声控报警器的设计

张江亚 王静

【摘 要】由于人民生活水平的提高，也促进了人们对安全的考虑，大家对防盗设施的安装日益迫切。本系统以51单片机和驻极话筒是这次设计的主要部件，声控报警器具有很多优点，构成简易，灵敏度高，工作性能可靠，识别声音速度快很快，报警迅速。同时，该报警器成本低、使用可靠、灵敏度高、应用范围广泛。适用于企业、家庭一般防盗。本系统的主要部件是驻极体话筒，将信号进行转换，最后达到报警的目的。

【关键词】51 单片机;声控电路;驻极体话筒

1.研究背景

经济体制的革新，使经济发展的速度不断变快，声控显示电路也得到了人们的重视。声控报警器比摄像头更加安全有效，而且声控报警器具备一些好处，体积小，保密性好，可以很好的进行隐藏，因此声控报警器能够进行实际应用可能性很大，范围很广。

2.整体方案的选择

报警器是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声音、光、气压等形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品。根据要求，系统确定的主要部件：主控芯片、声电转换模块、电压比较器LM358N和报警模块。

2.1 主要控制芯片

AT89C52AT89C52 作为一种8位的单片机，具有低电压，高性能的优点，采用的是 C51 的内核。AT89C51和AT89C52单片机在引脚配置和功能非常相似，AT89C51排列8重复读写器、只读存储器和256位随机存取数据存储，它与MCS51指令系统兼容的存储技术，设备采用ATMEL公司的高密度非易失性存储技术，它与标准MCS-51指令系统兼容，它有一个内部的8位CPU芯片的通用存储结构更完美的产品，主要功能包括：内部寄存器收敛的主芯片，RAM的数据初始化，和外部接口组件，如目前有着非常广阔的市场，AT89C52单片机在国内外电子行业。

2.2 声电转换模块

声电转换模块实际上是一个驻极体话筒。驻极体话筒具有价格低廉，体积小，构造简单，电声性比较好的特点，在小型录音机中有非常广泛的应用，在无线话筒和声控电路中应用也非常广泛。

驻极体话筒声电转换和阻抗变换。声电转换的关键是驻极体振动膜。它的一面是由一层金属薄膜和一层塑料薄片组成的，通过高压电场驻极，它的两边会带有一些正电荷和负电荷。金属薄膜又与极板组成电容。在金属薄膜膜片遇到声音产生波振动时，会造成两端的电场发生变化，因此输出的电压会随着声波变化而发生变化。金属薄膜与极板组成的电容的电容量其实一般只有几十pF，因此它的阻抗是很大的，不能和音频放大器进行直接的连接。因此在用户的使用过程中要经常在中间设置一个场效应管或晶体管来实现阻抗变换。

2.3 电压比较集成器 LM358N

LM358 是电压比较器，功能为比较输入端两边电压的大小，比较结束后，使输出翻转，来达到控制的结果。LM358主要是由两个独立的，高增益，内部频率补偿的双运算放大器。在额定工况下，LM358的输出电流是独立的电源电压。它可应用于双电源模式，也可应用于大电源电压变化的单电源模式。

2.4报警模块

报警模块由两部分组成，一个LED闪烁指示灯和一个扬声器。

3.电路设计

3.1 声控电路

驻极体话筒接收到的声音信号转变为电压信号，一个相对较小的微弱信号放大的放大器，通过滞环比较器为高电平信号放大信号电压，单片机可以识别的，通过双向稳压管芯片倒装识别信号，传输到外部终端P3.5单片机最后。

3.2 复位电路

整个系统在通电时提供复位信号，并提示系统恢复初始状态。当电源稳定后，复位信号会在一定的延时后被撤销，以防止由于电路开关而引起系统抖动的正常响应。本设计应用的复位电路.

3.3 时钟电路

在51单片机的里面设置有一个高增益的反相放大器，反相放大器又促使振荡器的形成，这个振荡器的引脚包括输入引脚和输出端引脚。分别为XTAL1和XTAL2。自激振荡器由引脚 XTAL1和输出端引脚 XTAL2 连接着容组成一个稳定的自激振荡时钟电路。

3.4 系统电路

在这里，驻极体话筒的作用是接收器，把驻极体话筒得到的声音信号进行整流，滤波，放大后成为单片机能够识别出来的数字信号，然后将信号发送到51单片机上，51单片机通过对信号的识别来操控扬声器发出报警声和闪烁LED灯的点亮或熄灭。将单片机块、声控模塊、复位电路、时钟电路与报警模块进行无误连接。

4.测试与结果

在发出声音时，声控电路要经过LM358电压比较器进行控制，再声音声音的大小高于设定的分贝大小时，就会传到它的下一级，驻极体话筒中。在这时，声控电路中的LM358正电压会小于负电压，这时，单片机被输入低电平，作为它的下一级，发光二极管就会接收到低电平，随即发出光亮。当没有声音，LM358的输入电压高于负输入电压，输出高电平，单片机再。识别后，它并且保持不变，直到再次接收到语音信号。在声控报警器放在音箱前接收巨大噪音产生声波信号时，对报警器的工作其实并没有产生什么消极作用，这体现了报警器能够在超负荷噪音下进行工作，当声控报警器安置在安静的室内，没有任何噪音的情况下，过了一段时间，但从来没有报过一次警，这体现了报警器如果处于正常无故障情况下就不会发生错误报警的情况，即不会干扰到人们的正常的工作和生活。

5.总结

本系统为声控报警器的设计，但通过原理分析，实验验证以及最后的结果，这款报警器也适用于更大的范围，我们可以看出，声控报警器还有很大的发展空间，并且，人们对声控报警器的需求也是越来越多的，这款设计，不仅在一定程度上满足了人们的需求，也使声控报警器得到了更大范围的普及。

参考文献

[1]张晓东.报警集成电路和报警器制作实例[M].北京：人民邮电出版社.2010.

[2]陈振官，陈宏威.新颖高效声光报警器[M].北京：国防科技大学.2015.