信息與控制工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)--atm系統(tǒng)語(yǔ)音提示電路設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)題目：ATM系統(tǒng)語(yǔ)音提示電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1、掌握WTV020-SD語(yǔ)音模塊的性能指標(biāo)、特點(diǎn)及使用方法；</p><p>　　2、掌握SST89E/V516

2、RD2單片機(jī)特點(diǎn)及使用方法，了解SST89E/V516RD2單片機(jī)控制WTV020-SD語(yǔ)音芯片的軟件編程方法；</p><p>　　3、了解7805構(gòu)成直流穩(wěn)壓電源的電路組成及工作原理。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)WTV020-SD語(yǔ)音模塊的語(yǔ)音錄放電路并完成以下任務(wù)：</p>

3、<p>　　1、實(shí)現(xiàn)WTV020-SD語(yǔ)音模塊的錄音；</p><p>　　2、實(shí)現(xiàn)WTV020-SD語(yǔ)音模塊的自動(dòng)放音；</p><p>　　3、完成SST89E/V516RD2單片機(jī)控制WTV020-SD語(yǔ)音模塊放音的任務(wù)。</p><p>　　四、設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間共三周（2011.03.2

4、8～2011.04.15），具體安排如下表：</p><p>　　五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及學(xué)生成績(jī)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　此自動(dòng)取款機(jī)提醒電路可以分成人體感應(yīng)電路、語(yǔ)音錄放電路、電源電路等幾個(gè)部分。主要采用紅外線(xiàn)傳感器實(shí)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)能夠感測(cè)到人的靠近并通過(guò)BIS0001及外圍電路控制由組成的SD1810M語(yǔ)

5、音錄放電路輸出聲音信號(hào)，由于集成電路內(nèi)部不便制作電感、電容和大電阻以及可調(diào)元件，故外圍元件多以電感、電容和電阻及可調(diào)元件為主。傳感器由于其自動(dòng)感應(yīng)控制,靈敏度高，可靠性強(qiáng)，超低電壓工作模式被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于各種節(jié)能電路、自動(dòng)電路中。自動(dòng)取款機(jī)提醒電路的設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是一次綜合性專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練。通過(guò)課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)一門(mén)或幾門(mén)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課（或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課）理論知識(shí)，培養(yǎng)了設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文獻(xiàn)

6、查閱、報(bào)告撰寫(xiě)等基本技能；培養(yǎng)了實(shí)踐動(dòng)手能力及獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力；培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新意識(shí)、嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。</p><p>　　關(guān)鍵字：熱釋電，BISS0001處理器，ISD1820M語(yǔ)音芯片，自動(dòng)控制。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)

7、任務(wù)書(shū)I</b></p><p><b>　　目 錄II</b></p><p><b>　　第1章 引言1</b></p><p>　　第2章 元件的選擇和特點(diǎn)2</p><p>　　2.1 語(yǔ)音芯片的選擇2</p><p>　　第3章 設(shè)計(jì)的主題內(nèi)容

8、3</p><p>　　3.1系統(tǒng)工作原理3</p><p>　　3.1.2語(yǔ)音芯片的選擇4</p><p>　　3.1.3傳感模塊的選擇4</p><p>　　3.2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)6</p><p>　　3.2.2電源模塊8<

9、;/p><p>　　3.2.3語(yǔ)音模塊8</p><p>　　3.3.1 WTV020-SD語(yǔ)音模塊功能及引腳9</p><p>　　3.3.2 WTV020-SD語(yǔ)音模塊操作模式介紹9</p><p>　　4.4 鍵盤(pán)模塊9</p><p>　　第5章 程序設(shè)計(jì)11</p><p>　　

10、第6章 焊接與調(diào)試13</p><p><b>　　6.1 焊接13</b></p><p><b>　　6.2 調(diào)試13</b></p><p>　　第7章 結(jié)果分析與討論14</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p>

11、;　　附錄Ⅰ電路原理圖16</p><p>　　附錄Ⅱ 源程序17</p><p>　　附錄Ⅲ 元件清單23</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　由于熱釋電的自動(dòng)人體感應(yīng)作用，是理想的電子開(kāi)關(guān)量傳感器。熱釋電已經(jīng)應(yīng)用到生活的各個(gè)方面，而它與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言結(jié)合使其功能更加廣泛。</p&

12、gt;<p>　　自動(dòng)取款機(jī)的語(yǔ)音電路的設(shè)計(jì)主要用熱釋電紅外傳感器和BIS0001再加上外接元器件就構(gòu)成熱釋電紅外開(kāi)關(guān)、來(lái)控制由ISD1810M和外圍電路組成的語(yǔ)音電路而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。熱釋電紅外傳感器是一種被動(dòng)式調(diào)制型溫度敏感器件，利用熱釋電效應(yīng)工作，它是通過(guò)目標(biāo)與背景的溫差來(lái)探測(cè)目標(biāo)的熱釋電人體紅外線(xiàn)傳感器是上世紀(jì)80年代末期出現(xiàn)的一種新型傳感器件。熱釋電紅外傳感器不受白天黑夜的影響，可晝夜不停地用于監(jiān)測(cè)。其響應(yīng)速

13、度雖不如光子型，但由于它可在室溫下使用、光譜響應(yīng)寬、工作頻率寬，靈敏度與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，容易使用。BIS0001是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾，內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器，采用16腳DIP封裝。ISD1420為美國(guó)ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語(yǔ)音錄放電路，由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。錄音內(nèi)容存入永久存儲(chǔ)單元，提

14、供零功率信息存儲(chǔ)，這個(gè)獨(dú)一無(wú)二的方法是借助于美國(guó)ISD公司的專(zhuān)利--直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)（DAST TM）實(shí)現(xiàn)的。利用它，語(yǔ)音和音頻信號(hào)被直接存儲(chǔ)，以其原本</p><p>　　2 設(shè)計(jì)構(gòu)思及結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　圖1 設(shè)計(jì)框圖</b></p><p>　　這套自動(dòng)取款機(jī)語(yǔ)音提醒電路系統(tǒng)，如圖1所示總體設(shè)計(jì)思路是由探測(cè)信號(hào)電路和傳感

15、信號(hào)處理電路，語(yǔ)音存放電路三部分組成。探測(cè)發(fā)射電路通過(guò)熱釋電紅外探測(cè)器探測(cè)人體的紅外輻射信號(hào)，傳感信號(hào)處理電路把探測(cè)信號(hào)放大、編碼和發(fā)射等環(huán)節(jié)，將人體的移動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)；電信號(hào)連接繼電器開(kāi)關(guān)而控制語(yǔ)音存放電路，語(yǔ)音電路接通電源提示聲音。</p><p>　　3 主要元器件的選擇和特性</p><p>　　元器件的選擇決定了電路的可靠性和穩(wěn)定性，器件選擇的原則也要保證電路的性?xún)r(jià)比。<

16、/p><p>　　3.1探測(cè)人體信號(hào)電路的選擇</p><p>　　傳感器選熱釋電RS02D，RS02D時(shí)一種用于檢測(cè)人體接近的控制器件, 可準(zhǔn)確探知附近人物的靠近，是目前作為語(yǔ)音自動(dòng)提示電路和狀態(tài)檢測(cè)的最佳選擇。</p><p>　　2.1.1 熱釋電傳感器的特性</p><p>　　傳感部分對(duì)附件人物移動(dòng)有很高的檢測(cè)靈敏度,又對(duì)周?chē)h(huán)境的聲音

17、信號(hào)抑制,具有很強(qiáng)的搞干擾能力, 它能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線(xiàn)能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。將輸出的電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路，可廣泛應(yīng)用于ATM,保險(xiǎn)等場(chǎng)合的裝置中,安裝方便，可水平或垂直安裝。對(duì)人體感應(yīng)的靈敏度市連續(xù)可調(diào)的，這使得人體接近傳感器可以適應(yīng)于很多不同場(chǎng)合。廣泛應(yīng)用于各種人體接近提示和報(bào)警等電路。內(nèi)部采用微電路芯片作程控處理，具有較高探測(cè)靈敏度和觸發(fā)可靠性探測(cè)與控制兩部分合二為一，守候功耗低，

18、開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出，直接觸發(fā)報(bào)警錄像，使用簡(jiǎn)便?？尚阅芴攸c(diǎn)：</p><p>　　1 具有穿透墻壁和非金屬門(mén)窗的功能，適用于銀行ATM監(jiān)控系統(tǒng)隱蔽式內(nèi)置安裝;</p><p>　　2 探測(cè)人體接近距離遠(yuǎn)近可調(diào)，可調(diào)節(jié)半徑為(約)0-5米;</p><p>　　3 探測(cè)區(qū)域呈雙扇形，覆蓋空間范圍大;</p><p>　　4對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行幅度和寬度雙重

19、比較，誤報(bào)小;</p><p>　　5有較高的環(huán)境溫度適應(yīng)性能，在-20到50攝氏度均不影響檢測(cè)靈敏度。</p><p><b>　　6 非接觸探測(cè)。</b></p><p>　　7 不受溫度、濕度、噪聲、氣流、塵埃、光線(xiàn)等影響,適合惡劣環(huán)境。</p><p>　　8 抗射頻干擾能力強(qiáng)。 </p><

20、p>　　3.1.2熱釋電人體紅外線(xiàn)傳感器的基本結(jié)構(gòu)和原理</p><p>　　熱釋電紅外線(xiàn)傳感器由探測(cè)元、濾光窗和場(chǎng)效應(yīng)管阻抗變換器等三大部分組成，如圖2所示。對(duì)不同的傳感器來(lái)說(shuō)，探測(cè)元的制造材料有所不同。如RS02D的敏感單元由鋯鈦酸鉛制成；P2288由LiTaO3 制成。將這些材料做成很薄的薄片，每一片薄片相對(duì)的兩面各引出一根電極，在電極兩端則形成一個(gè)等效的小電容。因?yàn)檫@兩個(gè)小電容是做在同一硅晶片上的，

21、因此形成的等效小電容能自身產(chǎn)生極化，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反的正、負(fù)電荷。傳感器中兩個(gè)電容是極性相反串聯(lián)的。 </p><p>　　當(dāng)傳感器沒(méi)有檢測(cè)到人體輻射出的紅外線(xiàn)信號(hào)時(shí)，在電容兩端產(chǎn)生極性相反、電量相等的正、負(fù)電荷，所以，正負(fù)電荷相互抵消，回路中無(wú)電流，傳感器無(wú)輸出。 圖2 雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器 當(dāng)人體靜止在

22、傳感器的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，照射到兩個(gè)電容上的紅外線(xiàn)光能 </p><p>　　能量相等，且達(dá)到平衡，極性相反、能量相等的光電流在回路中相互抵消，傳感器仍然沒(méi)有信號(hào)輸出。</p><p>　　當(dāng)人體在傳感器的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，照射到兩個(gè)電容上的紅外線(xiàn)能量不相等，光電流在回路中不能相互抵消，傳感器有信號(hào)輸出。綜上所述，傳感器只對(duì)移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的人體和體溫近似人體的物體起作用。</p>

23、;<p>　　濾光窗是由一塊薄玻璃片鍍上多層濾光層薄膜而成的，能夠有效地濾除7.0~14um波長(zhǎng)以外的紅外線(xiàn)。人體的正常體溫為36~37.5℃，即309~310.5K，其輻射的最強(qiáng)的紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)為λm=2989/（309~310.5）=9.67~9.64um，中心波長(zhǎng)為9.65um，正好落在濾光窗的響應(yīng)波長(zhǎng)的中心。所以，濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線(xiàn)通過(guò)，而最大限度地阻止陽(yáng)光、燈光等可見(jiàn)光中的紅外線(xiàn)的通過(guò)，以免引起干擾。

24、</p><p>　　熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場(chǎng)效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于探測(cè)元輸出的是電荷信號(hào)，不能直接使用，因而需要將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗高達(dá)104MΩ，接成共漏極形式來(lái)完成阻抗變換。使用時(shí)D端接電源正極，G端接電源負(fù)極，S端為信號(hào)輸出。</p><p>　　對(duì)于移動(dòng)速度非常緩慢的物體，如陽(yáng)光，兩個(gè)電容上的紅外線(xiàn)光能能量仍然可以看作是相等的，在回路中相互抵消；

25、再加上傳感器的響應(yīng)頻率很低(一般為0.1~10Hz)，即傳感器對(duì)紅外光的波長(zhǎng)的敏感范圍很窄(一般為5~15um)，因此，傳感器對(duì)它們不敏感，因而無(wú)輸出。</p><p>　　被動(dòng)式紅外報(bào)警器主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、信號(hào)濾波和放大、信號(hào)處理和報(bào)警電路等幾部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖中，菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)

26、有人從透鏡前走過(guò)時(shí)，人體發(fā)出的紅外線(xiàn)就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而加強(qiáng)其能量幅度。熱釋電紅外傳感器是報(bào)警器設(shè)計(jì)中的核心器件，它可以把人體的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以供信號(hào)處理部分使用；信號(hào)處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、延遲、比較，為報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。</p><p>　　報(bào)警器結(jié)構(gòu)圖是將待測(cè)目標(biāo)、菲涅爾透鏡、熱釋電紅外傳感器相結(jié)

27、合使用時(shí)的工作原理示意圖。人體輻射的紅外線(xiàn)中心波長(zhǎng)為9~10um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.2~20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專(zhuān)門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅 圖3 人體通過(guò)傳感器產(chǎn)生的信號(hào) 外線(xiàn)傳感器。如圖3所示。

28、 3.2傳感器處理芯片的選擇</p><p>　　傳感器處理芯片選擇現(xiàn)在最流行的BISS0001 紅外傳感信號(hào)處理器集成電路。 </p><p>　　3.2.1 BISS0001 紅外傳感信號(hào)處理器集成電路：</p><p>　　1. CMOS 數(shù)模混合 </p><p>　　具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與

29、多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理 </p><p>　　雙向鑒幅器可有效抑制干擾 </p><p>　　內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器，穩(wěn)定可靠，調(diào)節(jié)范圍寬 </p><p><b>　　內(nèi)置參考電源 </b></p><p>　　工作電壓范圍寬 +3V～+5V</p><p>　　采用 16

30、 腳 DIP 及 SOP 封裝</p><p>　　3.2.2方框圖與引出端功能</p><p>　　1 BISS0001 紅外傳感信號(hào)處理器集成電路內(nèi)部方框圖如圖4所示。</p><p>　　首先，根據(jù)實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器OP1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大。然后耦合給運(yùn)算放大器OP2，再進(jìn)行第二級(jí)放大，同時(shí)將直流電位抬高為VM(≈0.5VDD)后，將輸出

31、信號(hào)V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs。由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，當(dāng)VDD=5V時(shí)，可有效抑制±1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 COP3是一個(gè)條件比較器。當(dāng)輸入電壓Vc<VR(≈0.2VDD)時(shí)，COP3輸出為低電平封住了與門(mén)U2,禁止觸發(fā)信號(hào)Vs向下級(jí)傳遞；而當(dāng)Vc>VR時(shí)，COP3輸出為高電平，進(jìn)入延時(shí)周期。 當(dāng)A端接“0”電平時(shí)，在Tx時(shí)間內(nèi)任

32、何V2的變化都被忽略，直至Tx時(shí)間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。當(dāng)Tx時(shí)間結(jié)束時(shí)，Vo下跳回低電平，同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期Ti。在Ti時(shí)間內(nèi)，任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,可有效抑制負(fù)載切換過(guò)程中產(chǎn)生的各種干擾。圖以上圖所示的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來(lái)說(shuō)明其工作過(guò)程。 可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間，信號(hào)Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀</p><

33、p>　　圖 4 BISS0001 紅外傳感信號(hào)處理器集成電路方框圖</p><p><b>　　2 </b></p><p>　　1 INPUT A 可重復(fù)/不可重復(fù)觸發(fā)控 制端 為 1 時(shí),允許重復(fù)觸發(fā),為 0 時(shí),不可重復(fù)觸發(fā)</p><p>　　2 OUTPUT VO 控制信號(hào)輸出端 </p><p>　　

34、3 OUTPUT RR1 </p><p>　　4 INPUT RC1 輸出延遲時(shí)間TX的調(diào)節(jié)端 TX≈49152R1C1 </p><p>　　5 INPUT RC2</p><p>　　6 OUTPUT RR2 觸發(fā)封鎖時(shí)間TI的調(diào)節(jié)端 TI≈24R2C2 </p><p>　　7 INPUT VSS 工作電源負(fù)端 一般接 0V</

35、p><p>　　8 INPUT VREF/RE SET 參考電壓及復(fù)位輸入端 一般接VDD，接“0” 時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位</p><p>　　9 INPUT VC 觸發(fā)禁止端 當(dāng)VC＜VR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)VC＞VR時(shí)允許觸 發(fā)。 VR≈0.2 VDD</p><p>　　10 OUTPUT IBB 運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置 端 經(jīng)RB接V B SS端, RBB取值為 1MΩ

36、左右</p><p>　　11 INPUT VDD 工作電源正端 范圍為 3～5V </p><p>　　12 OUTPUT 2OUT 第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出 端 </p><p>　　13 INPUT 2IN- 第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相 輸入端 </p><p>　　14 INPUT 1IN+ 第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相 輸入端 </p&g

37、t;<p>　　15 INPUT 1IN- 第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相 輸入端 </p><p>　　16 OUTPUT 1OUT 第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出 端 最引出端功能符號(hào) </p><p><b>　　3 最大額定值 </b></p><p>　　在25℃溫度下最大電源電壓CC 6 V ，輸出峰值電流 10 mA ，工作溫度 -

38、10～70 ℃ 。</p><p>　　3.3語(yǔ)音芯片的選擇</p><p>　　方案一：選用WTV020-SD語(yǔ)音模塊播放語(yǔ)音。</p><p>　　WTV020-SD語(yǔ)音模塊是一款可重復(fù)擦寫(xiě)語(yǔ)音內(nèi)容的大容量存儲(chǔ)類(lèi)型的語(yǔ)音模塊，可外掛最大容量為1GB的SD卡存儲(chǔ)器。能加載WAV和AD4格式的語(yǔ)音。WTV020-SD模塊以WTV020SD-20S語(yǔ)音芯片為控制核心，

39、具有MP3控制模式，按鍵一對(duì)一控制模式（3段語(yǔ)音跟5段語(yǔ)音兩種），上電循環(huán)模式以及二線(xiàn)串口控制模式。在使用WTV020-SD模塊時(shí)，可先將語(yǔ)音通過(guò)專(zhuān)業(yè)錄音設(shè)備錄制語(yǔ)音，再將錄好的語(yǔ)音轉(zhuǎn)換成AD4格式內(nèi)容，保存到SD卡內(nèi)插到WTV020-SD語(yǔ)音模塊中即可。</p><p>　　方案二：選用ISD1820M語(yǔ)音芯片播放語(yǔ)音。</p><p>　　ISD1820M為美國(guó)ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片

40、語(yǔ)音錄放電路，由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)及FLASH 陣列。輸出放大器組成一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音內(nèi)容存入永久存儲(chǔ)單元，提供零功率信息存儲(chǔ)，這個(gè)獨(dú)一無(wú)二的方法是借助于美國(guó)ISD公司的專(zhuān)利--直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)（DAST TM）實(shí)現(xiàn)的。利用它，語(yǔ)音和音頻信號(hào)被直接存儲(chǔ)，以其原本的模擬形式進(jìn)入EEPROM存儲(chǔ)器。直接模擬存儲(chǔ)允許使

41、用一種單片固體電路方法完成其原本語(yǔ)音的再現(xiàn)。僅語(yǔ)音質(zhì)量?jī)?yōu)勝，而且斷電語(yǔ)音保護(hù)。其缺點(diǎn)是操作復(fù)雜，僅能錄播20秒的語(yǔ)音。</p><p>　　綜合分析，本系統(tǒng)采用ISD1820M語(yǔ)音模塊播放語(yǔ)音。</p><p>　　3.3.1 選用ISD1820M語(yǔ)音芯片的特性</p><p>　　1 高質(zhì)量，自然的語(yǔ)音還原技術(shù)；</p><p>　　2 基

42、本上不耗電信息儲(chǔ)存；</p><p>　　3 信息可保存100年，可反復(fù)錄放十萬(wàn)次；</p><p>　　4 具有自動(dòng)機(jī)電模式；維持狀態(tài)僅需0.5us；</p><p>　　5 可邊沿可電平觸發(fā)放音；</p><p>　　6 3~5v單電源供電；</p><p><b>　　3.3.2引腳描述</b&g

43、t;</p><p>　　1 電源(VCC) 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用的不同電源總線(xiàn)在此引腳匯合，這樣使得噪聲最小。去耦電容應(yīng)盡量靠近芯片。</p><p>　　2 地線(xiàn)(VSSA, VSSD) 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路的不同地線(xiàn)匯合在這個(gè)引腳。</p><p>　　3 錄音 (REC) 高電平有效。只要REC 變高(不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音)，芯<

44、;/p><p>　　片即開(kāi)始錄音。錄音期間，REC 必須保持為高。REC 變低或內(nèi)存錄滿(mǎn)后，錄音周期結(jié)束，芯</p><p>　　片自動(dòng)寫(xiě)入一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)志(EOM)，使以后的重放操作可以及時(shí)停止。然后芯片自動(dòng)進(jìn)入</p><p>　　節(jié)電狀態(tài)。注：REC 的上升沿有84 毫秒防顫，防止按鍵誤觸發(fā)。</p><p>　　4 邊沿觸發(fā)放音(PLAY

45、E) 此端出現(xiàn)上升沿時(shí)，芯片開(kāi)始放音。放音持續(xù)到EOM 標(biāo)志或</p><p>　　內(nèi)存結(jié)束，之后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。開(kāi)始放音后，可以釋放PLAYE。</p><p>　　5 電平觸發(fā)放音(PLAYL) 此端從低變高時(shí)，芯片開(kāi)始放音。放音持續(xù)至此端回到低電</p><p>　　平，或遇到EOM 標(biāo)志，或內(nèi)存結(jié)束。放音結(jié)束后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。</p>

46、<p>　　6 錄音指示(/RECLED) 處于錄音狀態(tài)時(shí)，此端為低，可驅(qū)動(dòng)LED。此外，放音遇到EOM</p><p>　　標(biāo)志時(shí)，此端輸出一個(gè)低電平脈沖。此脈沖可用來(lái)觸發(fā)PLAYE，實(shí)現(xiàn)循環(huán)放音。</p><p>　　7 話(huà)筒輸入(MIC) 此端連至片內(nèi)前置放大器。片內(nèi)自動(dòng)增益控制電路(AGC)控制前置放</p><p>　　大器的增益。外接話(huà)筒應(yīng)

47、通過(guò)串聯(lián)電容耦合到此端。耦合電容值和此端的10KΩ 輸入阻抗決</p><p>　　定了芯片頻帶的低頻截止點(diǎn)。</p><p>　　8 話(huà)筒參考(MIC REF) 此端是前置放大器的反向輸入。當(dāng)以差分形式連接話(huà)筒時(shí)，可</p><p>　　減小噪聲，提高共模抑制比。</p><p>　　9 自動(dòng)增益控制(AGC) AGC 動(dòng)態(tài)調(diào)整前置增益以補(bǔ)

48、償話(huà)筒輸入電平的寬幅變化，使得</p><p>　　錄制變化很大的音量(從耳語(yǔ)到喧囂聲)時(shí)失真都能保持最小。通常4.7uF 的電容器在多數(shù)場(chǎng)</p><p>　　合下可獲得滿(mǎn)意的效果。</p><p>　　10 喇叭輸出(SP+,SP-) 這對(duì)輸出端可直接驅(qū)動(dòng)8Ω 以上的喇叭。單端使用時(shí)必須在輸</p><p>　　出端和喇叭之間接耦合電容，

49、而雙端輸出既不用電容又能將功率提高至4 倍。SP+和SP-之</p><p>　　間通過(guò)內(nèi)部的50KΩ 的電阻連接，不放音時(shí)為懸空狀態(tài)。</p><p>　　11 外部時(shí)鐘(XCLK) 此端內(nèi)部有下拉元件，只為測(cè)試用，不用接。</p><p>　　12 振蕩電阻(ROSC) 此端接振蕩電阻至VSS，由振蕩電阻的阻值決定錄放音的時(shí)間。</p><p

50、>　　13 直通模式(FT) 此端允許接在MIC 輸入端的外部語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)芯片內(nèi)部的AGC 電路、</p><p>　　濾波器和喇叭驅(qū)動(dòng)器而直接到達(dá)喇叭輸出端。平時(shí)FT 端為低，要實(shí)現(xiàn)直通功能，需將FT端接高電平，同時(shí)REC、PLAYE 和PLAYL 保持低。</p><p>　　3.3.3 使用操作</p><p>　　電源電壓3-5V，在錄放模式下，按住R

51、EC 錄音按鍵不放即錄音，RECLED 燈會(huì)亮起，錄音在松開(kāi)按鍵時(shí)停止，放音有三種情況：</p><p>　　1 邊沿觸發(fā)放音，按PE 鍵一下即將全段語(yǔ)音放出，除非斷電或語(yǔ)音結(jié)束不能停止放音；</p><p>　　2 電平觸發(fā)放音，按住PL 鍵時(shí)即放音，松開(kāi)按鍵即停止；</p><p>　　3 循環(huán)放音，置循環(huán)放音開(kāi)關(guān)閉合，按動(dòng)PE 鍵即開(kāi)始循環(huán)放音，只能斷電才能停

52、止。</p><p>　　在直通模式下，直通開(kāi)關(guān)閉合，對(duì)話(huà)筒說(shuō)話(huà)會(huì)從喇叭里擴(kuò)音播放出來(lái)，構(gòu)成喊話(huà)器功能，由</p><p>　　于該模式下的話(huà)筒放大同時(shí)經(jīng)過(guò)AGC 自動(dòng)增益調(diào)節(jié)和帶通濾波器，其音質(zhì)比通常的話(huà)筒放大</p><p>　　器要好很多，而且不會(huì)出現(xiàn)喇叭過(guò)載的情況。</p><p>　　如果用戶(hù)不需要直通模式，而且對(duì)電路的靜態(tài)耗電有要

53、求，就可以改變?cè)捦驳慕尤敕?lt;/p><p>　　式，將話(huà)筒下端的偏置電阻接到RECLED 端，這樣，在平時(shí)由于RECLED 端為高電平話(huà)筒沒(méi)有</p><p>　　電壓電流，整個(gè)電路的耗電幾乎為零。但這種方式下直通模式不能工作。如果用戶(hù)只需要電</p><p>　　路做放音用，可以在芯片錄好音測(cè)試無(wú)誤后，將芯片的REC 端長(zhǎng)期接低電平。取消REC 按鍵，</p

54、><p>　　這樣可以防止意外抹音。如果用戶(hù)想制作變調(diào)電路，現(xiàn)在ISD 芯片也可以了，原來(lái)的ISD 系列芯片的內(nèi)部時(shí)鐘固定，</p><p>　　幾乎不能產(chǎn)生變調(diào)效果，而ISD1820P 可以方便的實(shí)現(xiàn)，只需要錄音和放音時(shí)的外部振蕩電</p><p>　　阻不同就能改變聲音的錄入和播放速度，詳見(jiàn)振蕩電阻和取樣率表。將ROSC 端所接的振蕩</p><

55、p>　　電阻改為電位器可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)語(yǔ)音的快慢，錄入的時(shí)間越短音質(zhì)越好，錄入的時(shí)間越長(zhǎng)音質(zhì)</p><p><b>　　越差。</b></p><p>　　ISD1820P 的批量拷貝，可以借助ISD1425 編程拷貝機(jī)加ISD1820P 拷貝模塊的方案。用戶(hù)可</p><p>　　以先將需要的語(yǔ)音編程制作在ISD2532 或ISD2560

56、 芯片上，然后即可向ISD1820P 拷貝模塊</p><p>　　上的芯片拷貝即可，時(shí)間長(zhǎng)度在模塊上事先設(shè)定。</p><p>　　4 系統(tǒng)工作原理與原理圖</p><p>　　本系統(tǒng)采用BIS0001作為熱釋電信號(hào)處理模塊，實(shí)現(xiàn)ATM機(jī)系統(tǒng)語(yǔ)音提示電路設(shè)計(jì)所需的人體信號(hào)處理電路，當(dāng)人體接近時(shí)熱釋電傳感器將信號(hào)傳遞給BIS0001，首先，由BIS0001中運(yùn)算放大

57、器OP1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大將信號(hào)放大。運(yùn)算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通后面的語(yǔ)音錄放電路。繼電器連通ISD1820的電平觸發(fā)端，ISD1820開(kāi)始工作驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器播放事先存儲(chǔ)的語(yǔ)音信號(hào)。</p>

58、<p><b>　　5焊接與調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1 焊接</b></p><p>　　1，要把要用的各個(gè)元件一一的檢測(cè)，要確保都是好用的，以免焊接后調(diào)試出現(xiàn)問(wèn)題，解決更麻煩。</p><p>　　2，要檢查好各個(gè)器件的極性，不要把它焊接反了，以免加上電源后，燒壞芯片活器件。</p

59、><p>　　3，要檢查各個(gè)器件安排到合適的位置，是連線(xiàn)盡可能的減少交叉，并且要安排的合理，使外表看起來(lái)很美觀，這樣也可以是最后檢查電路顯得特別清晰。</p><p>　　4，要正確使用電焊與焊錫，焊接時(shí)要小心謹(jǐn)慎，以免燙傷自己或他人。焊接時(shí)要分模塊焊接，不要東焊一塊，西焊一塊。要注意不要虛焊，焊接好一塊要用萬(wàn)用表檢測(cè)是否連接良好，這樣可以減少以后調(diào)試的時(shí)間。</p><p

60、><b>　　5.2 調(diào)試</b></p><p>　　調(diào)試工具：萬(wàn)用表，示波器，電烙鐵，焊錫。</p><p>　　首先，要檢查電源是否短接。首先把萬(wàn)用表?yè)艿蕉O管檔，然后用萬(wàn)用表的紅表筆和黑表筆與電路板的正負(fù)極接觸，如果萬(wàn)用表發(fā)出響聲則說(shuō)明電源短接，如沒(méi)有聲音說(shuō)明電源沒(méi)有短接。本系統(tǒng)經(jīng)檢查電源沒(méi)有短接。</p><p>　　其次，要檢

61、查各電路供電是否正常，連接是否良好。把萬(wàn)用表?yè)艿街绷麟妷?0V檔，將萬(wàn)用表黑表筆接地，紅表筆接觸要測(cè)量的位置，根據(jù)測(cè)量各電路電位判斷供電是否正常；把萬(wàn)用表?yè)艿蕉O管檔，用萬(wàn)用表紅黑表筆接觸焊線(xiàn)兩端，如果萬(wàn)用表發(fā)出響聲則連接良好，否則連接不好需要重新焊接。經(jīng)檢查電路供電正常，連接良好。</p><p>　　最后，要分單元電路分別進(jìn)行測(cè)試。用示波器驗(yàn)證單片機(jī)與各個(gè)芯片是否工作正常，經(jīng)驗(yàn)證系統(tǒng)工作正常。</p&g

62、t;<p><b>　　6 結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)三月的設(shè)計(jì)和反復(fù)調(diào)試，完成了題目的基本要求和發(fā)揮部分的要求，此ATM語(yǔ)音提示電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以使用BIS0001作為核心控制器。電路成功的實(shí)現(xiàn)了題目的要求。而且這個(gè)系統(tǒng)可以應(yīng)用到很多領(lǐng)域，例如可應(yīng)用在汽車(chē)電子（防盜報(bào)警器、電子狗）、智能家居系統(tǒng)、家庭防盜報(bào)警器等很多領(lǐng)域。</p><p>　

63、　由于制作條件有限采用萬(wàn)能版搭界電路，電路的焊接都是自己一個(gè)人完成的。</p><p>　　通過(guò)這三周的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固和加深了我們的相關(guān)專(zhuān)業(yè)課（或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課）理論知識(shí)，提高了我們的設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文獻(xiàn)查閱、報(bào)告撰寫(xiě)等基本技能；增強(qiáng)了我們的實(shí)踐動(dòng)手能力及獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力；培養(yǎng)了我的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新意識(shí)、嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。</p><p>

64、;　　我們不但增強(qiáng)了實(shí)踐能力和協(xié)作精神，而且懂得了聯(lián)系實(shí)際的重要性，這對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和工作不無(wú)裨益。當(dāng)然，我們的設(shè)計(jì)還存在著一些缺陷，有待于在將來(lái)設(shè)計(jì)中進(jìn)一步提高，在此懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。</p><p>　　學(xué)了二年半的電子信息工程專(zhuān)業(yè)，也做過(guò)很多課程設(shè)計(jì)，參加過(guò)許多的實(shí)踐。參與這次硬件設(shè)計(jì)，是我的榮幸同時(shí)我也感覺(jué)有很多收獲。我感覺(jué)最基本的電路知識(shí)和模電知識(shí)非常重要。在原來(lái)好多東西學(xué)過(guò)了，都只當(dāng)做書(shū)本知識(shí)來(lái)記，

65、根本沒(méi)想過(guò)如何應(yīng)用，然而實(shí)際工程中真正碰到了才明白原來(lái)當(dāng)初學(xué)這東西是這么個(gè)作用。</p><p>　　經(jīng)歷了這次硬件設(shè)計(jì)我覺(jué)得經(jīng)驗(yàn)很重要，許多電路不管簡(jiǎn)單還是復(fù)雜，第一次搭建、調(diào)試的時(shí)候總是讓人相當(dāng)惱火，但是有過(guò)一次經(jīng)驗(yàn)就好了，以后再碰到類(lèi)似的電路就熟練得多。所以每當(dāng)搭建、調(diào)試一塊新的電路的時(shí)候，都要盡量把它弄懂弄通，每一個(gè)元件的作用、輸入、輸出關(guān)系等等。調(diào)的電路多了，以后經(jīng)驗(yàn)就越來(lái)越豐富，學(xué)習(xí)工作起來(lái)也就越得心

66、應(yīng)手。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 高燕 傳感器原理及應(yīng)用 西安電子科技大學(xué)出版社，2009年8月</p><p>　　[2] 高曉蓉 傳感器技術(shù) 西南交通大學(xué)出版社，2003年</p><p>　　[3] 陳杰，黃鴻 傳感器與檢測(cè)技術(shù) 北京：高等教育出版社，20