電子語音迎賓器電路設(shè)計

1、 模電課程設(shè)計 電子語音迎賓器設(shè)計與制作 學 院: 班 級: 姓 名: 學 號: 指導(dǎo)教師: 摘要本文介紹一種具有簡單識別來人功能的電子語音迎賓器，適合在賓館、商場等公共場所的門前安裝使用。當有人進門時，它會禮貌地發(fā)出“歡迎光臨”聲，使人倍感親切。本文還介紹了一些主要電子元器件的功能和應(yīng)用范圍。這是一種新型語音迎賓器，體積非常小巧，而且價格非常低廉，它能夠自動檢測來人，當人經(jīng)過迎賓器時自發(fā)出清晰響亮的“你好！歡迎光臨！”的中文女聲非常神奇。檢測人的窗口很小，只要在其他物體上開8毫米左右的孔伸出檢測孔就能正常工作，所以本產(chǎn)品可以方便地和其他產(chǎn)品組合，例如裝入長毛絨玩具中，形成一個看到人就會說話的

2、玩具。檢測窗口很隱蔽，不像紅外透鏡、微波傳感器的天線一樣引人注意，我們的產(chǎn)品可以讓來人很難發(fā)現(xiàn)機關(guān)，增加趣味感或者防破壞。產(chǎn)品價格非常低廉便于普及和大量生產(chǎn)。我們的產(chǎn)品的語音內(nèi)容是固定不變的，無法定做或者更改內(nèi)容。當然如果換成可錄放語音電路，或者和其他電路組合可以實現(xiàn)其他用途。關(guān)鍵詞：光敏電阻,電子語音芯片,集成電路。目錄摘要2目錄3前言3第一章 電路的總體設(shè)計51.1 電子語音迎賓器的總體介紹51.2 電子語音迎賓器電路的分類：61.3電子語音迎賓器電路的設(shè)計思想6第二章 電路工作原理及條件72.1電路的工作原理72.2感應(yīng)開關(guān)語音迎賓器的電路和工作條件8第三章 電路的元器件選擇93.1 光

3、敏電阻的選擇及工作原理和參數(shù)93.2三極管q1和q2的選擇和在電路中的工作要求113.3 sd8917a在電路中的應(yīng)用113.3.1 引腳功能描述123.4 其他元器件的選擇13第四章 電路的安裝與調(diào)試134.1本設(shè)計的優(yōu)點及創(chuàng)新之處144.2 本設(shè)計可改進的方面14第五章 工藝流程14第六章 總結(jié)15 前言在競爭日益激烈的今天，各行各業(yè)為提高競爭力，紛紛推出了各種新奇的事物來吸引消費者，經(jīng)過長時間的市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)各種商場，賓館舞廳等場所門口都站有一排或兩排的迎賓小姐，這種迎賓方式不僅耗費了大量的物力資源，而且由于現(xiàn)在人力成本的不斷增加，就大大增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，此外還會由于服務(wù)人員長時間從

4、事單調(diào)重復(fù)的工作，造成對工作熱情的銳減，從而影響服務(wù)質(zhì)量，針對這一現(xiàn)象我們決定開發(fā)設(shè)計電子迎賓系統(tǒng)，雖然現(xiàn)在市場上有出現(xiàn)了不少電子迎賓器，但是有些產(chǎn)品沒有進出別功能，人性化程度比較低，不能全方位的體現(xiàn)人的服務(wù)特點。市場上至今還未出現(xiàn)這種比較完善的電子迎賓系統(tǒng)。相比之下，這套電子迎賓系統(tǒng)體現(xiàn)出強大的優(yōu)越性，不但成本低廉，而且工作性能穩(wěn)定，還能為消費者提供感官上的人性化服務(wù)。伴隨著電子技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出一種服務(wù)質(zhì)量好，經(jīng)濟實用的控制系統(tǒng)成為諸多工程技術(shù)人員的追求，而電子迎賓系統(tǒng)不僅便于統(tǒng)一管理，而且能減少人力資源，還對環(huán)境改善、提高經(jīng)濟效益都有著顯著地效果。為此我們決定設(shè)計著中國新型的

5、電子迎賓器來代替人力。該電子迎賓裝置是以激光為傳感源，配合語音電路組裝而成，能隨時任意改變語音電路中的錄音，以滿足不同場所的不同使用效果。該電子迎賓系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計，符合社會經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢，在投放市場時一定能得到廣泛應(yīng)用，并且具有廣闊的市場前景。 第一章 電路的總體設(shè)計1.1 電子語音迎賓器的總體介紹迎賓器的前身是電子防盜報警器；事先人們用它來防盜的，但后來因為電子防盜報警器發(fā)出的聲音是刺耳的報警聲，對進店的顧客產(chǎn)生消極的影響，后來演變成比較悅耳的聲音，特別是：叮咚聲，您好，歡迎光臨！音效特受用戶的青睞，顧客一進門就報出歡迎語音，起到了禮貌問候?，F(xiàn)在迎賓器已廣泛應(yīng)用到商業(yè)和公共場合中。在商店

6、中從而做到提醒店員有人進店和迎賓的兩重作用。這是一種新型語音迎賓器，體積非常小巧，而且價格非常低廉，它能夠自動檢測來人，當人經(jīng)過迎賓器時自動發(fā)出清晰響亮的“你好！歡迎光臨！”的中文女聲非常神奇。1.2 電子語音迎賓器電路的分類： 電子語音迎賓器感應(yīng)門鈴有2種分光感和紅外感應(yīng)1：光感原理：光感迎賓器是利用人體反射光線，光敏電阻得到足夠大變化的光線，電路產(chǎn)生變化電流觸發(fā)電路，靈敏度跟物體反射率有關(guān)。注：光感迎賓器與環(huán)境光照度有關(guān)，黑暗情況下不能正常使用2：紅外感應(yīng)原理：迎賓器原理：紅外熱釋電傳感器，動作方式：被動式，本身不發(fā)射任何信號，故不產(chǎn)生有害電磁干擾，人體輻射的紅外線中心波長為910-um，

7、而探測元件的波長靈敏度在0.220-um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為710-um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。兩者比較：光感的價格便宜，但是誤報率高，因為傳感核心是光敏電阻，光敏電阻對可見光大部分波長都反應(yīng)變化，故光線變化可能會觸發(fā)迎賓器反應(yīng)，紅外感應(yīng)的相比光感的價格較高，優(yōu)點誤報極少，加上前面的菲涅爾透鏡窗口，從而將誤報率降至最低。但是紅外感應(yīng)的對環(huán)境溫度要求較高，特別是溫度不能高于人體的溫度，溫度過高會產(chǎn)生感應(yīng)距離變近等。1.3電子語音

8、迎賓器電路的設(shè)計思想首先有人經(jīng)過時，人的身影照應(yīng)到光敏電阻它的阻值發(fā)生變化，電源穩(wěn)壓電路的電流得到提高，經(jīng)過ic集成電路，由內(nèi)部運算處理電路得到穩(wěn)定可靠的電壓值來判斷出人的進出，然后報告給語音功放電路，并發(fā)出聲音。人的身影經(jīng)過光敏電阻感應(yīng)接收內(nèi)部運算處理電路判斷人的進出報告給語音電路 第二章 電路工作原理及條件2.1電路的工作原理電路原理介紹： 利用人走過迎賓器時會產(chǎn)生一個陰影的特點，通過光敏電阻對光線變化信號的接收，作為本制作的傳感器。制作采用電池供電，通電后系統(tǒng)進入等待狀態(tài)。當有人經(jīng)過感光器件時，由于人的身體會擋住光線，若原來有一定的光線照射在光敏電阻r光上，則r光表現(xiàn)出一個電阻值，當人體

9、擋住一部分照射于光敏電阻的光線時，光敏電阻接收到的光線強度發(fā)生變化，這個變化經(jīng)c2耦合，經(jīng)q1等組成的高增益放大后，輸入ic的反相輸入端，這個信號與同相輸入端輸入的信號在ic內(nèi)部經(jīng)運算放大處理后，形成一個控制信號，驅(qū)動ic內(nèi)部的音頻發(fā)生電路工作，產(chǎn)生“您好，歡迎光臨！”的音頻信號，使人耳能聽到這句問候語。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失

10、后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。光敏電阻的主要參數(shù)有亮電阻，暗電阻，光電特性 光譜特性，頻率特性，溫度特性。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。沒有極性，純粹是個電阻期間，使用時可加直流也可以加交流。2.2感應(yīng)開關(guān)語音迎賓器的電路和工作條件 由圖可知，電流有兩個通路一條是由電源負極到r3經(jīng)光敏電阻到電源負極。電解電容c3主要作用為濾波。c2主要作用是耦合。另一條是由電源經(jīng)r2 r1從三極管到芯片的輸入端會有一個控制信號。本設(shè)計所做的感應(yīng)開關(guān)在應(yīng)用中共有兩個現(xiàn)象發(fā)

11、生。一個是無人時一個是來人時的兩種電路控制信號。在正常工作狀態(tài)時，無人經(jīng)過時，光敏電阻阻值大，電流小。在電流的另一條通路三極管基本處于截止狀態(tài)，不會給芯片tq33f輸送電壓。芯片得不到語音電路的控制信號。揚聲器不會發(fā)出聲音。在有人經(jīng)過時，光敏電阻感應(yīng)到光的變化它的阻值會由大變小，電流增大。電流由r1 r2耦合電容c2輸送到三極管q2的基極，再由集電極到三極管q1的基極，發(fā)射極會給芯片輸入端4腳輸送一個電壓，芯片得到一個控制信號，這個信號內(nèi)部經(jīng)運算放大處理后，形成一個控制信號，驅(qū)動內(nèi)部的音頻發(fā)生電路工作，產(chǎn)生“您好，歡迎光臨！”的音頻信號，使人耳能聽到這句問候語。ic 1腳為英文問候語 若產(chǎn)生英

12、文發(fā)音連接1腳。工作條件：1.單極性設(shè)計:同普通墻壁開關(guān)(二線接駁),可接各類阻性負載(無需任何配件). 2.全自動感應(yīng):人來開關(guān)立即接通,人離開后延時自動關(guān)閉. 3.無觸點電子開關(guān):接通負載的瞬間無大的沖擊電流,延長負載使用壽命. 4.自動測光:光線強時不感應(yīng)(出廠設(shè)置),帶感光調(diào)節(jié)(也可調(diào)節(jié)在任意光線下感應(yīng)或全天侯感應(yīng)). 5.自動隨機延時(可連續(xù)延時方式):人在感應(yīng)范圍活動,開關(guān)始終接通,直到人離開后才自動關(guān)閉，(可選不連續(xù)延時方式). 6.延時時間可調(diào):16秒-350秒(范圍零點幾秒至30分鐘). 工作電壓:ac180v-250v(50/60hz) 負載特性：阻性負載（白熾燈、排氣扇等

13、） 負載功率：25w-200w 接線方式：單極性供電(二線接駁) 自身功耗:0.5w 感應(yīng)范圍:140度圓錐角,5-8米以內(nèi) 延時時間:16秒-350秒(可調(diào)) 感 光 度:5lux-500lux(可調(diào)) 工作溫度：-20-+50 第三章 電路的元器件選擇3.1 光敏電阻的選擇及工作原理和參數(shù)光電器件是將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種傳感器件, 它是構(gòu)成光電式傳感器最主要的部件。 光電器件響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、 使用方便, 而且有較高的可靠性, 因此在自動檢測、計算機和控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。 光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。 在光線作用下, 物體的電導(dǎo)性能改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng), 如光敏電阻等就屬于這

14、類光電器件。在光線作用下, 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng), 如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件。在光線作用下, 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng), 如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件。在光線作用下, 能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng), 即阻擋層光電效應(yīng), 如光電池、 光敏晶體管等就屬于這類光電器件。光敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理 光敏電阻又稱光導(dǎo)管, 它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件。 光敏電阻沒有極性, 純粹是一個電阻器件, 使用時既可加直流電壓, 也可以加交流電壓。無光照時, 光敏電阻值（暗電阻）很大, 電路中電流（暗電流）很小。 當光敏電阻受到

15、一定波長范圍的光照時, 它的阻值（亮電阻）急劇減少, 電路中電流迅速增大。 一般希望暗電阻越大越好, 亮電阻越小越好,此時光敏電阻的靈敏度高。 實際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級, 亮電阻在幾千歐以下。 圖2 - 1 為光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)。它是涂于玻璃底板上的一薄層半導(dǎo)體物質(zhì), 半導(dǎo)體的兩端裝有金屬電極, 金屬電極與引出線端相連接, 光敏電阻就通過引出線端接入電路。 為了防止周圍介質(zhì)的影響, 在半導(dǎo)體光敏層上覆蓋了一層漆膜, 漆膜的成分應(yīng)使它在光敏層最敏感的波長范圍內(nèi)透射率最大。 光敏電阻的結(jié)構(gòu)圖（31）光敏電阻的主要參數(shù) （） 暗電阻光敏電阻在不受光時的阻值稱為暗電阻, 此時流過的電流稱為暗

16、電流。 （） 亮電阻光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電阻, 此時流過的電流稱為亮電流。 （） 光電流亮電流與暗電流之差稱為光電流。 光敏電阻的基本特性 （1） 伏安特性在一定照度下, 流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。 （2） 光譜特性光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系稱為光譜特性, 亦稱為光譜響應(yīng)。 （3） 溫度特性溫度變化影響光敏電阻的光譜響應(yīng), 同時, 光敏電阻的靈敏度和暗電阻都要改變, 尤其是響應(yīng)于紅外區(qū)的硫化鉛光敏電阻受溫度影響更大。 3.2三極管q1和q2的選擇和在電路中的工作要求三極管q1 9013的工作原理和參數(shù)：(三極管9013管腳圖)

17、1發(fā)射極 2基極 3集電極8550參數(shù)：集電極-基極電壓vcbo： 45v工作溫度：-55to+150和9013(npn)相對9013三極管參數(shù):類型:開關(guān)型; 極性:npn; 材料:硅; 最大集存器電流(a):0.5 a; 直流電增益:10 to 60; 功耗:0.625w; 最大集存器發(fā)射電（vceo）:25; 頻率:150 mhz3.3 sd8917a在電路中的應(yīng)用 光敏電阻感應(yīng)接收電路如圖下圖所示當人經(jīng)過人體感應(yīng)開關(guān)時光敏電阻阻值會發(fā)生改變從而控制三極管q1q2的導(dǎo)通與截止。 2sd8917a特性及典型應(yīng)用 語言芯片sd8917a的封裝和典型應(yīng)用如圖下圖所示。 1、sd8917a的功能

18、敘述 2 按鍵正脈沖觸發(fā) 工作電壓范圍寬2.4v5v 直接驅(qū)動 8喇叭 tg3:(英語) hellowelcome tg2:(中文) 你好歡迎光臨 3.3.1 引腳功能描述 電源 （vcca,vccd）：為使噪聲最小,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線,并且分別引到外封裝的不同管腳小,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線。盡可能在靠近供電端處相連,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。地線 （vssa,vssd）：芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。同相模擬輸入（ana in+）：錄音信號 的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。單端輸入時,信號由耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值32mv,耦合電容和本

19、端的3k電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅(qū)動時,信號最大幅度為峰峰值16mv,與isd33000系列相同。反相模擬輸入 （ana in-）：差分驅(qū)動時,為錄音信號的反相輸入端。信號通過耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值16mv。音頻輸出 （aud out）：提供音頻輸出,可驅(qū)動5k的負載。片選（ss）：此端為低,即向該tq33f芯片發(fā)送指令,兩條指令之間為高電平。串行輸入 （mosi）：此端為串行輸入端,主控制器應(yīng)在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端,供isd輸入。串行輸出（miso）：isd的串行輸出端。isd未選中時,本端呈高阻態(tài)。 串行時鐘（sclk）：isd的時鐘輸入端

20、,由主控制器產(chǎn)生,用于同步mosi和miso的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在sclk上升沿鎖存到isd,在下降沿移出isd。 中斷（int）：本端為漏極開路輸出。isd在任何操作（包括快進）中檢測到eom或ivf時,本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個spi周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用rint指令讀取。ovf標志用來指示isd的錄、放操作已到達存儲器的末尾。只在放音中檢測到內(nèi)部的eom標志時,此狀態(tài)位才置1。 行地址時鐘（rac）：漏極開路輸出。每個rac周期表示isd存儲器的操作進行了一行（tq33f系列中的存貯器共2400行）。該信號保持高電平的時間為175ms,低電平時間為25ms。在快進模式,rac可

21、保持高電平218.75s,低電平31. 25s。該端可用于存儲管理技術(shù)。3.4 其他元器件的選擇電源為4.5v ；電阻r1 68k;r2 20m;r3 82k;瓷介電容103和104，電解電容1uf一個;揚聲器一個；導(dǎo)線若干；光敏電阻一個，。 第四章 電路的安裝與調(diào)試 作為安裝調(diào)試，首先就要求你一定要理解整個設(shè)備的工藝流程、控制流程，然后看透圖紙，最后對照圖紙先對自己的設(shè)備的內(nèi)部接線做一個整體的檢查（其實就是參看圖紙對照實物實際接線）。首先把電子語音迎賓器電路的各個元器件和線路板準備好。有電烙鐵和助焊劑進行焊接。先遵循元器件的安裝工藝條件，由小到大進行一個個焊接安裝。焊接時要注意元器件的正負極

22、。在安裝過程中要進行每一個元器件的測試，以保證每個元器件的良好和安裝正確。制成的門鈴，一般無須任何調(diào)試便可投人使用。如覺得語音聲不動聽，可適當調(diào)整對應(yīng)集成電路的外接振蕩電阻器(r1或r3)阻值加以調(diào)節(jié)。當阻值減小時，語音聲速快、高尖，為女人聲；當阻值增大時，語音聲速慢、低沉，為男人聲。整機靜態(tài)時總電流實測（電壓為3v），工作時電流超不過120ma，故用電節(jié)省，每換一次新電池可工作近一年時間。在以上基礎(chǔ)上，一定要按照設(shè)備的安裝規(guī)范或者要求安裝設(shè)備、敷設(shè)電纜及接線（接線前一定要有校線這個步驟）。在確定設(shè)備外觀完好接線正確外來信號正常的前提下，開始帶電調(diào)試?？蛰d帶電調(diào)試步驟：一、先檢查來電情況，電壓

23、是否過高或者過低，確保來電正常；二、送二次控制回路電，確保儀表盤儀表、指示燈正常無誤；三、送主回路電，分控制對象單步調(diào)試；四、設(shè)備整體送電，總體調(diào)試五、帶負載調(diào)試。六、正常使用。最后發(fā)現(xiàn)該電子語音迎賓器電路安裝正確并能開始投放使用。4.1本設(shè)計的優(yōu)點及創(chuàng)新之處1 本電子語音迎賓器電路元器件簡單，價格低廉便于購買。方便使用2 檢測人的窗口很小，只要在其他物體上開8毫米左右的孔伸出檢測孔就能正常工作，所以本產(chǎn)品可以方便地和其他產(chǎn)品組合，例如裝入長毛絨玩具中，形成一個看到人就會說話的玩具。3 檢測窗口很隱蔽，不像紅外透鏡、微波傳感器的天線一樣引人注意，我們的產(chǎn)品可以讓來人很難發(fā)現(xiàn)機關(guān)，增加趣味感或者防破壞。4 產(chǎn)品價格非常低廉便于普及和大量生產(chǎn)。5 我們的產(chǎn)品的語音內(nèi)容是固定不變的，無法定做或者更改內(nèi)容。當然如果換成可錄放語音電路，或者和其他電路組合可以實現(xiàn)其他用途。4.2 本設(shè)計可改進的方面 由于是第一次進行的設(shè)計，產(chǎn)品會有很多不足，因為是紅外光敏電阻他會受到天氣氣候的影響。例如天氣陰暗或晚上可能不會達到預(yù)想的效果。以后盡可能的進行完善該產(chǎn)品。提高光敏電阻的靈敏度，多加一個語音運算放大電路進行來人時的雙