語(yǔ)音告警電路課程設(shè)計(jì)

1、湖南第一師范學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告起止日期：自2013年12月 02日 至2013年12月11日系（部）信息科學(xué)與工程系學(xué)生姓名羅亦玉班級(jí)12電子科學(xué)與技術(shù)1班學(xué)號(hào)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)2013 年 12月 15日目錄第一章 概述.-1-1.1 HCF5209概述.-1-1.2 LM386概述.-1-第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.-2-1.1設(shè)計(jì)思路.-2-第三章 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì).-3- 3.1語(yǔ)音告警電路設(shè)計(jì).-3- 3.2 運(yùn)放電路設(shè)計(jì).-3- 3.3 穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì).-4- 3.4 保護(hù)電路設(shè)計(jì).-4-第四章 制作與調(diào)試.-5- 4.1電路連接.-5- 4.2 系統(tǒng)調(diào)試.-5-第五章 設(shè)計(jì)總結(jié).-6-

2、5.1功能實(shí)現(xiàn).-6- 5.2 預(yù)期結(jié)果.-6-附錄1 電路原理圖.-7-附錄 2 元器件清單.-8- 第一章 概述1.1HCF5209概述語(yǔ)音提示、告警電路是一種根據(jù)需要可以發(fā)出人的語(yǔ)言聲音的集成電路。這種電路一般以軟封裝方式封裝在線路板上，它的性能穩(wěn)定、語(yǔ)言清晰逼真，使用靈活方便，在一些特定場(chǎng)合可以替代人而起到語(yǔ)音提示、告警的作用。例如汽車導(dǎo)航儀在汽車超速時(shí)會(huì)發(fā)出“您已超速”的聲音，以提醒駕駛員減速注意安全。再如，為了防止發(fā)生觸電事故，在一些高壓電器、變電所、高壓開(kāi)關(guān)柜等危及人身安全的場(chǎng)合，常用到“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)勿靠近”的語(yǔ)音告警電路。 有一種常用的“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)勿靠近”語(yǔ)音告警應(yīng)用電路，型

3、號(hào)為HCF5209。該片有7個(gè)引腳，第5、1腳是電源正、負(fù)端，第3腳是觸發(fā)端，低電平有效，觸發(fā)一次，電路便輸出三次“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)勿靠近”語(yǔ)音信號(hào)。若將3腳直接接地，則電路將重復(fù)發(fā)出上述語(yǔ)音信號(hào)。第6、7腳間所接電阻的大小決定語(yǔ)音輸出速度，可適當(dāng)調(diào)整。語(yǔ)音信號(hào)由第4腳輸出，經(jīng)三極管9013放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。當(dāng)需要語(yǔ)音告警電路發(fā)出宏亮的告警聲音時(shí)，可另接一功放電路。1.2 LM386概述 LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地

4、位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。它是專門為低損耗電源所設(shè)計(jì)的功率放大器集成電路。它的內(nèi)建增益為20，透過(guò)pin 1 和pin8腳位間電容的搭配，增益最高可達(dá)200。LM386可使用電池為供應(yīng)電源，輸入電壓范圍可由4V12V，無(wú)作動(dòng)時(shí)僅消耗4mA電流，且失真低。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。 第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)思路2.2.1設(shè)計(jì)原理語(yǔ)音提示、告警電路是一種根據(jù)需要可以發(fā)出人的語(yǔ)言聲音的集成電路。這種電路一般以軟封裝方式封裝在線路板上，它的性能穩(wěn)定、語(yǔ)言清晰逼真，使

5、用靈活方便，在一些特定場(chǎng)合可以替代人而起到語(yǔ)音提示、告警的作用。例如汽車導(dǎo)航儀在汽車超速時(shí)會(huì)發(fā)出“您已超速”的聲音，以提醒駕駛員減速注意安全。再如，為了防止發(fā)生觸電事故，在一些高壓電器、變電所、高壓開(kāi)關(guān)柜等危及人身安全的場(chǎng)合，常用到“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)勿靠近”的語(yǔ)音告警電路。HCF5209是整個(gè)電路發(fā)聲的核心部分，通過(guò)程序的編寫和執(zhí)行，產(chǎn)生報(bào)警語(yǔ)音。產(chǎn)生的語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)電容濾波和耦合后，得到較好的信號(hào)作為放大電路的輸入信號(hào)，使放大器穩(wěn)定工作。最后通過(guò)揚(yáng)聲器輸出信號(hào)，也就是輸出所需要的語(yǔ)音。2.2.2 系統(tǒng)框架圖本系統(tǒng)主要由二極管保護(hù)模塊，穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓模塊，語(yǔ)音告警模塊運(yùn)放模塊四個(gè)模塊構(gòu)成。語(yǔ)音告警模

6、塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分 ，其他模塊都是圍繞這一模塊的外圍電路，有著不可或缺的作用。系統(tǒng)整體框架如圖2-1所示。 保護(hù)電路 語(yǔ)音 提示 放大電路 電路 穩(wěn)壓電路 圖2-1系統(tǒng)框架圖2.2.3 各功能模塊構(gòu)思（1）保護(hù)模塊電源極性保護(hù)，防止接錯(cuò)電源，燒壞電路。 （2）穩(wěn)壓模塊使電源電壓降為穩(wěn)定的低電壓（約3V）供給電路使用。 （3）語(yǔ)音提示模塊發(fā)出語(yǔ)音信號(hào)作為放大模塊的輸入信號(hào)。（4）放大模塊將語(yǔ)音信號(hào)放大后經(jīng)揚(yáng)聲器輸出發(fā)出語(yǔ)音。第3章 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)3.1 語(yǔ)音告警電路設(shè)計(jì)電路工作時(shí)電流信號(hào)從引腳5輸入，通過(guò)語(yǔ)音芯片處理后，由引腳4輸出，引腳6與引腳7接一個(gè)電阻，通過(guò)改變電阻的大小來(lái)調(diào)整語(yǔ)音發(fā)

7、音的速度。輸出的語(yǔ)音信號(hào)再經(jīng)電容濾波，耦合得到較好的穩(wěn)定的信號(hào)，電路如圖31所示。 圖3-1語(yǔ)音告警電路圖3.2 運(yùn)放電路設(shè)計(jì)由語(yǔ)音芯片輸出的信號(hào)經(jīng)電容濾波，耦合，使放大器穩(wěn)定工作，從引腳3輸入,LM386芯片將語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行放大，再由電容耦合后，輸送至揚(yáng)聲器。電路如圖32所示。圖32運(yùn)放電路3.3 穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)電流經(jīng)負(fù)載限流，與穩(wěn)壓二極管一起構(gòu)成穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓二極管利用其反向工作特性穩(wěn)定電壓，當(dāng)反向加壓超過(guò)管子的耐壓值會(huì)將管子燒壞，但若限制反向電流值（在管子與電源之間串聯(lián)一個(gè)電阻）管子不會(huì)燒壞。管子反向擊穿后，電流從大往小變，電壓只有很小的下降，一直降到某個(gè)電流值后電壓才隨電流的下降急劇下降，

8、而電壓基本維持不變。電路如圖33所示。 圖33穩(wěn)壓電路3.4 保護(hù)電路設(shè)計(jì) 電源電壓經(jīng)電路中二極管做電源極性保護(hù)，即使接錯(cuò)電源，也不至于燒壞整個(gè)電路。其原理就是利用二極管的單向?qū)ㄌ匦浴?第四章 制作與調(diào)試 4.1電路連接 1. 由于語(yǔ)音告警電路HCF5209為軟封裝電路，在面包板組裝電路時(shí)需要將各引腳焊接一條810cm長(zhǎng)，0.50.7mm直徑的單股導(dǎo)線，作為實(shí)驗(yàn)連接之用。注意：由于HCF5209為CMOS集成電路，該類電路在焊接時(shí)，容易感應(yīng)電烙鐵所帶電荷而損壞，使用電烙鐵焊接引線的正確操作方法是：使用外殼接地的電烙鐵，或在焊接操作時(shí)拔掉電烙鐵電源，利用余熱焊接。 2. 電路進(jìn)行組裝，最后將已

9、焊好引線的語(yǔ)音告警電路HCF5209各引腳接入電路的相應(yīng)位置。 系統(tǒng)電路圖4.2 電路調(diào)試 1. 改變電阻R2的數(shù)值（150250K），觀察發(fā)音速度有何改變并記錄之。 2. 取下電容器C2，通電試聽(tīng)，與有濾波電容時(shí)的效果相比較，檢驗(yàn)電容器C2在改善語(yǔ)音音色效果方面的作用。 第五章 設(shè)計(jì)總結(jié) 5.1 功能實(shí)現(xiàn)將電路檢查調(diào)試完后，再接通電源檢驗(yàn)成果，根據(jù)原理電路最終會(huì)由揚(yáng)聲器發(fā)出“嗚嗚”的報(bào)警聲音，實(shí)現(xiàn)其提示與報(bào)警功能。因?yàn)殡娐返恼Z(yǔ)音提示芯片的引腳3是接地的，所以會(huì)一直發(fā)出報(bào)警信號(hào)，直至切斷電源，報(bào)警才能終止。5.2 預(yù)期結(jié)果 結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)出報(bào)警信號(hào)，斷開(kāi)電源，報(bào)警信號(hào)就會(huì)消失，達(dá)到預(yù)期結(jié)果。但可能會(huì)出現(xiàn)效果不明顯，聲音偏小的情況。誤差分析：可能會(huì)存在信號(hào)不純，揚(yáng)聲器發(fā)出的報(bào)警聲太小，沒(méi)達(dá)到預(yù)期的效果，原因在于元器件本身沒(méi)有達(dá)標(biāo)，以及電路焊接過(guò)程中不牢固等，都會(huì)造成信號(hào)的損失，使效果變差，所以制作過(guò)程中要特別注意由于HCF5209為CMOS集成電路，該類電路在焊接時(shí)，容易感應(yīng)電烙鐵所帶電荷而損壞，使用電烙鐵焊接引線的正確操作方法是：使用外殼接地的電烙鐵，或在焊接操作時(shí)拔掉電烙鐵電源，利用余熱焊接。附錄1 電路原理圖 系統(tǒng)原理圖HF5209原理圖 LM386原理圖 附錄2 元器件清單IC1 HCF5209 語(yǔ)言告警集成電路IC2 LM38