《语音信号》课程设计报告书-DSP语音信号处理.doc

吉林工程技术师范学院语音信号课程设计报告书设计题目： dsp语音信号处理 专 业： 电子信息 班级： 0742 学生姓名： 学号： 07 指导教师： 信息工程学院 摘要随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的日益提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望居家温馨，舒适，而且对其安全性，智能化方面也提出了更高的要求，另一方面，现代电子信息技术和通讯技术的飞速发展已经为智能化安全住宅的研究提供了强有力的技术支持。报警器的应用非常广泛。在汽车、摩托车、仓库以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点，而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域。本课题的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。 一般地，从结构上来讲，家庭自动化系统由家庭控制器、家庭布线、传感器/执行器等构成；每一个家庭控制器作为智能小区网络中的一个智能节点，互联成网并上联至小区综合管理系统；从信息组成上来讲，家庭自动化系统包括语音信息、数据信息、视频信息以及控制信息等；从功能上来讲，家庭自动化系统包括安防功能（可视对讲、防盗报警、火灾探测、煤气泄露报警、玻璃破碎探测以及紧急呼叫按钮）、控制功能（灯光控制、空调控制、门锁控制以及其他家用电器的控制。 本文设计了一种操作方便，运行可靠的智能型报警系统。它具有防盗，防火等功能，可实现信号的自动检测和电话自动报警。自动检测是指由各种复合式探测器或传感器实现对住宅内的各种模拟信号（人体发出的红外信号、温度、烟雾浓度）进行自动监测的应用使得系统可靠性增强。自动电话报警是指系统通过电话线路自动拨打户主或相关部门的电话，发出语音求救信号，智能探测器在检测到灾情时只输出报警信号开关量，通过无线传送方式发送给报警主机。 多路防盗报警器，其性能灵敏，可靠，发生盗情时，可以立即报警，也可以延时数十秒再报警，同时有两个警灯交替闪亮，并有警车的报警声发生，增加了对犯罪分子的威慑气氛，该报警器适用于家庭防盗，也适用于中小企事业单位，报警器适用于家庭放到，也适用于中小企事业单位等场所。其特点是灵敏，可到，一经触发，可立即报警，也可以延时数十秒再报警，以增加报警的突然性与隐蔽性。本设计兼顾可行性、可靠性和经济性等各种因素，适用于家庭防盗，也适用于中小企事业单位。其特点是灵敏、可靠，一经触发，可以立即报警；也可以延时135s再报警，以增加报警的突然性与隐蔽性。报警时除可以发出类似公安警车的报警声之外，两只警灯还可以同时交替闪亮，增加了对犯罪分子的威慑气氛。设计由延时触发器、报警声发生单元和警灯驱动单元三部分组成，该系统主要使用与非门、二极管、定时电容、555定时器等来实现防盗报警的功能，具有灵敏度高、可靠性好、经济实用的特点。本系统配置了备用电源，并具有掉线和断电自诊断功能，增强了系统的安全性和稳定性。系统从硬件方面进行了抗干扰设计，使其具有良好的抗干扰能力、该系统成本低、实用、可靠、功能灵活多样，可广泛用于银行、仓库和家庭等场所。【键字】防盗报警器：延时触发器：报警声发声单元：555定时器ii 目 录摘 要 第一章 绪论11.1 防盗系统概述11.2 研究前景和发展现状1第二章 方案论证42.1 防盗报警器的应用意义42.2 设计的任务和要求42.3 设计方案论证4第三章 防盗报警器各单元电路设计53.1 控制电路设计53.2电路结构63.3电路工作原理73.4报警电路73.5直流稳压电源7第四章 多路防盗报警器设计8 4.1电路组成及工作原理8 4.2 元器件选择9第五章 总结与心得12参考文献14i 智能防盗报警器设计报告第一章 绪论1.1防盗系统概述 随着我国国民经济和人民生活水平的不断提高，在全国建成了许许多多的现代化住宅小区。由于煤气和大量家用电器设备使用中的不安全因素等，对小区居民的生命和财产造成了很大威胁，给居民生命和财产带来最大的威胁包括有两大方面，一方面是由人引起的破坏，另一方面是自然灾害引起的破坏。因此，人民越来越迫切要求采用有效的措施，以满足日益增长的安全防范要求。目前，所采用的防盗门和防盗窗上加装防盗网等安全防范措施，难以满足现在人们防止外来威胁的要求，为了更有效保证居民的生命和财产的安全，必须在住宅和住宅小区内引入了智能化的手段进行安全防范管理。目前，我国正在蓬勃发展的智能住宅的安全防范系统用以满足人们安全防范的要求。智能住宅的安全防范系统是由安全对讲系统、防盗报警系统等组成。安全防范系统是家庭、住宅小区防范外来侵害和自然灾害的一种最重要的、最有效的手段，它大大提高了居民自身的安全感，已成为社会治安的一个重要组成部分，其中智能防盗、防火报警系统又是当前智能报警领域的技术特点。国家建设部规定，目前智能化住宅应实现六项智能化要求，其中包括实行安全防范系统自动化监控管理：住宅的火灾、有害气体泄漏实行自动报警：火灾报警系统应是以烟、温及可燃气体等探测器为主体：防盗报警系统应安装红外或微波等各种类型报警探测器：系统应能与计算机安全综合管理系统联网：计算机系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制。基于此项规定，住宅防盗防火系统实现智能化势在必行。1.2研究前景和发展现状 在社会信息化进程日益发展的今天，信息技术应用已渗透到人类生存、活动的各个领域，在建筑领域，人们的现代生活、工作对居住和办公的建筑环境不仅要求舒适健康、安全可靠、高效便利、同时还要适应信息化社会运用科技手段和设备的要求。但是经济的发展也带来了相当大的负面影响，城乡收入差距、区域收入差距进一步拉大，以及流动人口的迅速增加，社会保障制度的不健全，盗窃、抢劫等刑事案件也呈现出了增加趋势，人们越来越渴望有一个安全生活的空间。犯罪分子的作案手段越来越高明，甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那种以人防为主的防范方式越来越不能满足人们日防范的要求。因此，人们的日常防范工作中，引入了很多高科技手段，称之为技术防范。因此，人们的日常安全防范工作中，引入了很多高科技手段，称之为技术防范。因为技术防范能够及时发现各种案情，并为案件的破获提供有力的证据，所以，越来越受到人们的重视。与此同时，随着生活水平的提高，各种家电也得到了广泛的应用，但是，人们在享受这些现代化设施带来的便利的时候，却也增加了火灾隐患。如果一个小区实现了智能化管理，管理人员就可以快速有效地完成对小区的智能化管理，诸如各种盗情、火灾等报警数据的采集，管理中心对各种警情的及时处理等。智能化住宅是信息化社会的产物，住宅智能化的内容一般包括住宅安全自动化，通信自动化，保健自动化和管理自动化，因此也成为4a系统，所谓智能化住宅，即是通过一个高度继承的通信和计算机网络，把住宅安全防范系统，物业管理系统、公共服务系统、信息系统连接起来，建立集成平台与信息处理控制中心，各个系统独立运行又共享网络硬软件资源，实施智能化与最低化，为用户营造一个安全、自由、舒适的现代居家生活环境。居民住宅应设置安全防范报警系统，对火灾、盗窃、入室抢劫等急时发现、早报警，通过社会力量和科技手段来提高家庭抵御各种特殊情况的能力。我国智能住宅安全系统相对国外来讲，是有较大差距的。现在一般居民住宅的主要防盗措施仅限于防盗窗、防盗门，虽有一定的防盗能力，在灾害发生的情况下，使逃生更加困难。另外，小区安全措施不是居民安全意识有待增强，安全防范系统也急需普及。在我国，以北京、深圳、上海、广州等较发达城市为龙头在近几年内也形成了一般智能化住宅热。目前，公安部、建设部均要求智能化住宅小区必须具有安全防范系统。大连市华尔一环海花园全部住宅均设计有国内一流的家居安全防范系统，家居安防系统包括四部分功能，幕布式电子栅窗、智能门禁管理、紧急呼救和误报自动解除功能。该系统采用独立的不间断电源供电，当住户家居安防系统断电时，自检系统会自动向保安中心报警。保安中心计算机还会始终记录每一户住宅的家居安防系统是否处于设防状态，室内装有震动包镜头及报经控制器，报警控制器以mcu为核心，可以检测两个报警头输入信号，可以设置新密码，可以接受遥控器输入信号，可以实现声光报警把报警信号通过电话线送到110.系统中还配备了8ah的充电电池，以保证在断电或电源破坏时候系统正常工作。可以预见，智能住宅、智能小区将成为21世纪建筑业的发展主流。特别是在我国，随着人们生活水平的日益提高，住宅小区是否智能化，安防系统是否完备、可靠将成为评价住宅小区的重要指标。产品市场前景：该双路防盗报警器为人们创造一个安心的环境,该系统设计目前在国内还有很大的市场空间。其服务对象主要是家庭、小区、学校、工厂、行政企事业单位办公室、商铺和宾馆等，其市场之大可想而知。随着人民生活水平的提高,安全防范意识的不断增强,及产品低廉的费用为该产品迅速普及奠定了坚实的基础。该报警器适用于家庭防盗、也适用于中小企事业单位。其特点是灵敏、可靠，一经触发，可以立即报警，也可以延时135s再报警，以增加报警的突然性与隐蔽性。报警时除可以发出类似公安警车的报警声之外，两只警灯还可同时交替闪亮，增加了对犯罪分子的威慑气氛。第二章 方案论证2.1防盗报警器的应用意义随着改革开放的深入社会治安已成为人们极其关注的焦点，家庭防盗意识也逐步深入人心，防盗报警器的可靠性理所当然地成为人们关心的问题。下面对本人设计的家庭防盗报警器对其原理和可靠性进行简单的介绍。2.2设计的任务和要求1) 设计一种防盗报警器，适用于仓库、住宅等地的防盗报警。2) 防盗路数可根据需要任意设定。3) 在同一地点（值班室）可监视多处的安全情况，一旦出现偷盗，用指示灯显示相应的地点，并通过扬声器发出报警声响。4) 本报警器可用于医院住院病人有线“呼叫”。2.3设计方案论证防盗报警器的关键部分是报警控制电路，由控制电路控制声、光报警信号产生。控制电路可采用运算放大器、双稳态触发器或者逻辑门等部件进行控制。较简单的办法是采用三极管控制，无偷盗情况时，是三极管处在截止状态，则被控制的声、光信号产生电路不工作；一旦有偷盗情况，立即使三极管导通，被控制的声、光产生电路产生声、光报警信号，呼叫值班人员采取相应措施。电网电压通过电源变压器降压后，经二极管整流，电容器滤波，集成稳压管稳压后供给控制电路指示灯可采用发光二极管led显示，控制电路输出信号vo使其发光。显示器可按不同设防地点进行编号。采用ne555时基电路和组容元件组成音调振荡器，控制器输出信号vo控制其工作，ne555的（3）脚输出音频信号使扬声器发声报警。第三章 防盗报警器各单元电路设计3.1 控制电路设计控制电路采用555定时器控制电路，防盗报警器的关键部分是报警控制电路，由控制电路控制声光报警信号产生。控制电路可采用运算放大器、双稳态触发器或者逻辑门等部件进行控制。较简单的办法是采用三极管控制，无偷盗情况时，是三极管处在截止状态，则被控制的声光信号产生电路不工作：具有偷盗情况，立即使三极管导通，被控制的声光产生电路产生声光报警信号，呼叫值班室人员采取相应措施。集成555定时器是一种多用途的单片集成电路，在它的外部配上少许阻容元件，使能够成谢振荡器、施密特触发器以及单稳态触发器等，由于它的性能优良，使用方便，因而在脉冲波形的产生、变换与整形以及家用电器和电子玩具等许多领域中得到广泛的应用。下面简单介绍555定时器的电路结构及工作原理，并给出几个具体应用555定时器构成的小实验电路。图 3-1 555定时器电路结构 图3-2 555定时器管脚图3.2电路结构图2-1和图2-2分别为集成555定时器的电路结构及管脚图。由图可知集成555定时器由电阻分压器、电压分压器、基本rs触发器、三极管开关和输出缓冲器等5部分组成。（1） 电阻分压器由3个阻值为5千欧姆的电阻串联而成分压器，它为电压比较器c1和c2提供参考电压vr1和vr2，vr1-2vcc/3,vr2=vcc/3.(2) 电压比较器c1和c2是两个比较器，它输入的是模拟信号，而输出的是数字信号，每个比较器有两个输入端，分别标有“+”和“-”。当v+v-时，比较器输出为高电平，即v-=”1”；当v+2vcc/3,u12vcc/3时，对c1来说，由于v+v-,所以对c2来说，由于v+v-,所以vc2=1,则q=1，t处于导通状态。（3） 当r=1，u112vcc/3,u12vcc/3时，vc1=1,vc2=0,则q=0，t处在截至状态。（4） 当r=1，uccvcc/3时，vc1=1,vc2=1,则基本rs触发器保持原来状态不变，因此输出u0和三极管t也保持原来状态不变。3.4 报警电路设计 指示灯可采用发光二极管led显示，控制电路输出信号v0使其发光，显示器的可按不同设防低点进行编号，采用555时基电路和阻容元件组成音调振荡器，控制器输出信号v0控制其工作，555的3脚输出音频信号使扬声器发声报警。3.5 直流稳压电源电路设计电源需要设计电源变压器，备用的直流电源直接由于电池攻击就可以了，电网电压通过电源变压器降压后，经二极管整流，电容器滤波，集成稳压管稳压后供给控制电路，单项桥式整流电路是由单项电源变压器t，四只整流二极管d1d4和负载电阻rl组成。 第四章 多路防盗报警器设计4-1 电路组成及工作原理延时触发器报警声发声单元经等驱动单元4.1.1延时触发器 其主要功能为延时触发和即时触发，该部分电路主要由k1常闭开关，k2常开开关，与非门，二极管d1和d2，电容c1和c2和电阻及电位器组成延时触发器的工作原理如下：（1）电源刚接通时 因为电容c2的下极板接地为0v，由于电源刚接通的瞬间电容电压不能突变，故c2的上级扳也为0v，低电平0信号脉冲输入与非门使g3输出高电平;又因为开关k2断开，+6v电源使门g2输入信号为高电平，门g2输出为低电平，ic2和ic3不工作，报警器不发声不闪亮，称此时的延时触发门为关闭状态。（2）开关k1打开时 电源通过电阻r1和电位器rw对电容c1充电，同时c1也会通过电阻r2放电，如果适当选择r1,r2和rw的阻值，满足充电电流大于放电电流，使ic上的电压缓慢上升，当c1上的电压达到门g1的转折电压uth时，g1输出由1变为0，二极管d1导通，使rs触发器d=0；而此时c2已由+6v电源通过电阻r4被充电使rs触发d端为1，基本rs触发器被置为1。当k2闭合，d2导通，使rs触发器的sd端为0，延时触发门即刻打开，防盗报警器会即刻发出报警。4.1.2报警发声单元其主要功能是，发生报警时，发出频率为1.51.8khz类似警车的报警声，该部分电路主要由555定时器ic2和ic3，半导体三极管t1t3，定时电容c3和c4，电阻及扬声器组成，报警声发生单元的工作原理如下：r2和r5，r6组成周期约为12s的低频振荡器，当有报警信号，即延时触发门的rs触发器q=1时，ic2开始工作，由于电源刚接通时，c3上电压不能突变，使ic2的高触发端6脚和低触发端2脚电压为0，其输出端3脚为高电平，ic2内部的放电管若截止，电源经过r5和r6对c3充电，c3上电压上升，当到达一定值的时候输出端3脚变为低电平，ic2内部的放电管导通。c3通过电阻r6和ic2的放电端7脚放电c3上电压逐渐下降。ic3和电阻r8,r9,c4组成另一个低频振荡器，这里需要特别指出的是：ic3的电压控制端5脚控制电压是c3的电压通过t1的发射极耦合得到的。d点电压变化，使ic3的5脚电压uco值随之变化，当ud较高时，uco也较高，正向阀值电压ut+和负向阀值电压ut-也较高，电容c4充放电时间长，因而ic3的输出端3脚输出脉冲的频率较低，反之，脉冲频率较高。由此可见ic3的输出端f点得到的脉冲不是单一频率，其振荡频率可在一定范围内周期变化。4.1.3警灯驱动单元 其主要功能是发生报警时，使两个警灯交替闪亮，周期约为12秒，以增加报经市的紧迫感，这部分电路由与非门，三极管，电阻，和两个警灯组成，警灯驱动单元的工作原理如下：（1） 当不报警时这时延时触发门rs触发器q=0封锁了门g5和g6使门g7和g8输出总为0，三极管截止，警灯不亮。（2） 当警灯报警时延时触发器q=1，门g5和g6解除封锁，ic2产生的振荡信号经门g4反相后送入门g6的输入信号和直接送入门g5的输入信号极性相反，使门g7和g8的输出信号极性也相反，且他们在ic23脚输出脉冲的控制下轮流交替出现高电平，因而二极管轮流导通和截止。4.2电路元器件选择4.2.1 ic2、ic3ic2与ic3选cb5554.2.2 g1g8g1g4和g5g8可选择两个四2输入cmos与非门，其型号选cc4011. 画出的电路原理图如下： 图4.1 电路原理图4.2.3三极管 1.t1选pnp型硅管，型号为3cg110a 2.t2选npn型高频小功率硅管3dg100b 3.t3选npa型高频大功率硅管3da87a 4.t4和t6选npn型高频中功率硅管3dg130b 5.t5和t7选npn型低频大功率硅管3dd2034.2.4警灯和扬声器 警灯hl1和hl2选用6.3v/0.150.3的小灯泡，扬声器选口径2.54in，阻抗816欧姆的普通恒磁扬声器。4.2.5电容和电阻 电容c1=100uf/10v,c2=22uf/10v, c3=47uf/10v, c4=0.1uf/10v, c5=22uf/10v. 电阻 r1=10k, rw=330k, r2=10m, r3和r4可选100k，r6=18k，r5=1k，r7=1k，r8=1k，r9=4.7k，r10=1k，r11=r12=10k,r13 =10k. 这样设计的好处是，555定时器是一个模拟功能逻辑功能巧妙解和在一起的中规模集成电路，电路功能灵活，适用范围广，只要外部配上2，3个阻容元件，可以构成单稳，多谐或施密特电路，定时器的主要功能取决于比较器，比较器的输出控制rs触发器和放电三极管下的状态，从而实现多路防盗。第五章 总结与心得 本课程设计经过一段时间的努力，目前已经基本达到预期的要求，本课题已经完成了对智能住宅盗情进行自动监控并实现了自动报警功能，完全可以作为一套简单系统投入使用，但是随着微电子技术，通讯技术，自动控制技术及传感器技术的发展，还将有很大的发展空间。随着人们生活水平的不断提高，人们对住宅的要求也会越来越高，因而需要监测呃物理参数也会越来越多，在实际使用中，本系统可以增添更加多的探测器和传感器，这样基本可以满足一般用户的需求。小区安防报警信息集中管理将会是以后居民小区发展的趋势，小区值班室内主控计算机将对接收到的报警信息准确显示，如警情发生的住户姓名，地址和所遭受的入侵方式等。提示保安人员迅速确认警情，急时赶赴现场，以确保住户人身系统升级联网时完成将各类报警信息传送给中央报警主机，进行集中管理。经过这次设计，使我进一步了解学习了模拟电子和数字电子的知识，并认识到其重要性，并且通过自己的创新思维设计出电路，加深了我对模拟电路的基本概念，基本电路的工作原理和基本分析方法的理解，提高了自身的能了和水平，使我更深的认识了电子技术在生产生活中的重要意义，我本次设计的是多路防盗报警器，通过设计此装置，深刻的明摆了它的工作原理，内部结构，应用意义，性能等方面，在设计的过程中，使我在满足设计要求的条件下，广开思路，大胆创意，并到图书馆和网上查找资料，为这次设计做了充分的准备，在此过程中，也遇到了一些困难，但我没有灰心，在这次课程设计中，也存在了一些问题，课外知识不够广，电子方面的知识比较欠缺，使用计算机能力还比较差，通过此次课程设计，培养了自己的独立创新能力，发挥了思维的能动性。同时，也看到了自己的缺点和不足，在今后的学习中不断的完善自己，最后终于通过自己的努力完成了多路防盗报警器的设计。经过几个星期的课程设计，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。 生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一