拟声拟形电子玩具电路设计欢迎访问长沙师范学校

第五章拟声拟形电子玩具电路设计第一、二节电子拟声原理、语言处理器

5.1电子拟声原理拟声电子玩具是用电子技术实现对声音模拟的一类玩具。我们在这一章里主要讲述用电子方法来实现对某些物体发出的音响（例如枪声、炮声等）、动物的鸣叫（如鸟、狗等的叫声），以及人类的语言、歌声的模拟的内容。关于模拟方法，最早是利用振荡器，随着微电子技术的发展，出现了音乐卡与语言处理器等高级语音模拟器。拟形玩具可以用机械、电气与电子等方法来实现。本章仅限于用电子方法实现的拟形玩具。拟形不单是外形上的模拟，还包括内在的含义。例如，对一只玩具狗来说，它不但具有狗的外形，还能模拟出够的动作与习性。拟声拟形电子玩具，就是用电子的方法对响声、动作、习性进行模拟的一类玩具。这类玩具可以做到声音逼真、动作形象，甚至可以以假乱真，有时也将这类玩具称作活玩具。用电子方法模拟声音，可以用各种电路来实现。下面我们分别分析这些电路的工作原理。一、音频间歇振荡器当模拟断续的叫声，例如鸟叫、枪声时，通常采用音频间歇振荡器。最常用的两种电路如图5-1所示，（a)图所示的音频间歇振荡器的音频振荡部分分析图5-1（b）互补音频振荡器的工作原理请。二、采用单结管的音频间歇震荡器。采用单结晶体积管实现音频间歇震荡的电路原理图如图4-2所示（分析）。三、模拟音响集成电路模拟音响集成电路均属于大规模集成电路，内部电路较复杂，包括震荡器、控制器、选择器、地址器、只读存储器与音阶发生器等。参见电路的型号与性（如表5-3所示）。1、举例说明KD-9300的接线图模拟音响集成电路。分析(a)KD-9300接线图(b)磁控开关转换电路(c)定时触发发音电路(d)周期放音电路(e)光、热控放音电路(f)触摸控制与声控放音电路。2、举例说明KD-9561的接线图分析(a)应用实例(b)印刷电路板接线图3、举例说明KD-9562模拟音响集成电路接线图。k为选声开关，共八档，分别发出手枪、步枪、机枪、炮弹、警车、救护车等八声模拟声。5．2语言处理器随着数字化语言处理与合成技术的法发展，出现了能对语言信号进行记录和再生的新语言处理集成电路。它可以按着用户的意图存入和放出语音信号，这无疑大大增加了电子玩具的趣味性。一、UM5101语言处理器了解图5-6（a）的引脚排列图及图5-6（b）为UM5101的内部功能方框图。UM5101有两种工作模式，即“自动录放模式”和“手动录放模式”。分析图5-8为UM5101的典型应用电路，（a）图为UM5101与存储器4164的BUS接线（b）图为应用电路。二、T6668语言处理器与UM5101相比，T6668的外存容量增至1M位，并有完善的手控逻辑与计算机驱动接口。介绍图5-9为T6668外形引脚排列与内部功能框图。分析图5-10为T6668典型的录放电路及电路的操作过程。第三节拟声电子玩具本节将结合实例分析拟声电子玩具的工作原理。一、对唱的电子鸟功能概述：模拟的鸟叫犹如两只鸟对唱，显得更加活波欢快、优美动听。分析图5—1对唱电子鸟的电路原理图。二、金鸡报晓功能概述：金鸡报晓玩具采用了专用鸡叫模拟音响集成电路KD—5609s，它内存三声公鸡啼叫声，电路被一次触发，就能输出三声公鸡叫声。分析图5-2电路的工作原理。将装配好的机芯，安装在一个雄鸡的模型内，在合适的地方开个透光孔，以光敏电阻R。晚上临睡时，合上开关，第二天清晨，r受到光照而触发电路，公鸡唤你起床。三、洒水车音响模拟器功能概述：洒水车在行驶中，会不断发出||13|53||的鸣声，向大家达招呼，示意大家让开。分析图5-3的电子装置原理图。四、报晓声控狗功能概述：玩具狗采用了模拟音响集成电路KD-9300与KD-5608。在光控情况下，能演奏一首“天仙配”主题曲；在声控情况下，能发出“汪汪”的狗叫声。分析图5-4电路所示原理图。五、智能玩具狗功能概述：当用肉骨头喂狗时，小狗马上兴奋地亮气眼睛，同时唱起动听的歌曲。如果用肉骨头喂狗的同时，用一盏60W的白炽灯照射它的头部，那么，每次喂狗以后，玩具狗就能形成条件反射。也就是说，此时不用肉骨头喂，只用灯光照射一下狗的头部，玩具狗照旧会兴奋地亮起眼睛，唱起动听的歌曲。但是，如果三番五次的欺骗它，它就不会在理你了。如果再喂它肉骨头，它还会一如既往地高兴为你献歌。这种玩具狗具有记忆与判断能力，故称作智能玩具狗。分析图5-6所示电路的工作原理。图4-2采用单结管的音频间歇震荡器六、声光枪与双心靶功能概述：声光枪可以连续发出闪光及交替发出机枪点射声与步枪射击声.若枪的闪光对准双心靶的靶心“1”,双心靶立即发出闪光和消防车声,表示有了火情.如果在10S内,枪的闪光对准了靶心“2”,消防车声和亮光将全部小时,并演奏一首“军港的夜”歌曲,表示火情消灭,获得胜利.如果在0S内对不准靶心“2”,等到10S时,消防车和亮光在自动消灭;如果此时闪光对准靶心“2”,将不起任何反应.1、声光枪分析5-21声光枪的电路原理图。2、双心靶分析5-23为双心靶的电路原理图。七、电子摇马功能概述：这种摇马与普通摇马不一样，在摇动时，马的双眼不仅闪烁发光，而且还能发出真的马蹄声与马的嘶叫声，故称作电子摇马。分析图5-25电子摇马的电路工作原理图。第四、、五节节拟拟形形电子子玩具具、拟拟声拟拟形电电子玩玩具5.4拟形形电子子玩具具举例说说明用用电子子方法法如何何实现现拟形形玩具具。1、吹吹电蜡蜡烛功能概概述：：氖灯灯的闪闪光形形如蜡蜡烛，，被吹吹得忽忽明忽忽暗，，恰如如真蜡蜡烛被被风吹吹动，，情景景动人人。分析图图5-26电路路的工工作原原理。。BG1、BG2构成成直接接耦合合放大大器，，BG3为为一反反器，，BG4、、BG5构构成射射极耦耦合单单稳态态触发发器，，BG4截截止，，BG5饱饱和为为稳态态，这这时继继电吸吸合，，充当当蜡烛烛的氖氖灯点点亮。。当游戏戏者对对着话话筒吹吹时，，被吹吹动的的空气气由话话筒转转化为为一电电脉冲冲信号号，经经BG1、、BG2放放大后后由C5、、D1耦合合到BG3的基基极，，倒相相放大大后成成为一一负脉脉冲加加到BG4的基基极，，使单单稳态态触发发器翻翻转进进入暂暂态，，即BG4饱和和、BG5截止止，继继电器器J释释放，，切断断氖灯灯的供供电电电源，，氖灯灯熄灭灭，即即蜡烛烛被吹吹灭。。暂态态时间间T=0.7C7R11，约约为1.5～2s，，暂态态时间间过后后，单单稳态态又恢恢复到到稳态态，继继电器器吸合合、氖氖灯点点亮，，即蜡蜡烛复复明。。氖灯的的闪光光形如如蜡烛烛，被被吹得得忽明明忽暗暗，恰恰如真真蜡烛烛被风风吹动动，情情景动动人。。氖灯灯可用用日光光灯启启辉器器中的的氖泡泡。2、电电子萤萤火虫虫功能概概述：：萤火火虫沿沿着绳绳索滑滑这样样，在在黑暗暗中看看去，，犹如如萤火火虫边边飞行行、边边闪光光。分析图图5-27电路路的工工作原原理。。考虑到到晶体体管BG的的集电电结电电容CC的的作用用，BG与与变压压器T的初初级线线圈构构成电电感三三点式式振荡荡器；；变压压器B的次次级的的匝数数很多多，以以便得得到较较高的的电压压去启启动氖氖泡NL1、NL2。变变压器器B的的次级级电压压经二二级管管D、、电容容C2整流流滤波波，在在点A得到到数值值较大大的直直流负负电压压UA，该该电压压同时时加在在氖泡泡NL1、、NL2所所在的的两个个支路路上；；由于于R3＜R2,所以以NL2先先导通通发光光,与与此同同时,电压压UA通过过NL2、、R2对C3充充电,随着着对C3的的充电电,电电容C3上上的电电压将将使NL2熄灭灭,NL1导通通,这这时电电压UA通通过NL1、对对C3反向向充电电(相相当于于放电电),又使使NL1熄熄灭,NL2导导通发发光,于是是NL1、、NL2交交换地地点亮亮发光光,在在黑暗暗中酷酷似萤萤火虫虫。将上述述电路路做成成的机机芯装装入在在电子子萤火火虫的的模型型内，，然后后使萤萤火虫虫沿着着绳索索滑这这样，，在黑黑暗中中看去去，犹犹如萤萤火虫虫边飞飞行、、边闪闪光。。5.5拟声声拟形形电子子玩具具以“能能动会会叫的的电子子鸟””为例例进行行分析析。分析玩玩具的的电路路原理理（如如图5-28所所示））。BG2、BG3组成成互补补型音音频振振荡器器，调调节C3，，使其其产生生约1000Hz的的音频频振荡荡信号号；R3、、L3与C2构构成间间歇振振荡电电路，，适当当选取取L3、使使间歇歇振荡荡频率率为3～10Hz，，这部部分电电路是是模拟拟鸟叫叫的电电路，，当转转换K1时时，可可以得得到三三种不不同频频率的的鸟叫叫声。。BG1、、L1、L2为为模拟拟鸟叫叫的电电路。。其工工作原原理可可同时时对照照图4-29进进行说说明，，（a）图图中的的鸟架架可在在基座座上前前后摆摆动，，鸟架架的横横梁上上安放放一只只鸟的的模型型,鸟鸟架的的底部部粘结结一块块永久久磁钢钢,基基座盒盒内放放有线线圈L1.L2,永永久磁磁钢与与线圈圈的相相对应应位置置如图图4-29(b).所示示.要要注意意线圈圈安放放的方方向,应使使上推推鸟架架时,L1产生生的感感应电电动势势为BG1的正正偏置置,且且使L2形形成与与永久久磁钢钢相排排斥的的磁极极.当用手手上推推鸟架架时,鸟架架向前前(或或向后后)摆摆动,由于于L1切割割磁力力线(即磁磁通减减少)而产产生感感应电电动势势,致致使BG1有基基极电电流产产生,经BG1放大大输出出的集集电极极电流流,在在线圈圈L2上形形成与与永久久磁钢钢相排排斥的的磁极极,于于是推推斥鸟鸟架向向高出出摆动动,随随着位位置的的上升升,切切割的的磁力力线不不断减减少,斥力力减弱弱,最最后达达到最最高点点,然然后靠靠重力力作用用落下下,达达到最最地点点.在在下落落上午午过程程中,虽然然也切切割磁磁力线线,但但这时时磁通通是增增加的的,因因此,与上上推时时产生生的感感应电电动势势的方方向相相反,相当当于BG1的发发射结结加反反偏,BG1截截止没没有集集电极极电流流输出出,即即L2对永永久磁磁钢不不产生生作用用.达达到最最低点点以后后,鸟鸟架靠靠惯性性上摆摆,于于是发发生与与上推推时一一样的