语音告警电路课程设计.docx

语音告警电路课程设计.docx

《语音告警电路课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《语音告警电路课程设计.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

语音告警电路课程设计

语音告警电路课程设计

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

12403100112

成绩

指导教师（签字）

2013年12月15日

第一章概述............................................................................................................-1-

1.1HCF5209概述...........................................................................................-1-

1.2LM386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....................................................................................................-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，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。

1.2LM386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pin1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4V~12V，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3—1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3—2所示。

图3—2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，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3—3所示。

图3—3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8~10cm长，0.5~0.7mm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（150~250KΩ），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

IC1HCF5209语言告警集成电路

IC2LM386功率放大集成电路

VD1N4148二极管

VDz2CW51稳压二极管

R1,R3390Ω1/8W碳膜电阻器

R2200Ω1/8W碳膜电阻器

R410KΩ1/8W碳膜电阻器

C10.1μF/63V涤纶或瓷介电容器

C21μF/16v铝电解电容

C3,C4100μF/16V铝电解电容

B8Ω小功率电动式扬声器