“挑战杯”多功能发音开关

1、+ 第七届第七届“挑战杯挑战杯”课外学术科技创作大赛课外学术科技创作大赛多功能发音开关多功能发音开关（作品简介）（作品简介） 项目队长：项目队长：胡义然（胡义然（09 自动化）自动化） 项目成员：项目成员：蔡晓旭（蔡晓旭（09 自动化）自动化） 丁锐杰（丁锐杰（09 电师）电师） 邹冰冰（邹冰冰（09 电二）电二） 广东技术师范学院广东技术师范学院自动化学院自动化学院2010 年年 12 月月目目 录录一、概述一、概述.1二、功能二、功能与与前前景景.1三三、结构模块与电路原理图、结构模块与电路原理图.2 四四、实物实物.3五五、心得体会、心得体会.6六六、特别鸣谢特别鸣谢.7一、概述一、概述

2、人体红外感应开关的诞生到现如今的使用已经日渐频繁。但是人体红外感应开关的诞生到现如今的使用已经日渐频繁。但是在经济高速发展的当今社会，人们的节奏越变得越来越快，人们需在经济高速发展的当今社会，人们的节奏越变得越来越快，人们需要高效节能全自动的生活，人们普遍要求产品的功能能够多样化以要高效节能全自动的生活，人们普遍要求产品的功能能够多样化以方便自己的生活。方便自己的生活。但是，人体红外感应从诞生至今它的作用还仅是停留在单一的但是，人体红外感应从诞生至今它的作用还仅是停留在单一的功能上功能上即感应到人体时便接通负载，于是我们的多功能发即感应到人体时便接通负载，于是我们的多功能发音开关就诞生了。我们

3、的作品是一个多功能的发音开关。它具有感音开关就诞生了。我们的作品是一个多功能的发音开关。它具有感应人体，发出用户所需语音并接通负载的功能。容易操作，便于用应人体，发出用户所需语音并接通负载的功能。容易操作，便于用户使用。我们就是根据这样的设想构造出了我们的作品，利用这个户使用。我们就是根据这样的设想构造出了我们的作品，利用这个装置可以通过感应人体来实现报警，接待贵宾和接通替他用电器等装置可以通过感应人体来实现报警，接待贵宾和接通替他用电器等作用。作用。本装置可以分为两大模块，一个是人体红外感应开关及稳压模本装置可以分为两大模块，一个是人体红外感应开关及稳压模块，一个是语音模块。人体红外感应开关

4、模块主要用到一个块，一个是语音模块。人体红外感应开关模块主要用到一个BISS0001 芯片，芯片，BISS0001 是一款具有较高性能的传感信号处理集是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。这个芯片主要来构成一个导通开关，使得负载工热释电红外开关。这个芯片主要来构成一个导通开关，使得负载工作。语音模块主要是应用到一个语音芯片。使得录音和播音的功能作。语音模块主要是应用到一个语音芯片。使得录音和播音的功能便于实现。便于实现。综上所述，本作品就是这样产生的。综上所述，本作品

5、就是这样产生的。二、功能与前景二、功能与前景我们的作品是一个多功能的发音开关。它具有感应人体，发出我们的作品是一个多功能的发音开关。它具有感应人体，发出用户所需语音并接通负载的功能。用户所需语音并接通负载的功能。应用举例应用举例 1 1，现在有些地方总是来宾络绎不绝，那么，我们这现在有些地方总是来宾络绎不绝，那么，我们这个多功能发音开关就可以大大减轻甚至替代接待人员的工作，可以个多功能发音开关就可以大大减轻甚至替代接待人员的工作，可以根据来宾身份的不同，录制用户所需的语音。使来宾有一种备受关根据来宾身份的不同，录制用户所需的语音。使来宾有一种备受关注的感觉。注的感觉。应用举例应用举例 2 2，

6、我们现在的防盗器是一种不太人性化的防盗器，我们现在的防盗器是一种不太人性化的防盗器，一旦感应到盗贼便响起警铃，贼确实是吓走了，但左右邻居也被闹一旦感应到盗贼便响起警铃，贼确实是吓走了，但左右邻居也被闹的鸡犬不宁。那么，我们这个作品便可以帮助用户做到吓走盗贼并的鸡犬不宁。那么，我们这个作品便可以帮助用户做到吓走盗贼并不影响左右邻居。我们可以先录制音，比如不影响左右邻居。我们可以先录制音，比如“爸爸，我口渴了爸爸，我口渴了”，另外，从另一个另外，从另一个 2P2P 接口接上一个灯管，当小偷靠近时，便自动发声接口接上一个灯管，当小偷靠近时，便自动发声和打开灯管，吓走小偷，同时避免与小偷产生正面冲突。

7、因此，我和打开灯管，吓走小偷，同时避免与小偷产生正面冲突。因此，我们这个作品又是十分之人性化的警报器。们这个作品又是十分之人性化的警报器。我们的作品又可以作为一个普通人体红外感应开关来使用，它我们的作品又可以作为一个普通人体红外感应开关来使用，它可以通过人体可以通过人体感应，感应，能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、自动门、能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、自动门、电风扇和自动洗手池等装置，或用于安全区域的自动灯光、照明和电风扇和自动洗手池等装置，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。报警系统。在经济高速发展的当今社会，人们的节奏越变得越来越快，人在经济高速发展的当今社会，人们的节奏越变得越

8、来越快，人们需要高效节能全自动的生活。们需要高效节能全自动的生活。由此看来，我们作品的是适应了市由此看来，我们作品的是适应了市场的需求，设计十分人性化，具有非常广阔的应用前景。我们进一场的需求，设计十分人性化，具有非常广阔的应用前景。我们进一步打算使它的功能更具多样化，进一步把它升级，我们初步设想外步打算使它的功能更具多样化，进一步把它升级，我们初步设想外接一个单片机，使它运用范围更广，更加容易使用，更加便民，并接一个单片机，使它运用范围更广，更加容易使用，更加便民，并且成本更低。且成本更低。三、结构模块与电路原理图三、结构模块与电路原理图模块一模块一 人体红外感应开关及稳压模块：人体红外感应

9、开关及稳压模块：1.BISS00011.BISS0001 芯片的认识芯片的认识A.A.管脚图管脚图 B.B.工作原理工作原理 BISS0001BISS0001 是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。2.2. BISS0001BISS0001 的热释电红外开关应用电路图的热释电红外开关应用电路图 上图中，运算放大器上图中，运算放大器 OP1OP1 将热释电红外传感器的输出信号作第一将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由级放

10、大，然后由 C3C3 耦合给运算放大器耦合给运算放大器 OP2OP2 进行第二级放大，再经由进行第二级放大，再经由电压比较器电压比较器 COP1COP1 和和 COP2COP2 构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号信号 VsVs 去启动延迟时间定时器，输出信号去启动延迟时间定时器，输出信号 VoVo 经晶体管经晶体管 T1T1 放大驱动放大驱动继电器去接通负载。继电器去接通负载。上图中，上图中，R3R3 为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，时，若环境较明亮，R3R3 的电阻值会降低，使

11、的电阻值会降低，使 9 9 脚的输入保持为低电脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号平，从而封锁触发信号 VsVs。SW1SW1 是工作方式选择开关，当是工作方式选择开关，当 SW1SW1 与与 1 1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当 SW1SW1 与与 2 2 端连通时，端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。在实物中，我们直接把芯片则处于不可重复触发工作方式。在实物中，我们直接把 SW1SW1 用用导线短接，使得它始终都与导线短接，使得它始终都与 1 1 端连通，即我们让芯片一直处于重复端连通，即我们让芯片一直处于重复触发工作中。图中触发工

12、作中。图中 R6R6 可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K10K，实际使用时可以用，实际使用时可以用 3K3K，可以提高电路增益改善电路性能。输，可以提高电路增益改善电路性能。输出延迟时间出延迟时间 TxTx 由外部的由外部的 R9R9 和和 C7C7 的大小调整，触发封锁时间的大小调整，触发封锁时间 TiTi 由由外部的外部的 R10R10 和和 C6C6 的大小调整，的大小调整，R9/R10R9/R10 可以用可以用 470470 欧姆，欧姆，C6/C7C6/C7 可以可以选选 0.1U0.1U。3 3、5V5V 稳压电源的应用电路图稳压电源的应用

13、电路图我们的稳压芯片使用的是我们的稳压芯片使用的是 LM2940。其中的电容有滤波的作用，。其中的电容有滤波的作用，使得输出的电压能够稳定到使得输出的电压能够稳定到 5V。模块二模块二 语音模块语音模块这个模块的实现比较简单，只需要注意区分引脚便可以很好的这个模块的实现比较简单，只需要注意区分引脚便可以很好的接线，所以这个不作详细介绍。接线，所以这个不作详细介绍。四、实物四、实物五、心得体会五、心得体会我们这个设想最初的诞生只是为了能有效的减少现在日益增长我们这个设想最初的诞生只是为了能有效的减少现在日益增长的盗窃事件。从确定这个作品的大体功能，到查找资料，了解各个的盗窃事件。从确定这个作品的

14、大体功能，到查找资料，了解各个元件的使用方法，最后确定结构模块，制定电路图的最优方案，在元件的使用方法，最后确定结构模块，制定电路图的最优方案，在电子实验箱上进行试验，到最后的落实在电路板上，我们前后整整电子实验箱上进行试验，到最后的落实在电路板上，我们前后整整用了用了 3 3 个月的时间，这三个月，并非很难度过，虽然说我们一路来个月的时间，这三个月，并非很难度过，虽然说我们一路来挫折不断，一次次的试验结果不与我们的设想相符合，但是我们一挫折不断，一次次的试验结果不与我们的设想相符合，但是我们一次次坚定信念，积极寻找原因，克服困难。次次坚定信念，积极寻找原因，克服困难。记得在试验箱上实验的时候

15、，我们在选用电容和确定电阻的阻记得在试验箱上实验的时候，我们在选用电容和确定电阻的阻值时，花了很长的时间调试，我们差点想要放弃，但庆幸的是我们值时，花了很长的时间调试，我们差点想要放弃，但庆幸的是我们一直坚持了下来，最后终于被我们调试出来。一直坚持了下来，最后终于被我们调试出来。最让我们刻骨铭心的一次，是前几天，我们由于在使用继电器最让我们刻骨铭心的一次，是前几天，我们由于在使用继电器方面尚缺经验，在电路的设计时误用了继电器，使我们足足连续奋方面尚缺经验，在电路的设计时误用了继电器，使我们足足连续奋战了战了 8 8 个小时，从晚上个小时，从晚上 8 8 点到早上点到早上 4 4 点才最终克服难

16、关。我们从这点才最终克服难关。我们从这里深刻意识到基本功的重要性，只有不断地应用这些元器件，才可里深刻意识到基本功的重要性，只有不断地应用这些元器件，才可使自己的技术更加娴熟。其实，我们这一队人，从未做过其他电子使自己的技术更加娴熟。其实，我们这一队人，从未做过其他电子作品，这是我们的第一件作品。我们通过这个项目后，学习并掌握作品，这是我们的第一件作品。我们通过这个项目后，学习并掌握了人体红外感应技术，语音模块技术，和一些电子元器件的使用，了人体红外感应技术，语音模块技术，和一些电子元器件的使用，同时也提高了我们的动手能力和团队协作意识，我们深刻体会到了同时也提高了我们的动手能力和团队协作意识，我们深刻体会到了科学创新的难度与趣味，我们愿意这样继续走下去，创新更多便民科学创新的难度与趣味，我们愿意这样继续走下去，创新更多便民的作品。的作品。六、特别鸣谢六、特别鸣谢首先感谢主办方，给予我们这个参赛的机会。首先感谢主办方，给予我们这个参赛的机会。我们理论知识尚不完备，动手能力尚待加强，对一些硬件的使我们理论知识尚不完备，动手能力尚待加强，对一些硬件的使用尚缺乏知识，我们之所以能做出