迎賓器制作設(shè)計(jì)

/實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)課程名稱機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程編碼（卓越工程師）設(shè)計(jì)說(shuō)明書（機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)）題目： 電子迎賓器制作 學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 2013年6月25日 2013年6月摘要本文介紹了簡(jiǎn)易迎賓電路的的制作過(guò)程及國(guó)內(nèi)外對(duì)于迎賓器的探討，還介紹了一些主要電子元器件的功能和應(yīng)用范圍。電子語(yǔ)音迎賓器具有簡(jiǎn)潔識(shí)別來(lái)人功能，適合在賓館、商場(chǎng)等公共場(chǎng)所的門前安裝運(yùn)用。當(dāng)有人進(jìn)門時(shí)，它會(huì)禮貌地發(fā)出“歡迎光臨”聲，使人倍感親切。這是一種新型語(yǔ)音迎賓器，體積特殊小巧，而且價(jià)格特殊低廉，它能夠自動(dòng)檢測(cè)來(lái)人，當(dāng)人經(jīng)過(guò)迎賓器時(shí)自發(fā)出清晰嘹亮的“你好！歡迎光臨！”的中文女聲，特殊奇異。檢測(cè)人的窗口很小，只要在其他物體上開(kāi)8毫米左右的孔伸出檢測(cè)孔就能正常工作關(guān)鍵詞迎賓器；識(shí)別；電子元器件AbstractThisarticledescribestheprocessofmakingsimplewelcomingcircuitandthestudyofguidingdevicebothinourcountryandabroad.Thispaperalsointroducesthefunctionsandapplicationsofsomeofthemainelectroniccomponents.Electronicvoiceguidingdevicehastheadvantagesofhavingsimplerecognitionfunction,suitableforhotels,shoppingmallsandotherpublicplaces.Whensomeonecomesinthedoor,itwillpolitelyhavea"welcome"sound,makingpeoplefeelwarm.Thisisanewtypeofvoicegreeting,volumeisverysmall,butthepriceisverylow,itcanautomaticallydetecttopeople,whenpeoplepassingby，itwillmakeaclearvoicesaid，"welcome"，whichisamagicalthing。thewindowofdetectionisverysmall,aslongastheotherobjectsopenabout8mm，theholecanworknormally.KeywordsElectronicvoiceguiding;recognition;electroniccomponents目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1探討背景 11.2國(guó)內(nèi)外探討狀況 1第2章本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳感器工作原理 32.1電子語(yǔ)音迎賓器的總體介紹 32.2電子語(yǔ)音迎賓器電路的分類 32.3電子語(yǔ)音迎賓器電路的設(shè)計(jì)思想 42.4選材 42.5光敏電阻的選擇及工作原理和參數(shù) 52.5本章小結(jié) 6第3章限制電路設(shè)計(jì) 73.1電路圖 73.2電路原理 73.4本章小結(jié) 8第4章測(cè)試系統(tǒng)硬件制作 94.1留意事項(xiàng) 94.2裝配 104.3本章小結(jié) 12結(jié)論 13第1章緒論1.1探討背景隨著人們生活水平的提高，人們的精神生活慢慢豐富，各大商場(chǎng)和酒店的迎賓裝置也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本課題探討利用電子技術(shù)的相關(guān)學(xué)問(wèn)，利用紅外探測(cè)頭、定時(shí)限制電路、迎客語(yǔ)音電路、降壓整流電路設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)潔的紅外探測(cè)迎賓裝置。本品為紅外線探測(cè)人體體溫，感應(yīng)靈敏度高，白天黑夜都可運(yùn)用，不須要外來(lái)燈光。紅外感應(yīng)迎賓裝置無(wú)需任何外部連線，外形為小巧便攜式設(shè)計(jì)，可放在任何地方。探測(cè)距離3-10米，探測(cè)角度水平約110度。紅外感應(yīng)迎賓裝置的側(cè)面有一個(gè)開(kāi)關(guān)，它有三個(gè)檔位，撥到下面為“你好，歡迎光臨！”語(yǔ)音門鈴迎賓器，撥到上面是做'叮咚聲"用，撥到中間位置為關(guān)閉狀態(tài)。在商場(chǎng)、超市、個(gè)體精品店、照相館、眼鏡店、玩具店等各種店面，客戶登門就致歡迎光臨，不僅禮貌，給人敬重感，主動(dòng)打招呼的熱忱感覺(jué)，而且給人以猛烈的新穎 心和趣味性，也使客戶感受到了店主的熱忱，有一種受到重視的感覺(jué)，瞬間輕松了氣氛。在家庭或辦公室作為感應(yīng)門鈴運(yùn)用，只要客人光臨，就會(huì)主動(dòng)跟您打招呼，活潑好玩。1.2國(guó)內(nèi)外探討狀況傳統(tǒng)的迎賓器都是利用超聲波限制的微波感應(yīng)模塊，該微波感應(yīng)器模塊是依據(jù)微波多普勒效應(yīng)原理（也就是雷達(dá)基本原理）制作成的。這種探測(cè)方式和其它探測(cè)方式相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)：非接觸探測(cè)，不受溫度、濕度、噪聲、氣流、塵埃、光線等影響，適合惡劣環(huán)境，抗射頻干擾實(shí)力強(qiáng)，輸出功率僅有5mW，對(duì)人體構(gòu)不成危害，安裝及接線簡(jiǎn)潔。這和市場(chǎng)上常見(jiàn)的簡(jiǎn)易型微波感應(yīng)限制器相比較，因?yàn)榻邮軐Ｓ玫奈⑻幚砑善?，不但檢測(cè)靈敏度度高[2]，探測(cè)范圍寬，而且工作特殊牢靠，誤報(bào)率極低，能在－25～＋45度的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。但它們都有電路困難，調(diào)試?yán)щy，制作成本高的缺點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代電子技術(shù)幾乎在各個(gè)領(lǐng)域受到青睞。近年來(lái)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家運(yùn)用電子技術(shù)研制出各類迎賓器，廣泛用于家庭，辦公室和工廠，成為有效的迎賓器件。我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，由于商品經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民生活日益改善，人們對(duì)于先進(jìn)的電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)迎賓的愛(ài)好和需求和日俱增，當(dāng)前市場(chǎng)上迫切須要一種適合我國(guó)國(guó)情，價(jià)格低廉，性能牢靠的迎賓裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、成本低廉、調(diào)整便利等特點(diǎn)。適合在家庭、賓館、商店、倉(cāng)庫(kù)、辦公室及其它機(jī)關(guān)部門等運(yùn)用的新穎 感應(yīng)迎賓器[3]?，F(xiàn)代的迎賓器在針孔效應(yīng)中得到啟發(fā)，利用人體移動(dòng)引起環(huán)境紅外線的微小變更限制語(yǔ)音電路發(fā)出“歡迎光臨！”的聲音，給人帶來(lái)親切感。這種迎賓器不僅小巧精致成本低，而且集成度也是特殊的高，制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為0.2～2m。為了對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片，這種濾波片除了允許某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射通過(guò)外，還能將燈光、陽(yáng)光和其它紅外輻射拒之門外，它已快速成為現(xiàn)代迎賓的主流?？傊?，將來(lái)幾年迎賓器的發(fā)展趨勢(shì)是：產(chǎn)品技術(shù)將在數(shù)字化、無(wú)線化、集成化的前提下力求突破。而在應(yīng)用市場(chǎng)上，它將朝更細(xì)化的方向前進(jìn)──針對(duì)不同市場(chǎng)，推出不同產(chǎn)品。以成長(zhǎng)最快的公共場(chǎng)合超市為例，已經(jīng)有專為超市設(shè)計(jì)的定向適合這種場(chǎng)合用的無(wú)線紅外迎賓系統(tǒng)。而除了商店，家庭，辦公室等，室外應(yīng)用更是具有廣袤的拓展空間。第2章本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳感器工作原理2.1電子語(yǔ)音迎賓器的總體介紹迎賓器的前身是電子防盜報(bào)警器；事先人們用它來(lái)防盜的，但后來(lái)因?yàn)殡娮臃辣I報(bào)警器發(fā)出的聲音是刺耳的報(bào)警聲，對(duì)進(jìn)店的顧客產(chǎn)生消極的影響，后來(lái)演化成比較悅耳的聲音，特殊是：叮咚聲，您好，歡迎光臨！音效特受用戶的青睞，顧客一進(jìn)門就報(bào)出歡迎語(yǔ)音，起到了禮貌問(wèn)候?，F(xiàn)在迎賓器已廣泛應(yīng)用到商業(yè)和公共場(chǎng)合中。在商店中從而做到提示店員有人進(jìn)店和迎賓的兩重作用。這是一種新型語(yǔ)音迎賓器，體積特殊小巧，而且價(jià)格特殊低廉，它能夠自動(dòng)檢測(cè)來(lái)人，當(dāng)人經(jīng)過(guò)迎賓器時(shí)自動(dòng)發(fā)出清晰嘹亮的“你好！歡迎光臨！”的中文女聲，特殊奇異。2.2電子語(yǔ)音迎賓器電路的分類電子語(yǔ)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更的光線，電路產(chǎn)生變更電流觸發(fā)電路，靈敏度跟物體反射率有關(guān)。注：光感迎賓器和環(huán)境光照度有關(guān)，黑暗狀況下不能正常運(yùn)用2：紅外感應(yīng)原理：迎賓器原理：紅外熱釋電傳感器，動(dòng)作方式：被動(dòng)式，本身不放射任何信號(hào)，故不產(chǎn)生有害電磁干擾，人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9~10--um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.2~20--um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7~10--um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸取，這樣便形成了一種特地用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。兩者比較：光感的價(jià)格便宜，但是誤報(bào)率高，因?yàn)閭鞲泻诵氖枪饷綦娮?，光敏電阻?duì)可見(jiàn)光大部分波長(zhǎng)都反應(yīng)變更，故光線變更可能會(huì)觸發(fā)迎賓器反應(yīng)，紅外感應(yīng)的相比光感的價(jià)格較高，優(yōu)點(diǎn)誤報(bào)極少，加上前面的菲涅爾透鏡窗口，從而將誤報(bào)率降至最低。但是紅外感應(yīng)的對(duì)環(huán)境溫度要求較高，特殊是溫度不能高于人體的溫度，溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)距離變近等。2.3電子語(yǔ)音迎賓器電路的設(shè)計(jì)思想首先有人經(jīng)過(guò)時(shí)，人的身影照應(yīng)到光敏電阻它的阻值發(fā)生變更，電源穩(wěn)壓電路的電流得到提高，經(jīng)過(guò) IC集成電路，由內(nèi)部運(yùn)算處理電路得到穩(wěn)定牢靠的電壓值來(lái)推斷出人的進(jìn)出，然后報(bào)告給語(yǔ)音功放電路，并發(fā)出聲音。人的身影經(jīng)過(guò)人的身影經(jīng)過(guò)光敏電阻感應(yīng)接收內(nèi)部運(yùn)算處理電路推斷人的進(jìn)出報(bào)告給語(yǔ)音電路圖2-1流程圖2.4選材電子迎賓器材料清單序號(hào)元件名稱規(guī)格數(shù)量檢測(cè)結(jié)果1電阻R347K12電阻R4100K13電阻R51M214光敏電阻RG115光敏電阻座黑色長(zhǎng)筒、黑色座2-6電容C110417電容C247uF/16V18三極管Q1C94519揚(yáng)聲器SP18Ω/0.25W1-10線路板封裝IC11-11鈕扣電池AG133-12電池簧片帶彈簧、銅片2-13連接線0．1*56-14安裝螺絲2-15外殼1-2.5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(jiǎn)潔、運(yùn)用便利,而且有較高的牢靠性,因此在自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)和限制系統(tǒng)中應(yīng)用特殊廣泛。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)性能變更的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng),如光敏電阻等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)生確定方向的電動(dòng)勢(shì)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(méi)有極性,純粹是一個(gè)電阻器件,運(yùn)用時(shí)既可加直流電壓,也可以加溝通電壓。無(wú)光照時(shí),光敏電阻值（暗電阻）很大,電路中電流（暗電流）很小。當(dāng)光敏電阻受到確定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí),它的阻值（亮電阻）急劇削減,電路中電流快速增大。一般希望暗電阻越大越好,亮電阻越小越好,此時(shí)間敏電阻的靈敏度高。實(shí)際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級(jí),亮電阻在幾千歐以下。圖4-1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,金屬電極和引出線端相連接,光敏電阻就通過(guò)引出線端接入電路。為了防止四周介質(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(zhǎng)范圍內(nèi)透射率最大。

圖2-2光敏電阻的結(jié)構(gòu)圖光敏電阻的主要參數(shù)（１）暗電阻光敏電阻在不受光時(shí)的阻值稱為暗電阻,此時(shí)流過(guò)的電流稱為暗電流。（２）亮電阻光敏電阻在受光照射時(shí)的電阻稱為亮電阻,此時(shí)流過(guò)的電流稱為亮電流。（３）光電流亮電流和暗電流之差稱為光電流。

光敏電阻的基本特性（1）伏安特性在確定照度下,流過(guò)光敏電阻的電流和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(duì)光敏靈敏度和入射波長(zhǎng)的關(guān)系稱為光譜特性,亦稱為光譜響應(yīng)。（3）溫度特性溫度變更影響光敏電阻的光譜響應(yīng),同時(shí),光敏電阻的靈敏度和暗電阻都要變更,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。2.5本章小結(jié)本章介紹了機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳感器工作原理及所需材料清單。第3章限制電路設(shè)計(jì)3.1電路圖用Protel軟件將電路圖畫出來(lái)，如圖3-1所示。圖3-1PROTEL電路圖3.2電路原理環(huán)境光線確定時(shí)，自動(dòng)處于低功耗守候狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境光線發(fā)生變更，并達(dá)到確定的變更速率時(shí)電路啟動(dòng)，觸發(fā)語(yǔ)音電路發(fā)出“你好！歡迎光臨！”的女聲，然后又自動(dòng)進(jìn)入低功耗守候狀態(tài)。光敏電阻裝入一根黑色的塑料管中，可以很好地避開(kāi)環(huán)境光線的干擾，并且保證只檢測(cè)正前方光線的變更，確保動(dòng)作靈敏牢靠。本制作接受電池供電，通電后系統(tǒng)進(jìn)入低功耗等待狀態(tài)。當(dāng)有人經(jīng)過(guò)感光器件時(shí)，由于人的身體會(huì)擋住光線，若原來(lái)有確定的光線照射在光敏電阻RG1上，則RG1表現(xiàn)出一個(gè)電阻值，當(dāng)人體擋住一部分照射于光敏電阻的光線時(shí)，光敏電阻接收到的光線強(qiáng)度發(fā)生變更，這個(gè)變更經(jīng)C2耦合，經(jīng)Q1等組成的高增益放大后，輸入IC1的反相輸入端，這個(gè)信號(hào)和同相輸入端輸入的信號(hào)在IC1內(nèi)部經(jīng)運(yùn)算放大處理后，形成一個(gè)限制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)IC1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(hào)，經(jīng)SP1完成電聲轉(zhuǎn)換，使人耳能聽(tīng)到這句問(wèn)候語(yǔ)。光敏電阻裝入一根黑色的塑料管中，可以很好地避開(kāi)環(huán)境光線的干擾，并且保證只檢測(cè)正前方光線的變更，確保動(dòng)作靈敏牢靠。3.4本章小結(jié)本章主要是通過(guò)PROTEL軟件進(jìn)行畫制電路圖，對(duì)迎賓的電路部分進(jìn)行了解。在弄清電路這一難關(guān)后就可以很好的進(jìn)行下一步對(duì)迎賓器的組裝工作了。同時(shí)本章的留意事項(xiàng)尤為重要，要保證對(duì)于電子元件的熟知。第4章測(cè)試系統(tǒng)硬件制作4.1留意事項(xiàng)①光敏電阻的安裝。本制作中，為了感應(yīng)的效果較好，對(duì)光敏電阻實(shí)行了吸光處理，即用了一只黑色的圓筒將光敏電阻安裝在里面，這樣可以更好的接收到感應(yīng)信號(hào)。圖4-1圖4-2光敏電阻兩個(gè)引腳從安裝座的兩個(gè)孔穿過(guò)后，折彎繞在安裝座的兩個(gè)小耳朵上，然后將感光筒套在安裝座上，而光敏電阻的兩個(gè)引線則從反面折彎的地方焊出。光敏電阻的兩根引線干脆焊于線路板上。電容的安裝由于這個(gè)感應(yīng)式迎賓器比較小巧，因此對(duì)元器件的安裝應(yīng)較為緊湊，特殊是電容C2和三極管，由于尺寸相對(duì)較大，焊接時(shí)應(yīng)考慮平放后安裝。③引線的安裝本制作中，喇叭、光敏電阻及電池和線路板的連接都是通過(guò)引線完成的，由于喇叭和光敏電阻在安裝時(shí)，沒(méi)有極性之分，因此兩根線無(wú)所謂方向，但是和電池的連接，必需留意極性，否則長(zhǎng)時(shí)間反裝的話，簡(jiǎn)潔損壞集成電路。電池的安裝方法見(jiàn)下圖，AG13鈕扣電池中間突起的為“負(fù)”極，平面的為“正”極，這個(gè)在電池上也有標(biāo)明，正極標(biāo)有一個(gè)“+”符號(hào)的。按下圖所示的安裝方法，帶彈簧的舌片應(yīng)接正極，在引線