù)P聲器發(fā)出報(bào)警聲和閃爍LED燈的點(diǎn)亮或熄滅。將單片機(jī)塊、聲控模塊、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路與報(bào)警模塊進(jìn)行無(wú)誤連接。

4.測(cè)試與結(jié)果

在發(fā)出聲音時(shí)，聲控電路要經(jīng)過(guò)LM358電壓比較器進(jìn)行控制，再聲音聲音的大小高于設(shè)定的分貝大小時(shí)，就會(huì)傳到它的下一級(jí)，駐極體話筒中。在這時(shí)，聲控電路中的LM358正電壓會(huì)小于負(fù)電壓，這時(shí)，單片機(jī)被輸入低電平，作為它的下一級(jí)，發(fā)光二極管就會(huì)接收到低電平，隨即發(fā)出光亮。當(dāng)沒(méi)有聲音，LM358的輸入電壓高于負(fù)輸入電壓，輸出高電平，單片機(jī)再。識(shí)別后，它并且保持不變，直到再次接收到語(yǔ)音信號(hào)。在聲控報(bào)警器放在音箱前接收巨大噪音產(chǎn)生聲波信號(hào)時(shí)，對(duì)報(bào)警器的工作其實(shí)并沒(méi)有產(chǎn)生什么消極作用，這體現(xiàn)了報(bào)警器能夠在超負(fù)荷噪音下進(jìn)行工作，當(dāng)聲控報(bào)警器安置在安靜的室內(nèi)，沒(méi)有任何噪音的情況下，過(guò)了一段時(shí)間，但從來(lái)沒(méi)有報(bào)過(guò)一次警，這體現(xiàn)了報(bào)警器如果處于正常無(wú)故障情況下就不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤報(bào)警的情況，即不會(huì)干擾到人們的正常的工作和生活。

5.總結(jié)

本系統(tǒng)為聲控報(bào)警器的設(shè)計(jì)，但通過(guò)原理分析，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及最后的結(jié)果，這款報(bào)警器也適用于更大的范圍，我們可以看出，聲控報(bào)警器還有很大的發(fā)展空間，并且，人們對(duì)聲控報(bào)警器的需求也是越來(lái)越多的，這款設(shè)計(jì)，不僅在一定程度上滿足了人們的需求，也使聲控報(bào)警器得到了更大范圍的普及。

參考文獻(xiàn)

[1]張曉東.報(bào)警集成電路和報(bào)警器制作實(shí)例[M].北京：人民郵電出版社.2010.

[2]陳振官，陳宏威.新穎高效聲光報(bào)警器[M].北京：國(guó)防科技大學(xué).2015.