石亞鵬　李元　樊同亮

摘 要：本文主要介紹基于STC89C52R2系列單片機(jī)的語音定時(shí)提示器設(shè)計(jì)。該芯片是高速，低功耗，超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。利用紅外傳感器檢測(cè)是否有人經(jīng)過，控制語音報(bào)讀，利用定時(shí)功能設(shè)置上下班時(shí)間段提示員工刷卡。

關(guān)鍵詞：語音報(bào)讀；STC89C52R2單片機(jī)；人體紅外感應(yīng)；溫度報(bào)警；氣敏感應(yīng)

基金項(xiàng)目：浙江省教育廳科研項(xiàng)目（Y201431731）， 公安海警學(xué)院項(xiàng)目（2013XYPYZ012）

1 引 言

當(dāng)今世界，科技日新月異，時(shí)代發(fā)展的步伐越來越快。目前大多數(shù)公司采用上下班刷卡制度進(jìn)行考勤。有多種原因使有些員工忘了刷卡。鑒于此，我們?cè)O(shè)計(jì)了兼有報(bào)警功能語音提示器。利用紅外感應(yīng)信號(hào)判斷是否有人在上下班時(shí)段經(jīng)過，并進(jìn)行語音提示，重點(diǎn)包括電子時(shí)鐘模塊、人體紅外感應(yīng)模塊，溫度模塊、氣敏模塊、鍵盤模塊、顯示模塊等模塊。本語音提示器采用宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的16位STC89C52RC單片機(jī)作為控制核心，根據(jù)紅外感應(yīng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)語音提示，溫度感應(yīng)和乙醇?xì)怏w感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。

2 系統(tǒng)整體的硬件設(shè)計(jì)

硬件部分由電源模塊、人體紅外感應(yīng)模塊、語音報(bào)讀模塊、溫度感應(yīng)模塊、煙霧感應(yīng)模塊、顯示模塊構(gòu)成，如圖1所示。

電源模塊采用了電源通過DC插座和USB插座接入，接入后連接到開關(guān)，開關(guān)可以起到互鎖的功能，同時(shí)只能有一路電源進(jìn)入開發(fā)板，經(jīng)過開關(guān)的電源輸出經(jīng) LED 指示電源狀態(tài)。邏輯部分VCC采用+5V供電，人體紅外感應(yīng)器運(yùn)行時(shí)通過單片機(jī)向該模塊輸入控制信息來控制語音模塊報(bào)讀。

D-SUN PIR（ HC-SR501）人體紅外感應(yīng)模塊是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品。靈敏度高、可靠性強(qiáng)、超低功耗，超低電壓工作模式。

ISD1820錄音語音模塊，使用方便的10秒語音錄放，高質(zhì)量、自然的語音還原，利用單片機(jī)控制可直接驅(qū)動(dòng)8歐0.5W小喇叭，可接排針上電。模塊輸出功率較小，因此聲音也較小。

為了方便操作添加了藍(lán)屏1602A LCD液晶屏模塊，1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等藍(lán)屏1602A LCD液晶屏模塊框圖如圖2所示。

當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)能夠報(bào)警，使用MQ-2氣體傳感器可對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)以及天然氣和其它可燃蒸汽進(jìn)行檢測(cè)。DS18B20 可編程數(shù)字溫度器模塊用于室內(nèi)環(huán)境溫度檢測(cè)，時(shí)刻提供火災(zāi)報(bào)警，使用非常簡(jiǎn)單方便。

3 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思路結(jié)構(gòu)，包括主程序﹑中斷模塊、鬧鐘模塊、時(shí)間調(diào)整模塊的設(shè)計(jì)構(gòu)成，并采用C語言編寫實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)流程框圖如圖3所示。

4 測(cè)試結(jié)果

4.1 人體紅外感應(yīng)及語音報(bào)讀測(cè)試

在實(shí)驗(yàn)條件下，分別對(duì)人體紅外感應(yīng)模塊的最遠(yuǎn)距離進(jìn)行測(cè)試。在室內(nèi)，讓學(xué)員經(jīng)過，在5米距離內(nèi)每次都能順利檢測(cè)到有人經(jīng)過。

4.2 溫度器模塊測(cè)試

在實(shí)驗(yàn)條件下， 環(huán)境溫度50度時(shí)，對(duì)溫度器模塊進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試30次，計(jì)算成功的概率，報(bào)警提示次數(shù)達(dá)到90%。改為700度時(shí)，對(duì)溫度器模塊進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試30次，計(jì)算成功的概率，報(bào)警100%。

4.3 氣敏傳感器模塊測(cè)試

在室內(nèi)環(huán)境下，分四次不同距離用工業(yè)酒精對(duì)氣敏傳感器進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)試結(jié)果如表1所示。

5 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)基于STC89C52R2系列單片機(jī)的語音定時(shí)提示器設(shè)計(jì)。該芯片是集高速，低功耗，超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。利用紅外傳感器檢測(cè)是否有人經(jīng)過，控制語音報(bào)讀，提示員工刷卡。人體紅外感應(yīng)模塊達(dá)到了完全自主感應(yīng)的效果；語音提示模塊可以對(duì)經(jīng)過的人進(jìn)行語音提示；溫度傳感器對(duì)室內(nèi)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)控；氣敏傳感器同時(shí)對(duì)室內(nèi)氣體監(jiān)控。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果達(dá)到了預(yù)期效果。

參考文獻(xiàn)

[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].（第四版）.北京：高等教育出版社，1999.37～65.

[2]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[M].（第四版）.北京：高等教育出版社，2000.118～151.

[3]陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)[M].（第二版）.北京：高等教育出版社，2000.56～81.

[4]謝自美.電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試[M].（第三版）.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.112～133.

[5]胡乾斌 李光斌 李玲等.單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用[M].（第二版）.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.15～19

[6]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程[M].電子工業(yè)出版社，2009.55～133.

[7]Zhi-Hong Jiang. 51MCU technology and application development case selection [M].Tsinghua University Press 2008.52～101.