【大學(xué)】 擬聲擬形電子玩具電路設(shè)計(jì)

第五章擬聲擬形電子玩具電路設(shè)計(jì)第一、二節(jié)電子擬聲原理、語(yǔ)言處理器

5.1電子擬聲原理擬聲電子玩具是用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音模擬的一類玩具。我們?cè)谶@一章里主要講述用電子方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物體發(fā)出的音響（例如槍聲、炮聲等）、動(dòng)物的鳴叫（如鳥、狗等的叫聲），以及人類的語(yǔ)言、歌聲的模擬的內(nèi)容。關(guān)于模擬方法，最早是利用振蕩器，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了音樂卡與語(yǔ)言處理器等高級(jí)語(yǔ)音模擬器。編輯ppt擬形玩具可以用機(jī)械、電氣與電子等方法來實(shí)現(xiàn)。本章僅限于用電子方法實(shí)現(xiàn)的擬形玩具。擬形不單是外形上的模擬，還包括內(nèi)在的含義。例如，對(duì)一只玩具狗來說，它不但具有狗的外形，還能模擬出夠的動(dòng)作與習(xí)性。擬聲擬形電子玩具，就是用電子的方法對(duì)響聲、動(dòng)作、習(xí)性進(jìn)行模擬的一類玩具。這類玩具可以做到聲音逼真、動(dòng)作形象，甚至可以以假亂真，有時(shí)也將這類玩具稱作活玩具。編輯ppt用電子方法模擬聲音，可以用各種電路來實(shí)現(xiàn)。下面我們分別分析這些電路的工作原理。一、音頻間歇振蕩器當(dāng)模擬斷續(xù)的叫聲，例如鳥叫、槍聲時(shí)，通常采用音頻間歇振蕩器。最常用的兩種電路如圖5-1所示，（a)圖所示的音頻間歇振蕩器的音頻振蕩部分分析圖5-1（b）互補(bǔ)音頻振蕩器的工作原理請(qǐng)。二、采用單結(jié)管的音頻間歇震蕩器。采用單結(jié)晶體積管實(shí)現(xiàn)音頻間歇震蕩的電路原理圖如圖4-2所示（分析）。編輯ppt三、模擬音響集成電路模擬音響集成電路均屬于大規(guī)模集成電路，內(nèi)部電路較復(fù)雜，包括震蕩器、控制器、選擇器、地址器、只讀存儲(chǔ)器與音階發(fā)生器等。參見電路的型號(hào)與性（如表5-3所示）。1、舉例說明KD-9300的接線圖模擬音響集成電路。分析(a)KD-9300接線圖(b)磁控開關(guān)轉(zhuǎn)換電路(c)定時(shí)觸發(fā)發(fā)音電路(d)周期放音電路(e)光、熱控放音電路(f)觸摸控制與聲控放音電路。2、舉例說明KD-9561的接線圖分析(a)應(yīng)用實(shí)例(b)印刷電路板接線圖3、舉例說明KD-9562模擬音響集成電路接線圖。k為選聲開關(guān)，共八檔，分別發(fā)出手槍、步槍、機(jī)槍、炮彈、警車、救護(hù)車等八聲模擬聲。編輯ppt5．2語(yǔ)言處理器隨著數(shù)字化語(yǔ)言處理與合成技術(shù)的法發(fā)展，出現(xiàn)了能對(duì)語(yǔ)言信號(hào)進(jìn)行記錄和再生的新語(yǔ)言處理集成電路。它可以按著用戶的意圖存入和放出語(yǔ)音信號(hào)，這無疑大大增加了電子玩具的趣味性。一、UM5101語(yǔ)言處理器了解圖5-6（a）的引腳排列圖及圖5-6（b）為UM5101的內(nèi)部功能方框圖。

UM5101有兩種工作模式，即“自動(dòng)錄放模式”和“手動(dòng)錄放模式”。分析圖5-8為UM5101的典型應(yīng)用電路，（a）圖為UM5101與存儲(chǔ)器4164的BUS接線（b）圖為應(yīng)用電路。二、T6668語(yǔ)言處理器與UM5101相比，T6668的外存容量增至1M位，并有完善的手控邏輯與計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)接口。介紹圖5-9為T6668外形引腳排列與內(nèi)部功能框圖。分析圖5-10為T6668典型的錄放電路及電路的操作過程。編輯ppt第三節(jié)擬聲電子玩具本節(jié)將結(jié)合實(shí)例分析擬聲電子玩具的工作原理。一、對(duì)唱的電子鳥功能概述：模擬的鳥叫猶如兩只鳥對(duì)唱，顯得更加活波歡快、優(yōu)美動(dòng)聽。分析圖5—1對(duì)唱電子鳥的電路原理圖。二、金雞報(bào)曉功能概述：金雞報(bào)曉玩具采用了專用雞叫模擬音響集成電路KD—5609s，它內(nèi)存三聲公雞啼叫聲，電路被一次觸發(fā)，就能輸出三聲公雞叫聲。分析圖5-2電路的工作原理。將裝配好的機(jī)芯，安裝在一個(gè)雄雞的模型內(nèi)，在合適的地方開個(gè)透光孔，以光敏電阻R。晚上臨睡時(shí)，合上開關(guān)，第二天清晨，r受到光照而觸發(fā)電路，公雞喚你起床。編輯ppt三、灑水車音響模擬器功能概述：灑水車在行駛中，會(huì)不斷發(fā)出||13|53||的鳴聲，向大家達(dá)招呼，示意大家讓開。分析圖5-3的電子裝置原理圖。四、報(bào)曉聲控狗功能概述：玩具狗采用了模擬音響集成電路KD-9300與KD-5608。在光控情況下，能演奏一首“天仙配”主題曲；在聲控情況下，能發(fā)出“汪汪”的狗叫聲。分析圖5-4電路所示原理圖。編輯ppt五、智能玩具狗功能概述：當(dāng)用肉骨頭喂狗時(shí)，小狗馬上興奮地亮氣眼睛，同時(shí)唱起動(dòng)聽的歌曲。如果用肉骨頭喂狗的同時(shí)，用一盞60W的白熾燈照射它的頭部，那么，每次喂狗以后，玩具狗就能形成條件反射。也就是說，此時(shí)不用肉骨頭喂，只用燈光照射一下狗的頭部，玩具狗照舊會(huì)興奮地亮起眼睛，唱起動(dòng)聽的歌曲。但是，如果三番五次的欺騙它，它就不會(huì)在理你了。如果再喂它肉骨頭，它還會(huì)一如既往地高興為你獻(xiàn)歌。這種玩具狗具有記憶與判斷能力，故稱作智能玩具狗。分析圖5-6所示電路的工作原理。圖4-2采用單結(jié)管的音頻間歇震蕩器編輯ppt六、聲光槍與雙心靶功能概述：聲光槍可以連續(xù)發(fā)出閃光及交替發(fā)出機(jī)槍點(diǎn)射聲與步槍射擊聲.若槍的閃光對(duì)準(zhǔn)雙心靶的靶心“1”,雙心靶立即發(fā)出閃光和消防車聲,表示有了火情.如果在10S內(nèi),槍的閃光對(duì)準(zhǔn)了靶心“2”,消防車聲和亮光將全部小時(shí),并演奏一首“軍港的夜”歌曲,表示火情消滅,獲得勝利.如果在0S內(nèi)對(duì)不準(zhǔn)靶心“2”,等到10S時(shí),消防車和亮光在自動(dòng)消滅;如果此時(shí)閃光對(duì)準(zhǔn)靶心“2”,將不起任何反應(yīng).1、聲光槍分析5-21聲光槍的電路原理圖。2、雙心靶分析5-23為雙心靶的電路原理圖。編輯ppt七、電子搖馬功能概述：這種搖馬與普通搖馬不一樣，在搖動(dòng)時(shí)，馬的雙眼不僅閃爍發(fā)光，而且還能發(fā)出真的馬蹄聲與馬的嘶叫聲，故稱作電子搖馬。分析圖5-25電子搖馬的電路工作原理圖。編輯ppt第四、五節(jié)擬形電子玩具、擬聲擬形電子玩具5.4擬形電子玩具舉例說明用電子方法如何實(shí)現(xiàn)擬形玩具。

1、吹電蠟燭功能概述：氖燈的閃光形如蠟燭，被吹得忽明忽暗，恰如真蠟燭被風(fēng)吹動(dòng)，情景動(dòng)人。分析圖5-26電路的工作原理。BG1、BG2構(gòu)成直接耦合放大器，BG3為一反器，BG4、BG5構(gòu)成射極耦合單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，BG4截止，BG5飽和為穩(wěn)態(tài)，這時(shí)繼電吸合，充當(dāng)蠟燭的氖燈點(diǎn)亮。當(dāng)游戲者對(duì)著話筒吹時(shí)，被吹動(dòng)的空氣由話筒轉(zhuǎn)化為一電脈沖信號(hào)，經(jīng)BG1、BG2放大后由C5、D1耦合到BG3的基極，倒相放大后成為一負(fù)脈沖加到BG4的基極，使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)進(jìn)入暫態(tài)，即BG4飽和、BG5截止，繼電器J釋放，切斷氖燈的供電電源，氖燈熄滅，即蠟燭被吹滅。暫態(tài)時(shí)間T=0.7C7R11，約為1.5～2s，暫態(tài)時(shí)間過后，單穩(wěn)態(tài)又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，繼電器吸合、氖燈點(diǎn)亮，即蠟燭復(fù)明。氖燈的閃光形如蠟燭，被吹得忽明忽暗，恰如真蠟燭被風(fēng)吹動(dòng)，情景動(dòng)人。氖燈可用日光燈啟輝器中的氖泡。編輯ppt2、電子螢火蟲功能概述：螢火蟲沿著繩索滑這樣，在黑暗中看去，猶如螢火蟲邊飛行、邊閃光。分析圖5-27電路的工作原理。考慮到晶體管BG的集電結(jié)電容CC的作用，BG與變壓器T的初級(jí)線圈構(gòu)成電感三點(diǎn)式振蕩器；變壓器B的次級(jí)的匝數(shù)很多，以便得到較高的電壓去啟動(dòng)氖泡NL1、NL2。變壓器B的次級(jí)電壓經(jīng)二級(jí)管D、電容C2整流濾波，在點(diǎn)A得到數(shù)值較大的直流負(fù)電壓UA，該電壓同時(shí)加在氖泡NL1、NL2所在的兩個(gè)支路上；由于R3＜R2,所以NL2先導(dǎo)通發(fā)光,與此同時(shí),電壓UA通過NL2、R2對(duì)C3充電,隨著對(duì)C3的充電,電容C3上的電壓將使NL2熄滅,NL1導(dǎo)通,這時(shí)電壓UA通過NL1、對(duì)C3反向充電(相當(dāng)于放電),又使NL1熄滅,NL2導(dǎo)通發(fā)光,于是NL1、NL2交換地點(diǎn)亮發(fā)光,在黑暗中酷似螢火蟲。將上述電路做成的機(jī)芯裝入在電子螢火蟲的模型內(nèi)，然后使螢火蟲沿著繩索滑這樣，在黑暗中看去，猶如螢火蟲邊飛行、邊閃光。編輯ppt5.5擬聲擬形電子玩具以“能動(dòng)會(huì)叫的電子鳥”為例進(jìn)行分析。分析玩具的電路原理（如圖5-28所示）。BG2、BG3組成互補(bǔ)型音頻振蕩器，調(diào)節(jié)C3，使其產(chǎn)生約1000Hz的音頻振蕩信號(hào)；R3、L3與C2構(gòu)成間歇振蕩電路，適當(dāng)選取L3、使間歇振蕩頻率為3～10Hz，這部分電路是模擬鳥叫的電路，當(dāng)轉(zhuǎn)換K1時(shí)，可以得到三種不同頻率的鳥叫聲。BG1、L1、L2為模擬鳥叫的電路。其工作原理可同時(shí)對(duì)照?qǐng)D4-29進(jìn)行說明，（a）圖中的鳥架可在基座上前后擺動(dòng)，鳥架的橫梁上安放一只鳥的模型,鳥架的底部粘結(jié)一塊永久磁鋼,基座盒內(nèi)放有線圈L1.L2,永久磁鋼與線圈的相對(duì)應(yīng)位置如圖4-29(b).所示.要注意線圈安放的方向,應(yīng)使上推鳥架時(shí),L1產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BG1的正偏置,且使L2形成與永久磁鋼相排斥的磁極.編輯ppt當(dāng)用手上推鳥架時(shí),鳥架向前(或向后)擺動(dòng),由于L1切割磁力線(即磁通減少)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),致使BG1有基極電流產(chǎn)生,經(jīng)BG1放大輸出的集電極電流,在線圈L2上形成與永久磁鋼相排斥的磁極,于是推斥鳥架向高出擺動(dòng),隨著位置的上升,切割的磁力線不斷減少,斥力減弱,最后達(dá)到最高點(diǎn),然后靠重力作用落下,達(dá)到最地點(diǎn).在下落上午過程中,雖然也切割磁力線,但這時(shí)磁通是增加的,因此,與上推時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向相反,相當(dāng)于BG1的發(fā)射結(jié)加反偏,BG1截止沒有集電極電流輸出,即L2對(duì)永久磁鋼不產(chǎn)生作用.達(dá)到最低點(diǎn)以后,鳥架靠慣性上擺,于是發(fā)生與上推時(shí)一樣的過程.這樣,鳥架就形成了周期性的擺動(dòng),好象小鳥早不停地跳動(dòng)。編輯pptBG1選用3AX21B,要求β≧100;BG2選用3DG