引言

隨著國(guó)家農(nóng)網(wǎng)改造工作的不斷推進(jìn)和深入，我國(guó)各地方廣大農(nóng)村電力網(wǎng)絡(luò)狀況和配電設(shè)備得到了根本改善，在各鄉(xiāng)或各村都會(huì)在遠(yuǎn)離住宅生活區(qū)的戶外設(shè)置一組配電變壓設(shè)備，該變壓設(shè)備承擔(dān)著周邊區(qū)域工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人們的日常生活正常供電任務(wù)。這些變壓配電設(shè)備都屬于高壓危險(xiǎn)裝置，非專業(yè)操作人員近距離的靠近或接觸就可能構(gòu)成嚴(yán)重安全事故。目前，我國(guó)廣大農(nóng)村在這些戶外的高壓配電設(shè)備場(chǎng)所通常采用粉刷或懸掛警示標(biāo)語的形式來提醒該高壓區(qū)域的危險(xiǎn)性，而這些方法對(duì)農(nóng)村不同的群體所起到的警示作用具有很大的局限性，關(guān)于人、畜的各種觸電事故也屢屢發(fā)生。

筆者制作了一種穩(wěn)定、可靠、實(shí)用的智能警示器，可以非常方便地安裝在這些高壓危險(xiǎn)場(chǎng)所，對(duì)進(jìn)入高壓危險(xiǎn)區(qū)的人、畜達(dá)到可靠及時(shí)的警示作用，從而有效保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

系統(tǒng)硬件電路

所設(shè)計(jì)的智能警示器主要由AT890S52單片機(jī)控制的電路，包括漢字警示LED顯示電路、熱釋紅外探測(cè)語音報(bào)警電路及外圍電路組成，系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其中，漢字警示LED顯示電路中采用 16塊單色高亮度8×8 LED陣列構(gòu)成的顯示屏可一次顯示4個(gè)漢字，動(dòng)態(tài)變換、循環(huán)顯示警示標(biāo)語;熱釋紅外探測(cè)語音報(bào)警電路利用熱釋紅外探測(cè)傳感器不間斷探測(cè)周圍區(qū)域，當(dāng)在其紅外探測(cè)有效范圍內(nèi)出現(xiàn)人員移動(dòng)時(shí)，探測(cè)器就會(huì)把捕捉到的信號(hào)送單片機(jī)，再由單片機(jī)控制響應(yīng)進(jìn)行語音報(bào)警和提示。

漢字警示LED顯示電路

顯示一個(gè)漢字的LED陣列單元電路連線如圖2所示，它由芯片IC1～I(xiàn)C3，NPN型三極管Q1～Q16，限流電阻R1～R32及4塊單色高亮度8×8共陽(yáng)極LED模塊組成。該電路采用高態(tài)行掃描方式，即任何時(shí)間掃描信號(hào)通過74LS154輸出中只有一個(gè)高電平信號(hào)，其它均為低電平信號(hào)。一行掃描完成后，再把高電平信號(hào)轉(zhuǎn)到鄰近的其它行。掃描信號(hào)連接到一個(gè)NPN晶體管的基極，當(dāng)高電平信號(hào)掃描的信號(hào)輸入后，晶體管的射極電流將可流入LED陣列的行引腳，可使該行的LED具有點(diǎn)亮的條件 ［1］。兩個(gè)74LS373鎖存器在控制信號(hào)作用下分別對(duì)共用的八條數(shù)據(jù)線P0.0～P0.7送來的字模數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存處理，提供給LED陣列的列引腳，從而在4塊8×8 LED陣列構(gòu)成的顯示屏上構(gòu)成相應(yīng)的漢字。

本智能警示器中共包含四個(gè)該單元電路，可一次同時(shí)顯示四個(gè)漢字。

熱釋紅外探測(cè)電路

熱釋紅外探測(cè)電路中的核心器件為熱釋紅外GH-7181模塊，該器件探測(cè)距離為7米左右（通過在其表面增加不同厚度的隔離膜，可方便調(diào)整需要的探測(cè)距離），探測(cè)區(qū)域呈扇形，角度在110度左右，高壓設(shè)備周圍安裝四路紅外探測(cè)頭裝置，能保證大范圍無盲點(diǎn)對(duì)進(jìn)入探測(cè)范圍的人或動(dòng)物進(jìn)行可靠探測(cè) ［2-3］。

熱釋紅外探測(cè)接線電路由4個(gè)紅外探頭模塊、晶體管Q17、電容C1及電阻R33～R35等組成（見圖3）。

當(dāng)有人或動(dòng)物在紅外探測(cè)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)，就會(huì)在A點(diǎn)產(chǎn)生一組脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)通過P1.6引腳送至單片機(jī)進(jìn)行判斷響應(yīng)。

語音報(bào)警電路

語音報(bào)警電路由芯片IC4、IC5，電容C2～C7，電位器W1和揚(yáng)聲器組成，接線見圖4。圖中IC4為ISD4000語音芯片，該芯片內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存儲(chǔ)陣列［4］。當(dāng)單片機(jī)P1.6引腳收到紅外觸發(fā)的脈沖信號(hào)后，置P1.0上升沿信號(hào)給ISD4000芯片的1引腳，使其處于片選工作狀態(tài)，從而通過13引腳 （AUOUT）把內(nèi)部預(yù)置的音頻信號(hào)送到LM386輸入端，經(jīng)功率放大驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器播放。若ISD4000芯片內(nèi)預(yù)置的語音分多段存儲(chǔ)時(shí)，則需要芯片的2引腳（MOSI）、3引腳（MISO）分別與單片機(jī)的兩個(gè)閑置的I/O口相連，通過單片機(jī)控制命令選擇某段的語音信號(hào)進(jìn)行輸出。

電路電源

電路電源選用JYUS-10W型AC/DC微型開關(guān)電源，該電源在電壓振幅（85V～265V）及頻率（45HZ～65HZ）之間的動(dòng)態(tài)電壓信號(hào)范圍輸入狀態(tài)下，能穩(wěn)定輸出5V/2A的直流信號(hào)。

系統(tǒng)軟件程序

系統(tǒng)程序主要包括主程序、漢字警示LED顯示子程序、紅外探測(cè)子程序、語音報(bào)警中斷子程序等，程序流程圖如圖5所示。

系統(tǒng)初始化主要包括：引腳配置初始化、系統(tǒng)參數(shù)初始化和定時(shí)器設(shè)置等。漢字警示顯示子程序調(diào)用警示語代碼程序完成漢字的顯示。該部分顯示程序可根據(jù)不同用戶的需求，可修改為各種顯示模式狀況。紅外探測(cè)子程序主要掃描判斷單片機(jī)P1.6引腳有無脈沖出現(xiàn)。若無脈沖出現(xiàn)則返回;若有脈沖出現(xiàn)，則通控制過指令調(diào)用語音報(bào)警中斷子程序，通過揚(yáng)聲器把預(yù)置在ISD4000語音芯片中的音頻信號(hào)播放出來完成語音警示功能。

結(jié)語

本系統(tǒng)采用高亮度單色LED陣列漢字顯示警示，無論白天和晚上都清楚醒目，同時(shí)配以紅外探測(cè)和語音報(bào)警，系統(tǒng)合理地把視覺和聽覺兩方面的警示作用結(jié)合來，更具人性化。本裝置在戶外使用需要適當(dāng)加上一些防雨、防雷設(shè)施。現(xiàn)該裝置已通過實(shí)驗(yàn)階段在北方部分鄉(xiāng)村開始使用。本系統(tǒng)經(jīng)過改進(jìn)加上溫濕度檢測(cè)及上位機(jī)數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)后，還可用于糧倉(cāng)、圖書檔案室等各種環(huán)境監(jiān)測(cè)和安防場(chǎng)所［5］，受具體環(huán)境因素影響較小，安裝方便，應(yīng)用范圍較廣。