电子语音迎宾器设计与制作

1、电子语音迎宾器设计与制作 毕 业 论 文 电子语音迎宾器设计与制作本文介绍一种具有简单识别来人功能的电子语音迎宾器适合在宾馆商场等公共场所的门前安装使用当有人进门时它会礼貌地发出欢迎光临声使人倍感亲切本文还介绍了一些主要电子元器件的功能和应用范围这是一种新型语音迎宾器体积非常小巧而且价格非常低廉它能够自动检测来人当人经过迎宾器时自发出清晰响亮的你好欢迎光临的中文女声非常神奇检测人的窗口很小只要在其他物体上开8毫米左右的孔伸出检测孔就能正常工作所以本产品可以方便地和其他产品组合例如装入长毛绒玩具中形成一个看到人就会说话的玩具检测窗口很隐蔽不像红外透镜微波传感器的天线一样引人注意我们的产品可以让来

2、人很难发现机关增加趣味感或者防破坏产品价格非常低廉便于普及和大量生产我们的产品的语音内容是固定不变的无法定做或者更改内容当然如果换成可录放语音电路或者和其他电路组合可以实现其他用途关键词光敏电阻电子语音集成电路2目录3前言3第一章 电子语音迎宾器电路的总体设计411 电子语音迎宾器的总体介绍412 电子语音迎宾器电路的分类513电子语音迎宾器电路的设计思想6第二章 电子语音迎宾器电路工作原理及条件621电路的工作原理622感应开关语音迎宾器的电路和工作条件7第三章 电子语音迎宾器电路的硬件选择831 光敏电阻的选择及工作原理和参数832三极管Q1和Q2的选择和在电路中的工作要求1133 TQ3

3、3F在电路中的应用14331 引脚功能描述1434 其他元器件的选择16第四章 电子语音迎宾器电路的安装与调试1641本设计的优点及创新之处1742 本设计可改进的方面17第五章 总结17致谢18参考文献18参考文献19 前言在竞争日益激烈的今天各行各业为提高竞争力纷纷推出了各种新奇的事物来吸引消费者经过长时间的市场调研发现各种商场宾馆舞厅等场所门口都站有一排或两排的迎宾小姐这种迎宾方式不仅耗费了大量的物力资源而且由于现在人力成本的不断增加就大大增加了企业的生产成本此外还会由于服务人员长时间从事单调重复的工作造成对工作热情的锐减从而影响服务质量针对这一现象我们决定开发设计电子迎宾系统虽然现在市

4、场上有出现了不少电子迎宾器但是有些产品没有进出别功能人性化程度比较低不能全方位的体现人的服务特点市场上至今还未出现这种比较完善的电子迎宾系统相比之下这套电子迎宾系统体现出强大的优越性不但成本低廉而且工作性能稳定还能为消费者提供感官上的人性化服务伴随着电子技术与数字化技术的发展开发出一种服务质量好经济实用的控制系统成为诸多工程技术人员的追求而电子迎宾系统不仅便于统一管理而且能减少人力资源还对环境改善提高经济效益都有着显著地效果为此我们决定设计着中国新型的电子迎宾器来代替人力该电子迎宾装置是以激光为传感源配合语音电路组装而成能随时任意改变语音电路中的录音以满足不同场所的不同使用效果该电子迎宾系统的

5、开发设计符合社会经济发展的必然趋势在投放市场时一定能得到广泛应用并且具有广阔的市场前景第一章 电子语音迎宾器电路的总体设计11 电子语音迎宾器的总体介绍迎宾器的前身是电子防盗报警器事先人们用它来防盗的但后来因为电子防盗报警器发出的声音是刺耳的报警声对进店的顾客产生消极的影响后来演变成比较悦耳的声音特别是叮咚声您好欢迎光临音效特受用户的青睐顾客一进门就报出欢迎语音起到了礼貌问候从而做到提醒店员有人进店和迎宾的两重作用这是一种新型语音迎宾器体积非常小巧而且价格非常低廉它能够自动检测来人当人经过迎宾器时自动发出清晰响亮的你好欢迎光临的中文女声非常神奇12 电子语音迎宾器电路的分类感应门铃有2种光感和

6、红外感应1光感原理光感迎宾器是利用人体反射光线光敏电阻得到足够大变化的光线电路产生变化电流触发电路灵敏度跟物体反射率有关注光感迎宾器与环境光照度有关黑暗情况下不能正常使用2红外感应原理迎宾器原理红外热释电传感器动作方式被动式本身不发射任何信号故不产生有害电磁干扰人体辐射的红外线中心波长为910-um而探测元件的波长灵敏度在0220-um范围内几乎稳定不变在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口这个滤光片可通过光的波长范围为710-um正好适合于人体红外辐射的探测而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器两者比较光感的价格便宜但是误报率高因为传感核心是

7、光敏电阻光敏电阻对可见光大部分波长都反应变化故光线变化可能会触发迎宾器反应红外感应的相比光感的价格较高优点误报极少加上前面的菲涅尔透镜窗口从而将误报率降至最低但是红外感应的对环境温度要求较高特别是温度不能高于人体的温度温度过高会产生感应距离变近第二章 电子语音迎宾器电路工作原理及条件21电路的工作原理电路原理介绍 利用人走过迎宾器时会产生一个阴影的特点通过光敏电阻对光线变化信号的接收作为本制作的传感器制作采用电池供电通电后系统进入等待状态当有人经过感光器件时由于人的身体会挡住光线若原来有一定的光线照射在光敏电阻R光上则R光表现出一个电阻值当人体挡住一部分照射于光敏电阻的光线时光敏电阻接收到的光

8、线强度发生变化这个变化经C2耦合经Q1等组成的高增益放大后输入IC的反相输入端这个信号与同相输入端输入的信号在IC内部经运算放大处理后形成一个控制信号驱动IC内部的音频发生电路工作产生您好欢迎光临的音频信号使人耳能听到这句问候语在黑暗环境里它的电阻值很高当受到光照时只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带并在价带中产生一个带正电荷的空穴这种由光照产生的电子空穴对增加了半导体材料中载流子的数目使其电阻率变小从而造成光敏电阻阻值下降光照愈强阻值愈低入射光消失后由光子激发产生的电子空穴对将逐渐复合光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值光敏电阻的主要参数有亮电阻暗电阻

9、光电特性 光谱特性频率特性温度特性在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压其中便有电流通过受到适当波长的光线照射时电流就会随光强的增加而变大从而实现光电转换没有极性纯粹是个电阻期间使用时可加直流也可以加交流22感应开关语音迎宾器的电路和工作条件 由图可知电流有两个通路一条是由电源负极到R3经光敏电阻到电源负极电解电容C3主要作用为滤波C2主要作用是耦合另一条是由电源经R2 R1从三极管到芯片的输入端会有一个控制信号本设计所做的感应开关在应用中共有两个现象发生一个是无人时一个是来人时的两种电路控制信号在正常工作状态时无人经过时光敏电阻阻值大电流小在电流的另一条通路三极管基本处于截止状态不会给芯片TQ

10、33F输送电压芯片得不到语音电路的控制信号扬声器不会发出声音在有人经过时光敏电阻感应到光的变化它的阻值会由大变小电流增大电流由R1 R2耦合电容C2输送到三极管Q2的基极再由集电极到三极管Q1的基极发射极会给芯片输入端4脚输送一个电压芯片得到一个控制信号这个信号内部经运算放大处理后形成一个控制信号驱动内部的音频发生电路工作产生您好欢迎光临的音频信号使人耳能听到这句问候语IC 1脚为英文问候语 若产生英文发音连接1脚电路如图所示工作条件1单极性设计同普通墙壁开关 二线接驳 可接各类阻性负载 无需任何配件 2全自动感应人来开关立即接通人离开后延时自动关闭 3无触点电子开关接通负载的瞬间无大的冲击电

11、流延长负载使用寿命 4自动测光光线强时不感应 出厂设置 带感光调节 也可调节在任意光线下感应或全天侯感应 5自动随机延时 可连续延时方式 人在感应范围活动开关始终接通直到人离开后才自动关闭 可选不连续延时方式 6延时时间可调16秒-350秒 范围零点几秒至30分钟 工作电压AC180V-250V 5060Hz 负载特性阻性负载白炽灯排气扇等 负载功率25W-200W 接线方式单极性供电 二线接驳 自身功耗 05W 感应范围140度圆锥角5-8米以内 延时时间16秒-350秒 可调 感 光 度5LUX-500LUX 可调 工作温度-20-50 第三章 电子语音迎宾器电路的元器件选择31 光敏电阻

12、的选择及工作原理和参数光电器件是将光能转换为电能的一种传感器件 它是构成光电式传感器最主要的部件 光电器件响应快结构简单 使用方便 而且有较高的可靠性 因此在自动检测计算机和控制系统中应用非常广泛 光电器件工作的物理基础是光电效应 在光线作用下 物体的电导性能改变的现象称为内光电效应 如光敏电阻等就属于这类光电器件在光线作用下 能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应 如光电管光电倍增管就属于这类光电器件在光线作用下 能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应 如光电管光电倍增管就属于这类光电器件在光线作用下 能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应 即阻挡层光电效应 如光电池 光敏晶

13、体管等就属于这类光电器件光敏电阻的结构与工作原理 光敏电阻又称光导管 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件 光敏电阻没有极性 纯粹是一个电阻器件 使用时既可加直流电压 也可以加交流电压无光照时 光敏电阻值暗电阻很大 电路中电流暗电流很小 当光敏电阻受到一定波长范围的光照时 它的阻值亮电阻急剧减少 电路中电流迅速增大 一般希望暗电阻越大越好 亮电阻越小越好此时光敏电阻的灵敏度高 实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级 亮电阻在几千欧以下 图 - 1 为光敏电阻的原理结构它是涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质 半导体的两端装有金属电极 金属电极与引出线端相连接 光敏电阻就通过引出线端接入电路 为了防止周

14、围介质的影响 在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜 漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大 光敏电阻的结构图1光敏电阻的主要参数 暗电阻光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻 此时流过的电流称为暗电流 亮电阻光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻 此时流过的电流称为亮电流 光电流亮电流与暗电流之差称为光电流 光敏电阻的基本特性 1 伏安特性在一定照度下 流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性图 - 2 为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线 由图可见 光敏电阻在一定的电压范围内 其I-U曲线为直线说明其阻值与入射光量有关 而与电压图3-2 硫化镉光敏电阻的伏安特性2 光谱

15、特性光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性 亦称为光谱响应 图 - 3 为几种不同材料光敏电阻的光谱特性 对应于不同波长 光敏电阻的灵敏度是不同的从图中可见硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域 常被用作光度量测量照度计的探头而硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区 常用做火焰探测器的探头 图 - 3 为几种不同材料光敏电阻的光谱特性3 温度特性温度变化影响光敏电阻的光谱响应 同时 光敏电阻的灵敏度和暗电阻都要改变 尤其是响应于红外区的硫化铅光敏电阻受温度影响更大 图2 - 4 为硫化铅光敏电阻的光谱温度特性曲线 它的峰值随着温度上升向波长短的方向移动因此 硫化铅光敏电阻要在低

16、温恒温的条件下使用对于可见光的光敏电阻 其温度影响要小一些常用的光敏电阻器是硫化镉光敏电阻器它是由半导体材料制成的光敏电阻器的阻值随入射光线可见光的强弱变化而变化在黑暗条件下它的阻值暗阻可达110M在强光条件100LX下它阻值亮阻仅有几百至数千欧姆光敏电阻器对光的敏感性即光谱特性与人眼对可见光04076m的响应很接近只要人眼可感受的光都会引起它的阻值变化所以设计光控电路时都用白炽灯泡小电珠光线或自然光线作控制光源使设计大为简化 图 - 4 为硫化铅光敏电阻的光谱温度特性曲线三极管的工作原理和参数9013三极管参数类型开关型 极性NPN 材料硅 最大集存器电流 A 05 A 直流电增益10 to

17、 60 功耗0625W 最大集存器发射电VCEO25 频率150 MHZ9013引脚图芯片尺寸4英寸100mm芯片代码C060AJ-00芯片厚度24020um管芯尺寸600600um 2焊位尺寸B极130150um 2E极140130um2电极金属铝背面金属金典型封装S9013H9013极限值Ta 25 封装形式TO-92 贮存温度-55150集电极耗散功率1w集电极基极电压40V集电极发射极电压25V发射极基极电压5v集电极电流12A电特性环境温度 除非另有规定参 数符号测试条件最小值典型值最大值集电极基极击穿电压VBRCBOIc 100uAIE 045V集电极发射极击穿电压VBRCEOIC

18、 01mAIB 025V发射极基极击穿电压VBREBOIE 100UaIC 05V集电极基极截止电流ICBOVCB 40V IE 001uA集电极发射极截止电流ICEOVCE 20V IB 001uA发射极-基极截止电流IEBOVEB 5VIC O01uA直流电流增益HFE1VCE 1VIC 50mA64300HFE2VCE 1VIC 500mA40集电极发射极饱和压降VCEsatIC 500mAIB 50mA06V基极发射极饱和压降VBE sat IC 500mAIB 50mA12V基极发射极正向电压VBEIE 100Ma14V特征频率fTVCE 6VIC 20Ma f 30MZH150MH

19、ZCLASSIFICATION OF Hfe1 分类 档次DEFGHI范围64-9178-11296-135112-166144-220190-30033 TQ33F在电路中的应用TQ33F是一种采用ChipCorder专利技术的语音芯片此芯片无须AD转换和压缩就可以直接储存没有AD转换误差在一个记录位BIT可存储250级声音信号相当于通常的AD记录的8倍片内集成了晶体振荡器麦克前置放大器自动增益控制等只要很少的外围器件就可以构成个完整声音录放系统本文介绍了TQ33F的原理特点功能及其在智能控制系统中的应用TQ33F是美国ISD公司制造的一种新款语音芯片与ISD其它系列语音产品不同的是TQ33

20、F是一种微控制器从设备而主控制器可以是内置有SPI兼容接口的微控制器也可以用IO仿真SPI通信协议TQ33F系列工作电压为3V单片录放时间为816分钟音质好适用于移动 及其它便携式电子产品中该芯片采用CMOS技术内含振荡器抗混叠滤波器平滑滤波器音频放大器自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列芯片的所有操作必须由微控制器控制操作命令可通过串行通信接口SPI或Microwire送入 引脚功能描述电源 VCCAVCCD为使噪声最小芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线并且分别引到外封装的不同管脚小模拟和数字电源端最好分别走线尽可能在靠近供电端处相连而去耦电容应尽量靠近器件地线 VSSAVSSD芯片内部的

21、模拟和数字电路也使用不同的地线同相模拟输入ANA IN录音信号 的同相输入端输入放大器可用单端或差分驱动单端输入时信号由耦合电容输入最大幅度为峰峰值32mV耦合电容和本端的3k电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率差分驱动时信号最大幅度为峰峰值16mV与ISD33000系列相同反相模拟输入 ANA IN-差分驱动时为录音信号的反相输入端信号通过耦合电容输入最大幅度为峰峰值16mV音频输出 AUD OUT提供音频输出可驱动5k的负载片选SS此端为低即向该TQ33F芯片发送指令两条指令之间为高电平串行输入 MOSI此端为串行输入端主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端供ISD输入串

22、行输出MISOISD的串行输出端ISD未选中时本端呈高阻态串行时钟SCLKISD的时钟输入端由主控制器产生用于同步MOSI和MISO的数据传输数据在SCLK上升沿锁存到ISD在下降沿移出ISD中断INT本端为漏极开路输出ISD在任何操作包括快进中检测到EOM或IVF时本端变低并保持中断状态在下一个SPI周期开始时清除中断状态也可用RINT指令读取OVF标志用来指示ISD的录放操作已到达存储器的末尾只在放音中检测到内部的EOM标志时此状态位才置1行地址时钟RAC漏极开路输出每个RAC周期表示ISD存储器的操作进行了一行TQ33F系列中的存贮器共2400行该信号保持高电平的时间为175ms低电平时

23、间为25ms在快进模式RAC可保持高电平21875s低电平31 25s该端可用于存储管理技术 TQ33F采用CchipCorder专利技术即无须AD转换和压缩就可以直接储存没有AD转换误差在个记录位BIT可存储250级声音信号相当于通常的AD记录的8倍TQ33F工作于SPI串行接口SPI协议是一个同步串行数据传输协议该协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿工作因此对于TQ33F而言在时钟上升沿将锁存MOSI引脚的数据而在下降沿则将数据送至MISO引脚指 令 8位控制码 操 作 摘 要 POWERUP 00100XXX 上电等待TPUD后操作可以工作 SET PLAY 11100X

24、XX A15A0 从指定地址开始放音必须后跟PLAY指令使放音继续PLAY 11110XXX 从当前地址开始录音直至EOM或OVF SET REC 10100XXX A15A0 从指定地址开始录音必须后跟REC指令录音继续 REC 10110XXX 从当前址开始录音直至OVF或停止 SET MC 11101XXX A15A0 从指定地址开始快必须后跟MC指令快进继续 MC 11111XXX 停止当前操作 STOP WRDN 0X01XXXX 停止当前操作并掉电 RINT 0X110XXX 读状态OVF和EOM SPI控制寄存器控制器件可以实现如录放录音信息检索快进上电掉电开始和停止操作忽略地址指针等功能位 值 功 能 位 值 功 能 RUN 允许禁止操作 PU 电源控制 1 开始 1 上电 0 停止 0 停电PR 录放模式 IAB 操作是否使用指令地址 1 放音 1 忽略输入地址寄存内容 0 录音 0 使用输入地址寄存的内容 快进模式 P15P0 行指针寄存器输出 1 允许快进 A15A0 输入地址寄存器 0 禁止 当IAB置0时录放操作从A9A0地址开始为了能连贯地录放到后续的存储空间在操作到达该行末之前应发出第二个SPI指令将IAB置1否则器件在同一个地址