基于单片机的延时可调静音报警装置的设计及应用

芦红永

摘    要：本文主要介绍了笔者基于51单片机开发的一套静音报警装置，延时报警时间可在6—54秒之间进行设置，具有高可靠性，通用性好，体积小巧，性价比高等特点。

关键词：单片机;静音;报警

唐山广播电视台电台总控室有一套完善的音频监测报警系统，当直播间送入总控室的音频信号消失时，会发出报警声音提醒值班人员进行处理。但是这些报警声音仅仅局限于总控室内的值班人员可以听到，直播间的主持人和导播间的导播是听不到的，当有静音报警时，值班人员先垫好补白音乐再打电话到导播间，通知导播或主持人，甚至有时候导播间电话会由于热线的原因占线，无法及时与导播间进行联系，造成节目较长时间的断播，节目的连贯性受到影响。而且对于我台而言，一般直播间的静音故障都不是由于设备故障引起的，大多是人为因素。如果有一套物美价廉的装置放在导播桌上，当直播间里音頻信号静音时会发出警报，主持人或导播就能在第一时间知道静音了，就会大大提高了播出的安全性。为了解决以上问题，我研究了这套装置安装在导播间。

它采用的是5V直流电源供电，可以使用手机充电器给它供电，音频输入口是常见的3.5mm耳机接口。装置上有一个数码管，这个数码管能够循环显示数字1到9，分别对应6到54秒的延时时间，它通过按钮进行设置，每按一下，数字加1。装置上有一个红色指示灯，当有静音报警时，蜂鸣器报警，红色指示灯点亮，还有一个绿色指示灯，当绿色灯点亮时代表有外接电源输入。装置上还有5个电平指示灯，1红1黄3绿，当有音频信号的时候，电平指示灯会随着音频信号的大小进行闪烁，没有音频信号时，5个电平指示灯全部熄灭。开机数码管显示数字2，默认当检测到静音的时候开始计时，12秒之内如果一直静音状态，蜂鸣器开始报警，红色报警灯点亮。如果12秒内有了音频信号，不再计时，再次检测到静音时从新计时。

硬件电路上，单片机我选用的是宏晶公司的STC12C5A60S2芯片，它是传统51单片机的升级版，速度更快，功耗更低。为了配合单片机工作，我选用了12M的晶振和22pF的电容。音频电平显示我使用的是TA7666芯片，它灵敏度可调，外围电路简单。音频检测放大电路我使用的是LM358N双运算放大器芯片。其他还用到了一些电容、电阻、三极管、数码管、蜂鸣器等，电路图如下。

音频信号经过C3电容从LM358N芯片的5脚输入，放大后的信号从LM358N的7脚输出，U1：B在这里起放大作用，U1：A作为电压比较器使用，滑动变阻器RV2调节门限电压的大小，当音频信号静音的时候，调整RV2，可以在LM358N的1脚输出接近0V的电压，当音频信号正常时，1脚输出电压远高于0V，1脚输出的电压分为两路，一路经过电容C4送到了TA7666芯片的1脚输入口，作为音频信号电平显示，调整滑动变阻器RV1，达到灵敏度最佳，闪烁效果最好。另一路送入STC12C5A60S2芯片的P1.0口，利用单片机的ADC功能进行电压采集，P1.0口是拥有1024级电压的采集能力的，可以把5V的电压平均分成1024份，将采集到的电压值和程序里设定的电压阈值进行比较，如果低于阈值，就判定为静音状态，高于阈值，判定为正常状态。由于单片机P0口在默认情况下有很强的灌电流的能力而拉电流的能力不足，故而将P0口设为低电平触发。报警红色LED灯正极接在VCC上，负极接在单片机的P0.1口上。蜂鸣器的正极接在VCC上，负极接在8550三极管的发射极，基极接在P0.0口上，集电极接GND。设置按钮串联一个1K的限流电阻接到GND。数码管的8个负极引脚分别连接到单片机的P2.0——P2.7接口，正极经过1个1K阻值的限流电阻连接到电源VCC。

软件设计部分，用的是C语言编写，之所以用C语言，主要在于它通俗易懂，开发方便。编译软件选择Keil uVision4，程序流程图如图所示。

开始上电，默认延迟12秒报警，主程序循环采集单片机P1.0口的模拟电压值并判断是否静音。首先判断设置按钮是否被按下，当发现按键被按下的时候，执行程序改变延时参数。当按键没被按下时，程序继续往下执行并判断是否静音。当发现静音状态，程序进入延时程序，在延时程序运行过程中，随时检测声音的有无，如果还是没有声音，继续进入报警程序，如果监测到有了声音，返回主程序继续监测P1.0口电压。在报警子程序里，也随时监测是否静音，如果静音，会一直循环报警，如果有声音，则返回到主程序继续监测P1.0口电压。整个程序设计调试过程中还包括一些细节需要注意，比如按键的软件去抖动，单片机P1口的模式设置为开漏状态等，否则会引起不稳定。

结束语：

在整个装置开发过程中，我先用Proteus画原理图然后进行仿真，仿真成功后用面包板搭建电路，验证软硬件没有问题后，在洞洞板上焊接出成品，这样就完成了整个制作过程。这套装置首先放到了我台经济广播导播间，从直播间耳机分配器引出一路音频信号作为音频输入，长时间使用下来，取得了良好的效果。

参考文献：

[1]张新、陈跃琴，51单片机应用开发25例——基于Proteus仿真，电子工业出版社

[2]明日科技，C语言从入门到精通，清华大学出版社