基于AT89S51的新型家庭语音报警系统设计.doc

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1、基于AT89S51的新型家庭语音报警系统设计现代化居住格局使家庭生活的安全问题显得尤为重要。当前，安全的防范及报警系统是确保住宅、住户安全的重要保障。防盗的最好方法就是在不法分子有入侵企图时就发出语音警告，增加其心理压力，使其主动离开。本系统就是基于这种思想，采用了Atmel公司的AT89S51单片机作为控制核心，以美国ISD公司的ISD1420作为语音芯片的一种新型家庭语音报警系统。系统工作原理本系统的工作原理框图如图1所示。不法分子在所防范区域内移动时会引起红外辐射变化。当其所辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传

2、感器PIS-209S的探测元上时，热释电红外传感器将输出电压信号，然后经信号放大电路放大后送入信号采集与处理电路，经处理后向单片机输出高电平。由于不法分子一般在门外的时间相对较长，因此使用者可以结合自己家庭附近人流走动情况，通过键盘设置最佳的报警响应时间，以便对他们进行区分。设置完毕后，单片机将根据报警响应时间，对经过信号采集与处理电路的数字信号进行识别，判断是否启动报警。若启动报警，则通过控制已存有报警内容的语音芯片对不法分子进行语音警告，然后重复播放若干次语音报警内容以警醒主人或周围的人，接着对现场进行录音，记录报警时间。

3、同时可以通过键盘上的相应按键查询报警时间，报警时间会显示在液晶屏上。系统框图各部分介绍热释电红外传感装置人体具有约37℃的恒定体温，所以会发出波长约10μm左右的红外线。热释电红外传感器PIS-209S就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。热释电红外传感器是一种新型敏感元件。制造热释电红外传感器的高热材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0.2~20μm。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。此滤波片只允许某些波长范围的红外光通过，而阻止灯光、阳光和其它红外光通过。实

4、际使用中，热释电红外人体感应器前面必须安装菲涅尔透镜。菲涅尔透镜是一种由塑料制成的特殊设计的光学透镜，它可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外传感器上，从而提高传感器的灵敏度，扩大监视范围。它可以产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元件要求信号不断变化的特性。传感器的两个反向串联的热释电元件轮流感受到运动物体，所以人体的红外辐射以红外脉冲的形式不断改变热释电元件的温度，使之输出一串脉冲信号，若人体在传感器前不动则不会有输出。信号放大电路信号放大电路如图2所示。热释电红外传感器PIS-209S将输出电压信号，然

5、后使该信号先通过一个由电阻电容组成的带通滤波器，该滤波器的上限截止频率为16Hz，下限截止频率为0.16Hz。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱（通常仅有1mV左右），而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式（脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定，通常为0.1~10Hz左右），所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。经过通用集成运算放大器LM324两级放大后获得足够的增益，输出VO1信号给信号采集与处理单元电路。信号采集与处理单元电路硬件电路如图3所示。信号放大器传出的信号VO1

6、经红外传感信号处理器BISS0001中的运算放大器OP1前置放大后，由电容耦合给运算放大器OP2进行二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延迟时间定时器。输出信号经晶体管VT1后接单片机，输出信号VO2供其读取。BISS0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的CMOS数模混合专用集成电路。它广泛应用于多种传感器和延时控制器，具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号预处理。它内部的双向鉴幅器可有效抑制

7、干扰，同时内设时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调节范围宽。它有可重复触发和不可重复触发两种工作方式供选择。本电路引脚A与电源相连，使电路处于重复触发工作方式。在定时周期TX内，BISS0001的输出为高电位，则晶体管VT1饱和导通，其集电极为低电位，将这一信号送到单片机；在Tx结束时BISS0001进入封锁周期Ti，其输出端变为低电平，晶体管截止，其集电极为高电平。TX定时间隔可由BISS0001的3脚和4脚上所接的电阻和电容来确定。语音录放电路系统的语音录放电路如图4所示。电路中采用AT89S51作为CPU，

8、用它的P0.0~P0.5与ISD1420相接。在设计电路时ISD1420的所有地址端、控制端必须可靠接高电平或低电平而不能悬空，否则可能出现停止播放的情况。话筒信号耦合电容与连接MICREF端到模拟地的电容要相同。要特别注意的是ISD1420芯片的SP+、SP-端一定不要直接