语音告警电路课程设计

1、湖南第一师范学院课程设计报告 起止日期：自 2013年 12月 02日 至 2013 年 12 月 11 日系（部）信息科学与工程系学生姓名罗亦玉班级12电子科学与技术1班学号成绩指导教师(签字)2013 年 12月 15日目 录第一章 概述.-1- 1.1 HCF5209概述.-1- 1.2 LM386概述.-1-第二章 系统设计方案.-2- 1.1设计思路.-2-第三章 系统硬件模块设计.-3- 3.1 语音告警电路设计.-3- 3.2 运放电路设计.-3- 3.3 稳压电路设计.-4- 3.4 保护电路设计.-4-第四章 制作与调试.-5- 4.1 电路连接.-5- 4.2 系统调试.-

2、5-第五章 设计总结.-6- 5.1功能实现.-6- 5.2 预期结果.-6-附录1 电路原理图.-7-附录 2 元器件清单.-8- 第一章 概述1.1HCF5209概述语音提示、告警电路是一种根据需要可以发出人的语言声音的集成电路。这种电路一般以软封装方式封装在线路板上，它的性能稳定、语言清晰逼真，使用灵活方便，在一些特定场合可以替代人而起到语音提示、告警的作用。例如汽车导航仪在汽车超速时会发出“您已超速”的声音，以提醒驾驶员减速注意安全。再如，为了防止发生触电事故，在一些高压电器、变电所、高压开关柜等危及人身安全的场合，常用到“有电危险，请勿靠近”的语音告警电路。 有一种常用的“有电危险，

3、请勿靠近”语音告警应用电路，型号为HCF5209。该片有7个引脚，第5、1脚是电源正、负端，第3脚是触发端，低电平有效，触发一次，电路便输出三次“有电危险，请勿靠近”语音信号。若将3脚直接接地，则电路将重复发出上述语音信号。第6、7脚间所接电阻的大小决定语音输出速度，可适当调整。语音信号由第4脚输出，经三极管9013放大后推动扬声器发声。当需要语音告警电路发出宏亮的告警声音时，可另接一功放电路。 1.2 LM386概述 LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调

4、为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。它是专门为低损耗电源所设计的功率放大器集成电路。它的内建增益为20，透过pin 1 和pin8脚位间电容的搭配，增益最高可达200。LM386可使用电池为供应电源，输入电压范围可由4V12V，无作动时仅消耗4mA电流，且失真低。LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。 第2章 系统设计方案2.1 设计思路2.2.1 设计原理 语音提示、告警电路是一种根据需要可以发出人的语言声音的集成电路。这种电路一般以软封装方式封装在线路

5、板上，它的性能稳定、语言清晰逼真，使用灵活方便，在一些特定场合可以替代人而起到语音提示、告警的作用。例如汽车导航仪在汽车超速时会发出“您已超速”的声音，以提醒驾驶员减速注意安全。再如，为了防止发生触电事故，在一些高压电器、变电所、高压开关柜等危及人身安全的场合，常用到“有电危险，请勿靠近”的语音告警电路。HCF5209是整个电路发声的核心部分，通过程序的编写和执行，产生报警语音。产生的语音信号经过电容滤波和耦合后，得到较好的信号作为放大电路的输入信号，使放大器稳定工作。最后通过扬声器输出信号，也就是输出所需要的语音。 2.2.2 系统框架图 本系统主要由二极管保护模块，稳压二极管稳压模块，语音

6、告警模块运放模块四个模块构成。语音告警模块是整个系统的核心部分 ，其他模块都是围绕这一模块的外围电路，有着不可或缺的作用。系统整体框架如图2-1所示。 保护电路 语音 提示 放大电路 电路 稳压电路 图2-1系统框架图 2.2.3 各功能模块构思 （1）保护模块电源极性保护，防止接错电源，烧坏电路。 （2）稳压模块使电源电压降为稳定的低电压（约3V）供给电路使用。 （3）语音提示模块发出语音信号作为放大模块的输入信号。 （4）放大模块将语音信号放大后经扬声器输出发出语音。第3章 系统硬件模块设计3.1 语音告警电路设计电路工作时电流信号从引脚5输入，通过语音芯片处理后，由引脚4输出，引脚6与引

7、脚7接一个电阻，通过改变电阻的大小来调整语音发音的速度。输出的语音信号再经电容滤波，耦合得到较好的稳定的信号，电路如图31所示。 图3-1语音告警电路图3.2 运放电路设计由语音芯片输出的信号经电容滤波，耦合，使放大器稳定工作，从引脚3输入,LM386芯片将语音信号进行放大，再由电容耦合后，输送至扬声器。电路如图32所示。 图32运放电路3.3 稳压电路设计电流经负载限流，与稳压二极管一起构成稳压电路。稳压二极管利用其反向工作特性稳定电压，当反向加压超过管子的耐压值会将管子烧坏，但若限制反向电流值（在管子与电源之间串联一个电阻）管子不会烧坏。管子反向击穿后，电流从大往小变，电压只有很小的下降，

8、一直降到某个电流值后电压才随电流的下降急剧下降，而电压基本维持不变。电路如图33所示。 图33稳压电路3.4 保护电路设计 电源电压经电路中二极管做电源极性保护，即使接错电源，也不至于烧坏整个电路。其原理就是利用二极管的单向导通特性。 第四章 制作与调试 4.1电路连接 1. 由于语音告警电路HCF5209为软封装电路，在面包板组装电路时需要将各引脚焊接一条810cm长，0.50.7mm直径的单股导线，作为实验连接之用。注意：由于HCF5209为CMOS集成电路，该类电路在焊接时，容易感应电烙铁所带电荷而损坏，使用电烙铁焊接引线的正确操作方法是：使用外壳接地的电烙铁，或在焊接操作时拔掉电烙铁电

9、源，利用余热焊接。 2. 电路进行组装，最后将已焊好引线的语音告警电路HCF5209各引脚接入电路的相应位置。 系统电路图 4.2 电路调试 1. 改变电阻R2的数值（150250K），观察发音速度有何改变并记录之。 2. 取下电容器C2，通电试听，与有滤波电容时的效果相比较，检验电容器C2在改善语音音色效果方面的作用。 第五章 设计总结 5.1 功能实现 将电路检查调试完后，再接通电源检验成果，根据原理电路最终会由扬声器发出“呜呜”的报警声音，实现其提示与报警功能。因为电路的语音提示芯片的引脚3是接地的，所以会一直发出报警信号，直至切断电源，报警才能终止。5.2 预期结果 结果：实验结果发出

10、报警信号，断开电源，报警信号就会消失，达到预期结果。但可能会出现效果不明显，声音偏小的情况。 误差分析：可能会存在信号不纯，扬声器发出的报警声太小，没达到预期的效果，原因在于元器件本身没有达标，以及电路焊接过程中不牢固等，都会造成信号的损失，使效果变差，所以制作过程中要特别注意由于HCF5209为CMOS集成电路，该类电路在焊接时，容易感应电烙铁所带电荷而损坏，使用电烙铁焊接引线的正确操作方法是：使用外壳接地的电烙铁，或在焊接操作时拔掉电烙铁电源，利用余热焊接。 附录1 电路原理图 系统原理图 HF5209原理图 LM386原理图 附录2 元器件清单IC1 HCF5209 语言告警集成电路IC2 LM3