[实用新型]基于特征音频识别的传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，具体的说是一种基于特征音频识别的传感器。

背景技术

普通的音频传感器一般是将检测到的声音信号经线性放大系统放大后直接输出，传感器不具有特征识别的功能。这类传感器用于声音识别时，需要通过其外接的应用系统进行数字化处理后利用软件系统进行频谱识别。当该类音频传感器用于报警时，主要通过检测信号幅度，与设定的阈值进行比较实现报警功能。当噪声信号的幅度较大时，易产生误报、错报现象。

智能化的特征识别往往依赖于计算机技术，给音频传感器的小型化设计带来困扰。随着单片机技术的进步，单片机的指令速度越来越快，内建功能也越来越强大，例如STC15S205EA系列8位51内核的单片机，其内建有FLASH程序存储器、EEPROM数据存储器、上电复位、程序监控、时钟振荡、8通道ADC等系统，20引脚SOP封装，尺寸小巧，方便与传感器一起封装，且自身带着ADC转换，主频达33MHz，为音频传感器的小型化、智能化设计提供了方便。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于特征音频识别的传感器，该传感器通过内置单片机能直接判断出特征音频，从而输出开关信号，传感器整体结构简单、功能齐全、监测稳定可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型的基于特征音频识别的传感器的结构特点是包括压电元件、放大电路、ADC系统、单片机和输出电路，其中：压电元件将声波振动转化为音频电信号；放大电路包括用于阻抗匹配的前置放大电路和用于对音频电信号进行幅度放大的运算放大电路；ADC系统内置于单片机中，其将放大后的模拟信号转化为数字信号；单片机对数字信号进行数字阈值滤波，提取特征声音频率，与其内置的特征音频比较，然后向其输出端口输出高电平或低电平信号；输出电路与单片机的输出端口连接，采用集电极开路的电路结构输出开关信号。

所述前置放大电路为由MOS管和多个电阻、电容组成的电压跟随器。

所述运算放大电路为由运算放大器和外围电阻元件构成的同相运算放大电路。

所述运算放大器上连接有用于调节灵敏度的电位器。

所述单片机采用MCS51内核的STC15S205EA芯片，其内建有FLASH程序存储器、EEPROM数据存储器、上电复位、程序监控、时钟振荡、8通道ADC系统。

所述压电元件为压电晶体或压电陶瓷。

本实用新型的工作原理是：压电元件用来检测声音信号，通过一级电压跟随器对压电传元件进行阻抗变换，然后进行音频信号的幅度放大，由单片机内置的ADC系统，将放大后的模拟信号转换为数字信号，再由单片机的软件系统进行数字滤波，将环境干扰信号过滤掉，筛选出玻璃破碎时发出的特征声音频率，跟内置的特征音频进行比较，最后经输出电路输出开关信息。

可见，本实用新型的传感器在集成了单片机的基础上，能直接识别特征音频，从而输出开关信号以供系统应用，其具有体积小巧，结构简单、功能齐全和监测稳定可靠的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型的结构原理示意框图；

图2为本实用新型的电路原理示意图。

具体实施方式

参照附图，该基于特征音频识别的传感器包括压电元件S1、放大电路、ADC系统、单片机U1和输出电路1。下面对图2中的各元器件进行简单介绍：图2中S1代表系统的压电元件，它负责接收外界的信息；T1为MOS管；A1代表运算放大器；RW是灵敏度调节电位器；T2是NPN型三极管；J1代表连接口，其包括电源接口和信号输出接口；U1是单片机，单片机系统采用STC系列的15S205EA单片机；系统接5V电源，VSS接工作电源负极。

压电元件S1其将声波振动转化为音频电信号，可采用压电晶体或压电陶瓷，利用压电效应将机械波动转换为电信号。