ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ·技术交流 基于ＡＴ８９Ｃ５１单 相硇语音报警系统 空军预警学院 彭安隆 【摘要】本文设计了由单片机ＡＴ８９Ｃ５１Ｘｃ数码语音芯片［ＳＤ２５６０￣成的智能语音报警系统，并设计出了系统的硬件电路，编辑了录、放音实 用的源程序，实现不同讯号的声光报警，并通过ｐｒ０ｔｅｕｓ仿真验证了本设计的合理性和优越性。仿真中用按键来替代不同的触发信号，并将信 号传输进Ｃ５１单片机，通过数码管指示出报警和方式。通过程序控制语音芯片ＩＳＤ２５６０实现了语音的分段录取，通过软件的修改还可以实现 整段录取，循环播放，后续并可加锁存器７４ＨＣ５７３控制信号的输出，这样在遇到不同情况时就可以发出不同的报警声音。 【关键词】语音报警；ＡＴ８９Ｃ５１单片机；语音芯片；ｐｒｏｔｅｕｓ４￣－－真 １前言 随着单片机的技术的日益发展，人们已经不再满足于键盘输入， “屏显输出”这样传统的输入／输出方式，希望拥有更友好的人机界面， 更便捷的操作方式。具有语音功能的单片机多方位报警系统于是应运 而生，并广泛用于各种需要语音响应的场合。智能生产、国防军工、 仪表监测、监控设备、工业控制系统等都有这种需求。所以研究语音 报警器对生产，生活都有极其重要的意义。但是目前市面上的报警装 置仍然十分昂贵又不够人性化，本文拟在尽量控制成本的情况下，设 计出一种十分人性化的语音报警系统，摒弃传统的报警模式，一不同 的人声来处理不同的警情，十分实用而且简单易用。 ２语音报警系统硬件选择 ２．１主控芯片的选择 ＳＴＣ８９Ｃ５１作为普通５ｌ单片机已与广泛应用于各种产品中，其 接口简单，方便使用，且功能强大，因此本系统采用ＳＴＣ８９Ｃ５１单 片机作为主控制芯片。 ２．２传感器的选择 要实现防盗、防火、防燃气泄漏等各种报警功能，相应的传感器 是必不可少的，而无论是哪种传感器，其最终输出的都是开关量。 ２．２．１热释电红外传感器ＨＣ－Ｓｋ５０１ ＨＣ—ＳＲ５０１基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进 口ＬＨＩ７７８探头设计，感应部分应用菲涅尔透镜对感应范围进行放 大，具有本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好，价 格低廉的优点。本次设计所用的是人体红外感应模块ＨＣ—ＳＲ５０１， 模块里面包含了信号的放大电路和比较电路。 ２．２．２离子式烟雾传感器ＮＩＳ－０９Ｃ 该烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一 种技术先进，工作稳定可靠的传感器。它在内外电离室里面有放射源 镅２４１，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移 动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有 烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有 所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是无线发射器发出无线报 警信号，通知远方的接收主机，将报警信息传递出去。 ２．２．３震动传感器ＳＷ一１８０２０Ｐ 用于各种震动触发作用，报盗报警，智能小车，电子积木等。模 块特色： （１）采用ＳＷ－１８０２０Ｐ震动传感器； （２）比较器输出，信号干 净，波形好，驱动能力强，超过１５ｍＡ（３）工作电压３．３Ｖ－５Ｖ； （４）输 出形式：数字开关量输出（０和１）； （５）设有固定螺栓孔，方便安装； （６）小板ＰＣＢ尺寸：３．２ｃｍ ｘ １．４ｃｍ； （７）使用宽电压ＬＭ３９３比较器； （８）不震动时，震动开关呈断开状态，输出端输出高电平，绿色指示灯 不亮；； （９）震动时，震动开关瞬间导通，输出端输出低电平，绿色指 示灯亮； （１０）输出端可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电 平，由此来检测环境是否有震动，起到报警作用。 ３语音报警系统的软件设计 ３．１主程序及流程图 本设计主要通过给定不同信号送入单片机，在单片机对ＩＳＤ２５６０的控 制实现不同指定地址入口的录音和循环播放。程序流程如图１所示。 “开始”键按下后，即系统上电后，系统初始化，然后判断开始 键是否按下，如果按下则单片机控￣ＩＪＰＤ，Ｐ／Ｒ引脚低电平，并指向 录音地址，启动录音过程。调用录音函数，录音函数为： ／卑录音函数 ／ ｖｏｉｄ ｒｅｃｏｒｄ（ｖｏｉｄ） ｛ ＣＥ＝Ｏ：Ｎ片选有效 ＰＤ＝Ｏ： ｝节电模式 ＰＲ＝０：，／录音 ｝ 当ＣＥ＝０时芯片使能输入引脚，使能所有的的录音操作。 当ＰＤ＝０时使芯片开始工作，而进入非节电模式。 当ＰＲ＝０时开始录音，录音时，由地址线提供起始地址，直到 录音持续￣ＩＪＣＥ或ＰＤ变高，或自动溢出。 图１主程序流程图 ３．２ ＩＳＤ２５６０录放音软件设计 录音时，按下录音键，单片机通过口线设置语音段的起始地 址，再使ＰＤ端、Ｐ／Ｒ端和ＣＥ端为低电平启动录音；结束时，松开按键 ，单片机又让ＣＥ端回到高电平，完成一段语音的录制。同样的方法可 录取第二段、第三段…特别值得注意的是，录音时间不能超过预先 设定的每段语音的时间。放音时，根据需播放的语音内容，找到相应 的语音段起始地址，并通过口线送出。再将Ｐ／Ｒ端设为高电平，ＰＤ端 设为低电平，并让ＣＥ端产生一负脉冲启动放音，这时单片机只需等待 ＩＳＤ２５６０的信息结束信号，即ＥＯＭ的产生。信号为一负脉冲，在负脉 冲的上升沿，该段语音才播放结束，所以单片机必须要检测到ＥＯＭ的 上升沿才能播放第二段，否则播放的语音就不连续，而且会产生啪啪 声，这一点在编制软件时一定要注意。 ３．２．１ ＩＳＤ２５６０操作模式 由于ＩＳＤ２５６０内置了若干操作模式，因而可用最少的外围器件 实现最多的功能。具体的操作模式见表１。 表１ ＩＳＤ２５６０语音芯片操作模式图 模式 功能 典型应用 组合使用模式 Ｍ０ 信息检索 快进通过信息 Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６ Ｍ１ 删除ＥＯＭ 在最后一条信息结束处放ＥＯＭ Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６ Ｍ２ 未用 保留 Ｎ／Ａ Ｍ３ 循环 从０地址连续放音 Ｍｌ，Ｍ５，Ｍ６ Ｍ４ 连续寻址 录音，放音连续的多段信息 Ｍ０，Ｍ１，Ｍ５ Ｍ５ ＣＥ电平 有效允许暂停 Ｍ０，Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４ Ｍ６ 按键模式 简化外围电路 Ｍ０，Ｍ１，Ｍ３ 操作模式可有微控制也可由硬件实现。使用操作模式要注意两点： （１）所有的操作最初都是从０地址（即存储空间的起始端）开 始。后续的操作根据选用的模式可从其它地址开始。但是，电路由 录音或放音转录音（Ｍ６模式除外），或都执行了掉电周期后，地 址计数器将复位为０。 （２）当ＣＥ变低且最高两地址为同位高时，执行操作模式。这 种操作模式将一直有效，知道ＣＥ再次由高变低，芯片重新锁存当 电－￣ｌｌｔ界·１６３·