毕业设计 基于HX-2005型感应开关语音门的电路设计

基于HX-2005型感应开关语音门的电路设计光敏电阻原理的语音门专业名称：电气自动化技术职称：教授Xx大学月二012.12月基于HX-2005型感应开关语音门的电路设计电气自动化技术电气自动化技术教授论文提交日期论文答辩日期摘要本文介绍一种具有简单识别来人功能的语音门铃，适合在宾馆、商场等公共语言电路和稳压电路等组成，说明各个电路的工作原理。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，只有38x47x22毫米而且价格非常低廉，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1。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。毕业设计morewarm.Itisshotthetypeelectriccircuit,thelanguageelectriccircuitbythedogtheworkprtheapplicationofamachineofsomemainelectronicsespiece.formationofatoythatpeoplewilltaProductpriceisverylowpopularityandeaseofmassproduction.purposes.目录摘要 1 引言1语音门电路的总体设计 1.1语音门的总体介绍 1.2语音门的分类…………………1.3语音门电路的设计思想……2语音门电路的硬件选择……………毕业设计2.1光敏电阻的选择及工作原理和参数…………2.2三极管Q1和Q2的选择和在电路中的工作要求………………2.3SD8917在电路中的应用…………2.4其他元器件的选择……………3.1语音门电路的工作原理…………………3.2基于HX-2005型感应开关语音门的电路和工作条件……3.3双语音门电路的实例分析………………4语音门电路的组装和调试……………5设计总结………5.1本设计的优点及创新之处………………5.2本设计可改进的方面………………参考文献……………………1.1引言：随着科技进步和人民生活水平的提高，消费个性化逐渐成为趋势，越来越多的电子产品需求的多样化，电子产品在社会的发展中起到了主导作用。他已从原来工业中转变到人们的生活中。这是一个重要特点知识经济时代。为了适应多样化的小批量，总的市场需求大，灵活的生产技术迅速发展，因此，满足不同消费群体的要求范围广泛的产品应运而生，消费者对新的状况的个性化也越来越频繁化。感应门铃又称迎宾器，是近年才有的用于小型店铺-便利店起迎宾防盗作用的电子产品。它小巧玲珑安装简单，适合于多种场合。1语音门电路的总体设计1.1语音门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。现在迎宾器已广泛应用到商业和公共场合中。在商店中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，只有38x47x22毫米而且价格非常低廉，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!61.2语音门电路的分类：语音门感应门铃有2种分光感和红外感应原理：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9~10--um,而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--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7~10--um,正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外7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等。1.3语音门电路的设计思想首先有人经过时，人的身影照应到光敏电阻它的阻值发生变化，电源稳压电路的电流得到提高，经过IC集成电路，由内部运算处理电路得到稳定可靠的电压值来判断出人的进出，然后报告给语音功放电路，并发出声音。路电路的进出影经过2语音门电路的硬件选择：2.1,光敏电阻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、光敏晶体管等就属于这类光电器件。1.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。8图2-1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。金属电极光敏电阻的结构图(2-1)2.光敏电阻的主要参数(1)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(2)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。(3)光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。3.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2-2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，说明其阻毕业设计9光敏电阻电压入图2-2硫化镉光敏电阻的伏安特性(2)光谱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图2-3为几种不同材料光敏电阻的光谱特性曲线图(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1~10MΩ;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(0.4~0.76)μm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2-4为硫化铅光敏电阻的光谱温度特性曲线三极管Q18050的工作原理和参数：(三极管8050管脚图)1发射极2基极3集电极8550参数：集电极-基极电压Vcbo:-40V扫芯片尺寸：4英寸(100mm)Tstg—贮存温度-55~150℃TJ—结温150℃PC—集电极耗散功率1wVCBO—集电极—基极电压40VVCEO—集电极—发射极电压25VVEBO—发射极—基极电压6VIC—集电极电流1.2A电参数(Ta=25℃)(封装形式：TO-92)参数符号最小值典型植最大鱼单位集电极—基极截止电流至发射极—基极截止电流呈直流电流增益基极—发射极导通电活V集电极—发射极饱和电压V基极—发射极笔利电活V集电极—基概击穿电压V聚电极—发射极击穿电压V发射极—基概击穿电压6V特征频率AV中中白符号测试条件最小值典型值最大值集电极—基极击穿电压V集电极—发射极击穿电压V发射极—基极击穿电压5V毕业设计集电极—基极截止电流集电极—发射极截止电流发射极-基极截止电流直流电流增益集电极—发射极饱和压降V基极—发射极饱和压降V基极—发射极正向电压V特征频率CLASSIFICATIONOFHfe(1)(分类)档次DEFGHI范围2.3SD8917在电路中的应用SD8917是一种采用ChipCorder专利技术的语音芯片。此芯片无须A/D转换和压缩就可A/D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，只要很少的智能控制系统中的应用。SD8917是美国ISD公司制造的一种新款语音芯片。与ISD其它系接口的微控制器，也可以用I/O仿真SPI通信协议。S间为8～16分钟，音质好，适用于移动电话及其它便携式电子产品中。该芯片采用CMOS技术，电源(VCCA,VCCD):为使噪声最小，芯片的模拟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地线(VSSA,VSSD):芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线。同相模拟输入(ANAIN+):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3kΩ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(ANAIN-):差分驱动时，为录音信号的反相输入端。信号通过耦合电音频输出(AUDOUT):提供音频输出，可驱动5k2的负载。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串行输出(MISO):ISD的串行输出端。ISD未选中时，本端呈高阻态。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E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(SD8917系列中的存贮器共2400行)。该信号保持高电平的时间为175ms,低电平时间为25ms。在快进模式，RAC可保持高电平218.75μs,低电平31.25μs。该端可用于存储管理3工作原理与功能特性17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SD8917而言，在时钟上升沿将锁存MOSI引脚要POWERUP00100XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>上电：等待TPUD后操作可以工作SETPLAY11100XXX<A15～AO>从指定地址开始放音。必须后跟PLAY指令使放音继续PLAY11110XXX<XXXXXXXXXXXXXXX>从当前地址开始录音(直至EOM或OVF)SETREC10100XXX<A15～A0>从指定地址开始录音。必须后跟REC指令录音继续REC10110XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>从当前址开始录音(直至OVF或停止)SETMC11101XXX<A15～A0>从指定地址开始快，必须后跟MC指令快进继续MC11111XXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>停止当前操作STOPWRDNOXO1XXXX<XXXXXXXXXXXXXXXX>停止当前操作并掉电RINTOX110XXX<XXXXXXXXXXXXXXXXX>读状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P15PO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A9～A0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上将反复循环。这一点对语音提示功能很有用。RAC脚和IAB位可用于信息管理。本系统是以单片机，语音处理芯片及报警传感器为基础，利用公共电话网络建立起来的智能家居服务系统。2.5其他元器件的选择电源为4.5V;电阻R168K;R220M;R382K;瓷介电容103和104,电解电容1UF一个；正负板片1套，扬声器一个；导线若干；光敏电阻筒一个，光敏电阻架七个，前后壳一套。电解电容器的阻抗频率特性3语音门电路的功能应用3.1语音门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RG1上，则RG1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线强度发生变化，这个变化经C2耦合，经Q1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内部的音频发生毕业设计电路工作，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一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一空穴对将逐渐复合，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，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3.2基于HX-2005型感应开关语音门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SD8917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R1R2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。电路如图所示：毕业设计下感应或全天侯感应).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).负载特性：阻性负载(白炽灯、排气扇等)接线方式：单极性供电(二线接驳)延时时间：16秒-350秒(可调)感光度：5LUX-500LUX(可调)3.2双语音门电路的实例分析本例介绍的双控双语音门铃，当来客按下门口的按钮开关时，室内门铃便会发出“叮咚，您好!请开门!”的女中音声；当主人闻声打开房门后，它又会发出“欢迎光临!”的问候语，给客人以亲切友好感。双控双语音门铃的电路如图(a)所示。语音集成电路IC1电阻器RI、晶体三极管VTI和按钮开关SB1等元器件组成了语音型“叮咚”门铃电路；语音集成电路IC2,电阻器R3、晶体三极管VT2、电容器C1、晶体二极管VD和门控开关SB2等元器件组成了语音型自动迎客电路。B为共用扬声器。当来访的客人按动一下门铃按钮开关SBI时，在IC1触发端TG产生正脉冲电信号，IC1内部电路受触发工作，其输出端OUT输出一遍内储的“叮咚，您好!请开门!”语音电信号，经三极管VTI功率放大后，推动扬声器B发出叫开门声。与此同时，电池G经SB1、隔离二极管VD对C1充上约2.3V的电压，作为下一步触发IC2工作的电信号。当主人听到门铃声开门迎接客人时，安装在房门扇上的微动开关SB2随着脉冲触发信号，使IC2受触发工作，从其输出端OUT输出一遍内储的“欢迎光临!”声电信号，经VT2功率放大后，推动扬声器B发声。由于IC2触发信号取自充上电的C1,而C1能够充上电与否又受限制于SBI的闭合(即来客按响门铃),所以平时自家人出进房门和送客时，门铃均不会发出不适场合的“欢迎光控制语音声的速度和音调。C2是IC1触发端的旁路电容器，它能有效地防止门铃按钮引线较长时周围杂波信号(如雷电、电钻和开关电器等产生的各种电波)通过感应对门铃造成的误触发。C3主要滤去IC1输出信号中一些不悦耳的谐波毕业设计成分，使门铃音质得以改善。C4为退藕电容器，在电池电量快用尽、内阻增大时，可有效地避免门铃发声所产生的畸变，相电容器以是不可以省去的。4语音门电路的安装于调试作为安装调试，首先就要求你一定要理解整个设备的工艺流程、控制流程，然后看透图纸，最后对照图纸先对自己的设备的内部接线做一个整体的检查(其实就是参看图纸对照实物实际接线)。首先把语音门