張江亞 王靜

【摘 要】由于人民生活水平的提高，也促進了人們對安全的考慮，大家對防盜設施的安裝日益迫切。本系統(tǒng)以51單片機和駐極話筒是這次設計的主要部件，聲控報警器具有很多優(yōu)點，構(gòu)成簡易，靈敏度高，工作性能可靠，識別聲音速度快很快，報警迅速。同時，該報警器成本低、使用可靠、靈敏度高、應用范圍廣泛。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，將信號進行轉(zhuǎn)換，最后達到報警的目的。

【關鍵詞】51 單片機;聲控電路;駐極體話筒

1.研究背景

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

2.整體方案的選擇

報警器是一種為防止或預防某事件發(fā)生所造成的后果，以聲音、光、氣壓等形式來提醒或警示我們應當采取某種行動的電子產(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和報警模塊。

2.1 主要控制芯片

AT89C52AT89C52 作為一種8位的單片機，具有低電壓，高性能的優(yōu)點，采用的是 C51 的內(nèi)核。AT89C51和AT89C52單片機在引腳配置和功能非常相似，AT89C51排列8重復讀寫器、只讀存儲器和256位隨機存取數(shù)據(jù)存儲，它與MCS51指令系統(tǒng)兼容的存儲技術(shù)，設備采用ATMEL公司的高密度非易失性存儲技術(shù)，它與標準MCS-51指令系統(tǒng)兼容，它有一個內(nèi)部的8位CPU芯片的通用存儲結(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，AT89C52單片機在國內(nèi)外電子行業(yè)。

2.2 聲電轉(zhuǎn)換模塊

聲電轉(zhuǎn)換模塊實際上是一個駐極體話筒。駐極體話筒具有價格低廉，體積小，構(gòu)造簡單，電聲性比較好的特點，在小型錄音機中有非常廣泛的應用，在無線話筒和聲控電路中應用也非常廣泛。

駐極體話筒聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換。聲電轉(zhuǎn)換的關鍵是駐極體振動膜。它的一面是由一層金屬薄膜和一層塑料薄片組成的，通過高壓電場駐極，它的兩邊會帶有一些正電荷和負電荷。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)生波振動時，會造成兩端的電場發(fā)生變化，因此輸出的電壓會隨著聲波變化而發(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行直接的連接。因此在用戶的使用過程中要經(jīng)常在中間設置一個場效應管或晶體管來實現(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)，來達到控制的結(jié)果。LM358主要是由兩個獨立的，高增益，內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器。在額定工況下，LM358的輸出電流是獨立的電源電壓。它可應用于雙電源模式，也可應用于大電源電壓變化的單電源模式。

2.4報警模塊

報警模塊由兩部分組成，一個LED閃爍指示燈和一個揚聲器。

3.電路設計

3.1 聲控電路

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

3.2 復位電路

整個系統(tǒng)在通電時提供復位信號，并提示系統(tǒng)恢復初始狀態(tài)。當電源穩(wěn)定后，復位信號會在一定的延時后被撤銷，以防止由于電路開關而引起系統(tǒng)抖動的正常響應。本設計應用的復位電路.

3.3 時鐘電路

在51單片機的里面設置有一個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 連接著容組成一個穩(wěn)定的自激振蕩時鐘電路。

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進行整流，濾波，放大后成為單片機能夠識別出來的數(shù)字信號，然后將信號發(fā)送到51單片機上，51單片機通過對信號的識別來操控揚聲器發(fā)出報警聲和閃爍LED燈的點亮或熄滅。將單片機塊、聲控模塊、復位電路、時鐘電路與報警模塊進行無誤連接。

4.測試與結(jié)果

在發(fā)出聲音時，聲控電路要經(jīng)過LM358電壓比較器進行控制，再聲音聲音的大小高于設定的分貝大小時，就會傳到它的下一級，駐極體話筒中。在這時，聲控電路中的LM358正電壓會小于負電壓，這時，單片機被輸入低電平，作為它的下一級，發(fā)光二極管就會接收到低電平，隨即發(fā)出光亮。當沒有聲音，LM358的輸入電壓高于負輸入電壓，輸出高電平，單片機再。識別后，它并且保持不變，直到再次接收到語音信號。在聲控報警器放在音箱前接收巨大噪音產(chǎn)生聲波信號時，對報警器的工作其實并沒有產(chǎn)生什么消極作用，這體現(xiàn)了報警器能夠在超負荷噪音下進行工作，當聲控報警器安置在安靜的室內(nèi)，沒有任何噪音的情況下，過了一段時間，但從來沒有報過一次警，這體現(xiàn)了報警器如果處于正常無故障情況下就不會發(fā)生錯誤報警的情況，即不會干擾到人們的正常的工作和生活。

5.總結(jié)

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

參考文獻

[1]張曉東.報警集成電路和報警器制作實例[M].北京：人民郵電出版社.2010.

[2]陳振官，陳宏威.新穎高效聲光報警器[M].北京：國防科技大學.2015.