微波感應迎賓語音裝置的設計

摘 要：使用微波傳感器的多普勒效應原理[1]感應人體并產生電信號，并對此電信號進行調理使其達到合適電壓范圍，控制器采用宏晶的高性價比芯片STC12C5201AD[2]單片機，該芯片內置A/D轉換電路，可對放大后的傳感器信號進行采集，最終根據數據結果觸發語音芯片發出指定迎賓語音。該設備具有性價比高，抗干擾能力強的特點，不易受外部環境的影響，具有一定的應用前景。

關鍵詞：微波傳感器；51；NV02OC

1 概述

現如今，公共場合中感應人體的產品應用比較廣泛，如自動門，自動照明、感應水龍頭等，多數產品使用紅外傳感器，采用紅外脈沖發射和紅外管接收的方式來感應物體，這種方式正常情況下較穩定，但一般容易受各種熱源、光源、射頻輻射、熱氣流的干擾[3]，環境溫度接近人體溫度時，探測靈敏度會明顯下降，同時在一些室外的場合，在白天的情況下，由于太陽光的照射，設備紅外信號將直接淹沒在白光中，造成設備直接失靈。因此，設計采用微波感應的方式感應人體，以適應各種惡劣環境的應用。

2 硬件設計

2.1 硬件設計功能描述

硬件整體設計如圖1所示，首先微波傳感器的信號輸出接入信號調理電路，信號調理電路對信號進行相應濾波并進行二級放大，放大之后的信號輸入至STC12C5201AD芯片，之后，該主控芯片對此模擬信號進行AD采集，并對比預設的閾值，如果大于軟件設置的閾值，則指示語音芯片NV020C播放歡迎語音。

2.2 硬件電路

硬件電路分傳感器及信號調理電路，單片機電路及語音電路三部分。

首先，微波傳感器采用HB100微波模塊，該模塊采用5V供電，工作電流35mA，功率明顯低于常用無線網絡，對人體構不成危害，探測距離超過20米（可調整），可穿透障礙物，不受溫度、濕度、噪聲、氣流、塵埃、光線等影響，中心頻率10.525GHz，抗射頻干擾能力強。傳感器信號調理使用LM358[4]二級放大方案，電路圖如圖2所示。

主控芯片使用STC12C5201AD單片機作為主芯片，該芯片與傳統51完全兼容，但每個時鐘實現一個時鐘周期，因此速度較傳統51快8至12倍，選用SOP16封裝，焊接簡便，內置8位高速A/D轉換，可方便采集經過調理的微波傳感器信號。程序使用串口方式下載，單片機使用RC復位電路，模擬信號輸入之P1.0腳，相應電路如圖3所示。

語音芯片選用NV02OC低成本方案，該芯片使用5V供電，可方便采用按鍵觸發、電平觸發、隨即按鍵播放等一線控制方式，操作方便，并且具有較強的驅動能力，可直接推動0.5W喇叭發聲，也可外接模擬攻放，芯片可編程語音，最高可存儲20S的語音內容，完全可以滿足本設計的要求。相應電路如圖4所示。其中VPP引腳在燒入語音時加電，正常使用不加電。PA0引腳連接單片機P3.7口，并外接下拉電阻，因51單片機上電復位時普通I/O口為弱上拉高電平輸出，為避免設備上電瞬間誤動，因而接3K下拉電阻將弱上拉高電平拉至低電平，而在正常上電運行時，將設置P3.7口為強上拉推挽模式，此模式下該單片機IO口驅動電流最高可達20mA，將正常驅動NV020C語音芯片工作。

3 軟件實現

軟件流程圖如圖5所示。

開機時，初始化AD采集，定時器，將P3.7口設置為強推挽輸出。而后永久循環查詢檢測電壓值是否大于軟件設定的閾值，在條件為真的情況下，單片機發出命令驅動語音芯片播報語音。

4 結束語

微波傳感器具有抗干擾強，探測角度大的特點，靈敏度較高，不易受外界環境的影響，能夠適應惡劣環境，并且探測距離可達20米及以上，因而性能，靈敏度都遠優于紅外傳感器。本設計的方案成本較低，可適用于多種工作環境并保持較強的一致性，具備一定的應用價值。

參考文獻

[1]李海軍，等.超低空掠海目標的微波探測系統設計[J].電子測試，2010（3）：89-93.

[2]STC12C5201AD系列單片機器件手冊[EB/OL].http：//www.stcmcu.com/.

[3]陳新崗，等.紅外診斷影響因素解決方案[J].電工技術，2004（4）：59-60.

[4]LM358中文資料[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/.