电子语音迎宾器电路设计.docx
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电子语音迎宾器电路设计
模电课程设计
《电子语音迎宾器设计与制作》
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摘要
本文介绍一种具有简单识别来人功能的电子语音迎宾器，适合在宾馆、商场等公共场所的门前安装使用。
当有人进门时，它会礼貌地发出“欢迎光临”声，使人倍感亲切。
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，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。
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。
关键词：
光敏电阻,电子语音芯片,集成电路。
目录
摘要2
目录3
前言3
第一章电路的总体设计5
1.1电子语音迎宾器的总体介绍5
1.2电子语音迎宾器电路的分类：
6
1.3电子语音迎宾器电路的设计思想6
第二章电路工作原理及条件7
2.1电路的工作原理7
2.2感应开关语音迎宾器的电路和工作条件8
第三章电路的元器件选择9
3.1光敏电阻的选择及工作原理和参数9
3.2三极管Q1和Q2的选择和在电路中的工作要求11
3.3SD8917A在电路中的应用11
3.3.1引脚功能描述12
3.4其他元器件的选择13
第四章电路的安装与调试13
4.1本设计的优点及创新之处14
4.2本设计可改进的方面14
第五章工艺流程14
第六章总结15
前言
在竞争日益激烈的今天，各行各业为提高竞争力，纷纷推出了各种新奇的事物来吸引消费者，经过长时间的市场调研，发现各种商场，宾馆舞厅等场所门口都站有一排或两排的迎宾小姐，这种迎宾方式不仅耗费了大量的物力资源，而且由于现在人力成本的不断增加，就大大增加了企业的生产成本，此外还会由于服务人员长时间从事单调重复的工作，造成对工作热情的锐减，从而影响服务质量，针对这一现象我们决定开发设计电子迎宾系统，虽然现在市场上有出现了不少电子迎宾器，但是有些产品没有进出别功能，人性化程度比较低，不能全方位的体现人的服务特点。
市场上至今还未出现这种比较完善的电子迎宾系统。
相比之下，这套电子迎宾系统体现出强大的优越性，不但成本低廉，而且工作性能稳定，还能为消费者提供感官上的人性化服务。
伴随着电子技术与数字化技术的发展，开发出一种服务质量好，经济实用的控制系统成为诸多工程技术人员的追求，而电子迎宾系统不仅便于统一管理，而且能减少人力资源，还对环境改善、提高经济效益都有着显著地效果。
为此我们决定设计着中国新型的电子迎宾器来代替人力。
该电子迎宾装置是以激光为传感源，配合语音电路组装而成，能随时任意改变语音电路中的录音，以满足不同场所的不同使用效果。
该电子迎宾系统的开发设计，符合社会经济发展的必然趋势，在投放市场时一定能得到广泛应用，并且具有广阔的市场前景。
第一章电路的总体设计
1.1电子语音迎宾器的总体介绍
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，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！
欢迎光临！
”的中文女声非常神奇。
1.2电子语音迎宾器电路的分类：
电子语音迎宾器感应门铃有2种分光感和红外感应
1：
光感
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电子语音迎宾器电路的设计思想
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。
第二章电路工作原理及条件
2.1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R光上，则R光表现出一个电阻值，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等组成的高增益放大后，输入IC的反相输入端，这个信号与同相输入端输入的信号在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—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—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交流。
2.2感应开关语音迎宾器的电路和工作条件
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极。
电解电容C3主要作用为滤波。
C2主要作用是耦合。
另一条是由电源经R2R1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TQ33F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。
IC1脚为英文问候语若产生英文发音连接1脚。
工作条件：
1.单极性设计:
同普通墙壁开关（二线接驳）,可接各类阻性负载（无需任何配件）.
2.全自动感应:
人来开关立即接通,人离开后延时自动关闭.
3.无触点电子开关:
接通负载的瞬间无大的冲击电流,延长负载使用寿命.
4.自动测光:
光线强时不感应（出厂设置）,带感光调节（也可调节在任意光线下感应或全天侯感应）.
5.自动随机延时（可连续延时方式）:
人在感应范围活动,开关始终接通,直到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）.
工作电压:
AC180V-250V（50/60Hz）
负载特性：
阻性负载（白炽灯、排气扇等）
负载功率：
25W-200W
接线方式：
单极性供电（二线接驳）
自身功耗:
<0.5W
感应范围:
140度圆锥角,5-8米以内
延时时间:
16秒-350秒（可调）
感光度:
5LUX-500LUX（可调）
工作温度：
-20℃-+50℃
第三章电路的元器件选择
3.1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。
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。
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。
光敏电阻的结构图（3—1）
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,此时流过的电流称为暗电流。
（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。
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。
（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,亦称为光谱响应。
（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。
3.2三极管Q1和Q2的选择和在电路中的工作要求
三极管Q19013的工作原理和参数：
（三极管9013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：
45V
工作温度：
-55℃to+150℃
和9013（NPN）相对
9013三极管参数:
类型:
开关型;极性:
NPN;材料:
硅;最大集存器电流（A）:
0.5A;直流电增益:
10to60;功耗:
0.625W;最大集存器发射电（VCEO）:
25;频率:
150MHZ
3.3SD8917A在电路中的应用
光敏电阻感应接收电路如图下图所示当人经过人体感应开关时光敏电阻阻值会发生改变从而控制三极管Q1Q2的导通与截止。
2SD8917A特性及典型应用语言芯片SD8917A的封装和典型应用如图下图所示。
1、SD8917A的功能叙述●2按键正脉冲触发●工作电压范围宽2.4V—5V●直接驱动8Ω喇叭●TG3:
（英语）Hellowelcome●TG2:
（中文）你好欢迎光临
3.3.1引脚功能描述
电源（VCCA,VCCD）：
为使噪声最小,芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线,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处相连,而去耦电容应尽量靠近器件。
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。
信号通过耦合电容输入,最大幅度为峰峰值16mV。
音频输出（AUDOUT）：
提供音频输出,可驱动5kΩ的负载。
片选（SS）：
此端为低,即向该TQ33F芯片发送指令,两条指令之间为高电平。
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将数据放到本端,供ISD输入。
串行输出（MISO）：
ISD的串行输出端。
ISD未选中时,本端呈高阻态。
串行时钟（SCLK）：
ISD的时钟输入端,由主控制器产生,用于同步MOSI和MISO的数据传输。
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指令读取。
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EOM标志时,此状态位才置1。
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（TQ33F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技术。
3.4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;扬声器一个；导线若干；光敏电阻一个，。
第四章电路的安装与调试
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）。
首先把电子语音迎宾器电路的各个元器件和线路板准备好。
有电烙铁和助焊剂进行焊接。
先遵循元器件的安装工艺条件，由小到大进行一个个焊接安装。
焊接时要注意元器件的正负极。
在安装过程中要进行每一个元器件的测试，以保证每个元器件的良好和安装正确。
制成的门铃，一般无须任何调试便可投人使用。
如觉得语音声不动听，可适当调整对应集成电路的外接振荡电阻器（R1或R3）阻值加以调节。
当阻值减小时，语音声速快、高尖，为女人声；当阻值增大时，语音声速慢、低沉，为男人声。
整机静态时总电流实测（电压为3V），工作时电流超不过120mA，故用电节省，每换一次新电池可工作近一年时间。
在以上基础上，一定要按照设备的安装规范或者要求安装设备、敷设电缆及接线（接线前一定要有校线这个步骤）。
在确定设备外观完好接线正确外来信号正常的前提下，开始带电调试。
空载带电调试步骤：
一、先检查来电情况，电压是否过高或者过低，确保来电正常；
二、送二次控制回路电，确保仪表盘仪表、指示灯正常无误；
三、送主回路电，分控制对象单步调试；
四、设备整体送电，总体调试
五、带负载调试。
六、正常使用。
最后发现该电子语音迎宾器电路安装正确并能开始投放使用。
4.1本设计的优点及创新之处
1本电子语音迎宾器电路元器件简单，价格低廉便于购买。
方便使用
2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。
3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。
4产品价格非常低廉便于普及和大量生产。
5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。
4.2本设计可改进的方面
由于是第一次进行的设计，产品会有很多不足，因为是红外光敏电阻他会受到天气气候的影响。
例如天气阴暗或晚上可能不会达到预想的效果。
以后尽可能的进行完善该产品。
提高光敏电阻的灵敏度，多加一个语音运算放大电路进行来人时的双语音控制。
还应把产品做得尽可能的小和美观等。
第五章工艺流程
1.原理图：
首先用Protel99SE画出原理图，画图时注意检查连线是否正确，确认无误就分别给每个元件进行封装，最终进行电气规则检测，若无误则可更新到PCB。
2.PCB图：
从原理图更新过来之后，先确定边框的尺寸大小，然后在边框范围内进行布局（注：
布局时非线交叉点越少越好连线），布局好之后就进行连线（线的宽度根据自己的需求而定），焊盘大小可以根据需要修改，然后在每个焊盘上放过孔，确认无误便可打印。
3.PCB板：
根据自己所需PCB的大小用锯子锯好一块合适的板子，然后把边磨平、光滑，再用砂纸把铜片面磨光滑，拿去清洗抹干，之后便可拿自己印制出来的电路图纸把PCB板包好用熨斗熨个1—2分钟，熨好之后把纸拿掉，检查是否有些地方没有印好，没印好的地方可以用涂改应涂上，之后拿到三氯化铁里把铜片泡掉，泡好拿去清洗便可打孔，打孔完了再用砂纸把板子铜线磨光滑，这样一块PCB电路板就制作出来了。
4.焊接：
把对应的元器件插到PCB板上，开始焊接（焊接技术取决于自己，焊接好坏决定产品质量），焊接有很多要求和规范，书上都写得清清楚楚、明明白白，在此就不老套的细写了。
第六章总结
关于电子迎宾系统在各个服务部门中的应用，还未在市场中普及，我们选择这个项目，主要是发现有很多部门正在以高薪聘请迎宾小姐，与其长期的向迎宾小姐付薪水，不如想办法做出一个电子迎宾器，来代替人力，这个目的在论文完成的过程中得到了体现。
进出门检测电路经过改造后提高了电路的可靠性，降低了误测率，实现了无人值守。
语音电路设置为专用的问候语，“欢迎光临”，“谢谢惠顾”等。
这种电子迎宾器不但经济而且有趣。
但是，在我们的设计中由于还是缺乏一些实践的经验，考虑问题也不太全面，比如…对于这些问题的解决，还需要我们在以后的工作过程中继续学习和增加实践经验来完成。
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