電子迎賓機(jī)器人設(shè)計(jì)大學(xué)本科畢業(yè)論文

PAGEPAGE19目錄1緒論 12方案論證 23系統(tǒng)框圖 44電路的工作原理 45模塊介紹 65.1電源模塊 65.2檢測(cè)模塊 65.2.1紅外信號(hào)發(fā)射模塊 65.2.2紅外信號(hào)接收模塊 85.3互鎖控制模塊 85.3.1電壓比較器LM324 85.3.2雙四位加法計(jì)數(shù)器CD4518 95.4語(yǔ)音控制模塊 95.4.1主要特性 105.4.2封裝形式 105.4.3引腳描述 105.4.4錄放音的操作方式 115.4.5應(yīng)用線(xiàn)路圖 115.4.6TDA2822功放集成電路 126模特動(dòng)作控制模塊 137整體電路圖 138印刷電路板 159結(jié)束語(yǔ) 16謝辭 16參考文獻(xiàn) 171緒論在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天,各行各業(yè)為提高競(jìng)爭(zhēng)力，紛紛推出了各種新、奇的事物來(lái)吸引消費(fèi)者。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)調(diào)查,發(fā)現(xiàn)各種商場(chǎng)、賓館、舞廳等場(chǎng)所其門(mén)口都站有一排或兩排迎賓小姐，這種迎賓方式不但耗費(fèi)了大量的物力資源，而且由于現(xiàn)在人力成本的不斷的增加,這樣就大大增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，此外還會(huì)由于服務(wù)人員長(zhǎng)時(shí)間的從事單調(diào)重復(fù)的工作,造成對(duì)工作的熱情銳減,從而影響服務(wù)質(zhì)量。針對(duì)這一現(xiàn)象我決定開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一套自動(dòng)電子迎賓機(jī)器人裝置，雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上使用的自動(dòng)電子迎賓運(yùn)用了人體感應(yīng)檢測(cè)和語(yǔ)音輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是這種產(chǎn)品沒(méi)有進(jìn)出識(shí)別功能，人性化程度比較低，不能全方位的體現(xiàn)人的服務(wù)特點(diǎn)。市場(chǎng)上至今還未出現(xiàn)這種比較完善的自動(dòng)電子迎賓機(jī)器人產(chǎn)品。相比之下，自動(dòng)電子迎賓機(jī)器人體現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)越性，現(xiàn)在所開(kāi)發(fā)的這套電子迎賓機(jī)器人裝置,不但成本低廉,而且工作性能穩(wěn)定,還能為消費(fèi)者提供感官上的人性化服務(wù)。伴隨微電子技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)出一種服務(wù)質(zhì)量好、智能化程度高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)成為諸多工程技術(shù)人員的追求。而電子機(jī)器人不僅便于統(tǒng)一管理，而且能減少人力資源，還對(duì)環(huán)境改善、提高經(jīng)濟(jì)效益都有著顯著的效果。為此我們決定設(shè)計(jì)這種新型的自動(dòng)電子迎賓機(jī)器人來(lái)代替人力。該電子迎賓機(jī)器人裝置是以紅外線(xiàn)為傳感源，加以語(yǔ)音和動(dòng)作控制電路組裝而成，能在動(dòng)作控制電路的自動(dòng)控制下做出部分人性化的迎賓動(dòng)作，而且還能隨時(shí)任意改變語(yǔ)音電路中的錄音,以滿(mǎn)足不同場(chǎng)所的不同使用效果。該電子迎賓機(jī)器人裝置的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在投放市場(chǎng)時(shí)一定能得到廣泛的應(yīng)用，并且具有廣闊的市場(chǎng)前景。2方案論證本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)是采用紅外線(xiàn)控制的，紅外線(xiàn)控制是個(gè)很廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，它是通過(guò)一定的技術(shù)對(duì)被控物體實(shí)施一定距離的控制,普通的紅外探測(cè)器只能探測(cè)人體運(yùn)動(dòng)的紅外光譜產(chǎn)生信號(hào)，它不能分辨人體運(yùn)動(dòng)的方向，不能依據(jù)人體運(yùn)動(dòng)不同的方向產(chǎn)生不同的信號(hào)觸發(fā)相應(yīng)控制電路。因此，它只要見(jiàn)到人便產(chǎn)生信號(hào)，不能滿(mǎn)足某些產(chǎn)品的特殊要求。根據(jù)新近研發(fā)的方向識(shí)別紅外探測(cè)模塊突破了原有的模式，它能識(shí)別人進(jìn)來(lái)（向左運(yùn)動(dòng)）或者出去（向右運(yùn)動(dòng)）而產(chǎn)生不同的通道信號(hào)去觸發(fā)相應(yīng)的控制電路，實(shí)現(xiàn)某些產(chǎn)品的功能要求。本設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮了以下幾種控制方式：（1）紅外線(xiàn)接收解調(diào)專(zhuān)用集成電路CX20106的控制：它的電路外圍還需要接一些電阻和電容元件，做成印刷板時(shí)需要把二極管、三極管、電阻、電容、集成塊做在一塊，并且外殼需要金屬封裝，因此體積比較大，抗干擾能力也比較弱，長(zhǎng)期使用會(huì)使它的頻率發(fā)生偏移，現(xiàn)在市場(chǎng)上這種紅外接收已被淘汰。（2）TX05D反射式紅外控制：實(shí)際上是一種一體化的紅外線(xiàn)發(fā)射，接收器件，它內(nèi)部包含紅外線(xiàn)發(fā)射，接收及信號(hào)放大與處理電路，能夠以非接觸形式檢測(cè)出前方一定范圍內(nèi)的人體或物體，并轉(zhuǎn)換成高電平信號(hào)輸出。由于TX05D內(nèi)部采用了低功耗器件和抗干擾電路，所以工作穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)檢測(cè)，本器件屬模塊化產(chǎn)品，全部電路焊裝在一只46x32x17mm（不包括安裝支架）的塑料盒內(nèi)。盒的側(cè)面設(shè)有狀態(tài)指示和靈敏度調(diào)節(jié)孔，一只紅色發(fā)光管用來(lái)指示開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)，平時(shí)熄滅，有反射物時(shí)發(fā)光。靈敏度調(diào)節(jié)孔用來(lái)調(diào)節(jié)反射檢測(cè)距離，順時(shí)針調(diào)整距離增大，逆時(shí)針調(diào)距離減小。TX05D通過(guò)一條1.5米的雙芯屏蔽線(xiàn)作為輸出引線(xiàn)，其中紅色線(xiàn)為電源正極，白色線(xiàn)為輸出端，銅網(wǎng)接電源負(fù)極。白色線(xiàn)靜態(tài)時(shí)為低電平，有反射物時(shí)輸出高電平。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如需加長(zhǎng)引出線(xiàn)，可選用相同材質(zhì)的雙芯屏蔽線(xiàn)即可。但是它的檢測(cè)距離與工作電壓有關(guān)，電壓越高檢測(cè)距離越遠(yuǎn)。在TX05D的前方或側(cè)面不應(yīng)有大面積的阻擋物或反射物，影響其正常工作。所以根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求不宜采用這種控制電路[2]。（3）紅外線(xiàn)二極管控制：使用紅外發(fā)光二極管獲得近紅外光是相當(dāng)簡(jiǎn)便的。紅外發(fā)光二極管是一種由PN結(jié)構(gòu)成的注入電流型發(fā)光器件，在加上合適的正向偏置電壓后，就可以發(fā)出一定波長(zhǎng)的近紅外光。紅外發(fā)光二極管的特性：紅外線(xiàn)是一種不可見(jiàn)光，人眼是覺(jué)察不到的。電子技術(shù)中是用紅外發(fā)光二極管(又稱(chēng)紅外發(fā)射二極管)來(lái)產(chǎn)生紅外線(xiàn)。常用的紅外發(fā)光二極管(如SE303、PH303)，其外形和發(fā)光二極管LED相似，紅外發(fā)光管正向?qū)üぷ鲿r(shí)，發(fā)出紅外光(近紅外線(xiàn)約0.93μm)。二極管的管壓降約1.4V，工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，二極管的回路中常串有電阻作為二極管限流電阻。采用紅外線(xiàn)二極管去控制受控裝置時(shí)，受控裝置中均有相應(yīng)的紅外光電轉(zhuǎn)換元件，如紅外接收二極管，光電三極管等。紅外線(xiàn)發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式是指發(fā)光管和接收管相對(duì)安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發(fā)光管和接收管并列在一起，平時(shí)接收管始終無(wú)光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光遇到反射物時(shí)，接收管收到反射回來(lái)的紅外線(xiàn)才工作。雙管紅外發(fā)射電路，可提高發(fā)射功率，增加紅外發(fā)射的作用距離[1]。在本設(shè)計(jì)中紅外光發(fā)射模塊如圖3所示，555時(shí)基振蕩器產(chǎn)生一定占空比的脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，使其發(fā)射出一系列等幅的紅外光脈沖信號(hào)。紅外接收模塊如圖4所示。光電探測(cè)器（紅外光電二極管）用來(lái)將接收到的紅外脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。光電接收管在沒(méi)收到紅外光信號(hào)時(shí)，光電管中流過(guò)的電流很小，即只有很小的“暗電流”，負(fù)載上無(wú)電脈沖信號(hào)輸出；當(dāng)有紅外光脈沖信號(hào)照射時(shí)，光電管的內(nèi)阻急劇減少，電流增大，并在負(fù)載電阻上得到相應(yīng)的電脈沖信號(hào)。由于檢測(cè)出的信號(hào)微弱，需經(jīng)電壓放大器放大后，輸出正極性脈沖信號(hào)，加至觸發(fā)電路，使觸發(fā)器可靠翻轉(zhuǎn)，并輸出規(guī)范的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。本裝置由語(yǔ)音電路和電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路組成。這種方案設(shè)計(jì)比較合理。因紅外遙控方式用量大，所以其紅外發(fā)射、接收電路均有完整的配套器件，這些器件不僅售價(jià)低而且可靠，電路簡(jiǎn)單。依據(jù)本課題的要求使用這種控制方式最為經(jīng)濟(jì)。3系統(tǒng)框圖本設(shè)計(jì)是由多個(gè)模塊組成的控制電路，整個(gè)電路主要有紅外線(xiàn)發(fā)射模塊、紅外線(xiàn)接收模塊、互鎖控制模塊、語(yǔ)音控制模塊、模特動(dòng)作控制模塊等5大模塊組成。系統(tǒng)各模塊之間的關(guān)系示意圖如圖1所示?；ユi控制模塊互鎖控制模塊紅外線(xiàn)接收模塊語(yǔ)音控制模塊模特動(dòng)作控制模塊紅外線(xiàn)發(fā)射模塊圖1系統(tǒng)總體框圖4電路的工作原理該電子迎賓機(jī)器人控制電路有紅外信號(hào)發(fā)射模塊、紅外信號(hào)接收模塊、互鎖控制模塊、語(yǔ)音控制模塊、模特動(dòng)作控制模塊等組成。紅外信號(hào)發(fā)射模塊是由555時(shí)基集成電路組成的多諧振蕩器和紅外線(xiàn)發(fā)光二極管Ds1、Ds2組成的。其振蕩頻率為：f=1.443/[(2R11+R9)C1]由555型時(shí)基集成電路組成的多諧振蕩器，其振蕩脈沖由555的3腳輸出。輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)R12后可直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管Ds1、Ds2向外發(fā)射控制信號(hào)。由于一個(gè)發(fā)射器要同時(shí)為進(jìn)、出兩個(gè)接收器發(fā)送控制信號(hào)。因此采用兩只紅外發(fā)射二極管串聯(lián)并分開(kāi)安裝。紅外接收器有兩個(gè)：一個(gè)為進(jìn)門(mén)接收器，另一個(gè)為出門(mén)接收器。兩個(gè)接收器均采用紅外光電二極管。這樣，當(dāng)電路通電后，其發(fā)、收的中心頻率一致，在紅外光路傳輸正常（無(wú)人遮擋）時(shí)，Ds1、Ds2發(fā)出的紅外光脈沖信號(hào)直射在光電接收管U5、U6的窗口上，U5、U6將該紅外光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)LM324放大，D3、D4整流，R5、C2和R6、C3限幅、濾波后，在其4518的輸出端14腳和8腳輸出低電平信號(hào)。該低電平信號(hào)對(duì)后級(jí)電路不發(fā)生作用，即語(yǔ)音電路和機(jī)械裝置不工作。當(dāng)有客人從大門(mén)走進(jìn)時(shí)，其紅外光路被人體遮擋住，進(jìn)門(mén)接收器U5接收不到Ds1發(fā)來(lái)的紅外光信號(hào)，U5輸出便轉(zhuǎn)呈高電平。該上跳變脈沖經(jīng)U12A、U12D門(mén)電路兩次反向后，加至CD4518的1腳，經(jīng)CD4518的3腳輸出，觸發(fā)語(yǔ)音電路發(fā)出“歡迎光臨河南科技學(xué)院“的禮貌問(wèn)候語(yǔ)，同時(shí)門(mén)外的模特做出彎腰和伸手的動(dòng)作。并且LM324的14腳輸出高電平加至CD4518的9腳復(fù)位端，將另一發(fā)聲電路和機(jī)械裝置封死，使之不會(huì)發(fā)出“歡迎下次再來(lái)”的出門(mén)歡送語(yǔ)音信號(hào)和機(jī)械動(dòng)作。在另一條“出”紅外光路中，“出”紅外光路的電路工作原理與上述“進(jìn)”紅外光路類(lèi)同。當(dāng)“出”紅外光路傳輸正常（不受遮擋）時(shí)，U6輸出低電平，該低電平信號(hào)對(duì)后級(jí)的電路沒(méi)有影響。當(dāng)“出”紅外光路中有人出門(mén)時(shí)，光路被遮擋，出門(mén)接收器U6接收不到Ds2發(fā)來(lái)的紅外光信號(hào)，U6輸出便轉(zhuǎn)呈高電平。該上跳變脈沖經(jīng)U12B、U12C門(mén)電路兩次反向后，加至機(jī)械裝置電路的9腳，經(jīng)CD4518的11腳輸出，觸發(fā)語(yǔ)音電路發(fā)出“歡迎下次再來(lái)”的歡送聲，同時(shí)門(mén)內(nèi)的模特做出彎腰和伸手的動(dòng)作。并且，LM324的8腳輸出高電平加至CD4518的1腳復(fù)位端，將另一發(fā)聲電路和機(jī)械裝置封死，使之不會(huì)發(fā)出“歡迎光臨河南科技學(xué)院”的進(jìn)門(mén)問(wèn)候語(yǔ)和機(jī)械動(dòng)作?；ユi電路的作用是，在客人進(jìn)門(mén)時(shí)，使電路在發(fā)出“歡迎光臨河南科技學(xué)院”的同時(shí)將“歡迎下次再來(lái)”的觸發(fā)電路和機(jī)械裝置封鎖，使其不能發(fā)聲和動(dòng)作；在客人出門(mén)時(shí)，使電路在發(fā)出“歡迎下次再來(lái)”的同時(shí)將“歡迎光臨河南科技學(xué)院”的觸發(fā)電路和機(jī)械裝置封鎖，使其不能發(fā)聲和動(dòng)作。互鎖電路是有兩個(gè)T觸發(fā)器組成的單穩(wěn)態(tài)電路，它的作用是觸發(fā)、互鎖和延時(shí)?；ユi電路的關(guān)系是這樣形成的：首先在電路連接上，將單穩(wěn)態(tài)電路U12A的脈沖端接到單穩(wěn)態(tài)電路U12B的復(fù)位端，將U12B的脈沖端接到單穩(wěn)態(tài)電路U12A的復(fù)位端。這就使U12B的輸出狀態(tài)受U12A輸出狀態(tài)的控制，而U12A的輸出狀態(tài)又受U12B輸出狀態(tài)的控制。這樣，當(dāng)有客人進(jìn)門(mén)時(shí)，U1D輸出的正向脈沖首先將U12A觸發(fā)，Q1端輸出高電平又將發(fā)聲電路觸發(fā)，使發(fā)聲電路發(fā)出一聲“歡迎光臨河南科技學(xué)院”，同時(shí)模特做出彎腰和伸手的動(dòng)作。在U12A輸出高電平時(shí)，U12A的復(fù)位端必然為低電平，這一低電平加至U12B的脈沖端，將U12B封鎖，使其不能翻轉(zhuǎn)。這時(shí)，即使U1C輸出觸發(fā)脈沖，U12B也不會(huì)翻轉(zhuǎn)，發(fā)聲電路不會(huì)發(fā)聲[3]。同理，當(dāng)有客人出門(mén)時(shí)，U1C輸出正向脈沖首先將U12B觸發(fā)，Q2端輸出高電平，將另一路發(fā)聲電路觸發(fā)，使發(fā)聲電路發(fā)出“歡迎下次再來(lái)”的歡送語(yǔ)，同時(shí)模特做出彎腰和伸手的動(dòng)作。在Q2端輸出高電平時(shí)，U12B的復(fù)位端必然為低電平，這一低電平加至U12A的脈沖端，將U12A封鎖，使其不能翻轉(zhuǎn)。這時(shí)，即使U1D輸出觸發(fā)脈沖，U12A也不會(huì)翻轉(zhuǎn)，發(fā)聲電路不會(huì)發(fā)聲，機(jī)械裝置不會(huì)動(dòng)作。這兩個(gè)語(yǔ)音電路是以語(yǔ)音集成電路ISD1820為核心而組成的。兩塊ISD1820分別儲(chǔ)有“歡迎光臨河南科技學(xué)院”和“歡迎下次再來(lái)”語(yǔ)言信號(hào)，采用電平、保持觸發(fā)方式，一經(jīng)觸發(fā)，便迅即發(fā)出內(nèi)存的語(yǔ)言信號(hào)，時(shí)長(zhǎng)約為1.5s。兩塊語(yǔ)音電路分別安裝在兩個(gè)模特身上。門(mén)外模特身上裝有存儲(chǔ)“歡迎光臨河南科技學(xué)院”語(yǔ)言信號(hào)，門(mén)內(nèi)模特身上裝有存儲(chǔ)“歡迎下次再來(lái)”語(yǔ)言信號(hào)。這樣就能完成自動(dòng)電子迎賓的目的。5模塊介紹5.1電源模塊電源電路如圖2所示。系統(tǒng)采用220V供電，220V市電經(jīng)過(guò)T降壓、D1～D4整流、C1濾波后產(chǎn)生12V直流電，作為繼電器的驅(qū)動(dòng)電壓。12V電壓經(jīng)過(guò)7805穩(wěn)壓后產(chǎn)生5V電壓，作為控制器的主電源。電容C2作為高頻旁路電容，將高頻信號(hào)旁路到地。同樣電容C3為濾波電容，C4為高頻旁路電容。R1為限流電阻，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，濾波電容要盡量選擇的大，因?yàn)樵陔娐分幸箅妷罕容^穩(wěn)定。圖2電源電路5.2檢測(cè)模塊5.2.1紅外信號(hào)發(fā)射模塊紅外信號(hào)發(fā)射模塊是以時(shí)基NE555集成電路為核心，由R11、R9、C1等組成無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器和紅外光電發(fā)射管組成，電路如下圖3所示。NE555集成塊各引腳的功能介紹如下：1腳：電源負(fù)端(VSS)2腳：低觸發(fā)端3腳：輸出端4腳：強(qiáng)制復(fù)位端5腳：控制端6腳：高觸發(fā)端7腳：放電端8腳：電源正極(VDD)工作原理分析如下：當(dāng)接通電源后，電源+VCC通過(guò)R9、R11給C1充電，隨著C1充電的進(jìn)行，它的電壓逐漸上升。當(dāng)上升到（2/3）+VCC時(shí)，第一個(gè)比較器輸出低電平，RS觸發(fā)翻轉(zhuǎn)到Q=0,電路輸出為Vo=0,因而在此期間C1通過(guò)R11放電，隨C1放電的進(jìn)行，它上面的電壓下降，當(dāng)下降到（1/3）+VCC時(shí)，第二個(gè)比較器輸出為低電平，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為Q=1，電路輸出再次變?yōu)閂o=1，電容C1再次充電，如此周而復(fù)始，電路輸出得到周期性矩形脈沖信號(hào),以驅(qū)動(dòng)所接的紅外發(fā)光二極管發(fā)出脈動(dòng)的紅外光信號(hào)。電路參數(shù)計(jì)算。當(dāng)電容器C1上電壓由（1/3）+VCC充到（2/3）+VCC時(shí)所需時(shí)間為t1,則t1=（R9+R11）C1㏑2=0.7(R9+R11)C1（5.2.1）當(dāng)電容器C1上電壓由（2/3）+VCC下降到（1/3）+VCC時(shí)所需時(shí)間為t2，則t2=R11C1㏑2=0.7R11C1（5.2.2）從而可求出圖3所示電路的震蕩頻率ff=（5.2.3）由于NE555內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，它的震蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。時(shí)基NE555電路產(chǎn)生周期性振蕩頻率就是由上面的計(jì)算公式5.2.3計(jì)算出來(lái)的，其周期性的振蕩頻率以驅(qū)動(dòng)紅外線(xiàn)發(fā)射二極管向外發(fā)射紅外線(xiàn)光束作為傳感信號(hào)。圖3紅外線(xiàn)發(fā)射電路5.2.2紅外信號(hào)接收模塊紅外信號(hào)接收模塊是由紅外光電二極管U5、U6組成的，當(dāng)紅外光電二極管接收到紅外線(xiàn)信號(hào)時(shí)便將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并送至運(yùn)算放大器U1A和U1B，經(jīng)放大后，再經(jīng)D3、D4、R5、R6送至運(yùn)算放大器U1D、U1C，以作進(jìn)一步放大，以提高輸入信號(hào)增益。最后輸出驅(qū)動(dòng)后級(jí)負(fù)載。電路如圖4所示。圖4紅外線(xiàn)接收電路5.3互鎖控制模塊5.3.1電壓比較器LM324LM324是四運(yùn)放集成電路。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大有5個(gè)引出端，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的管腳排列見(jiàn)下圖5所示。電壓比較器的工作原理：當(dāng)紅外線(xiàn)光照射時(shí)，電壓比較器U12A、U12B（-）端電位升高，當(dāng)V-＞V+時(shí)，輸出低電平，當(dāng)紅外光線(xiàn)被擋住時(shí)，光敏二極管的電阻值升高，電流減小，電壓比較器U12A、U12B的（-）端電位降低，當(dāng)V-﹤V+時(shí)，輸出高電平。由于LM324四位運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。圖5LM324引腳排列5.3.2雙四位加法計(jì)數(shù)器CD4518CD4518是應(yīng)用最為廣泛的計(jì)數(shù)器之一，也是通用性最強(qiáng)的計(jì)數(shù)器之一，除具備其他計(jì)數(shù)器常用功能外，更重要的是，它們?cè)谝粔K芯片內(nèi)集成了兩個(gè)相同的計(jì)數(shù)器，使之成為設(shè)計(jì)、應(yīng)用的首選芯片。CD4851雙四位BCD加法計(jì)數(shù)器內(nèi)部電路框圖及引腳功能如圖6所示。從下圖可知其工作原理如下：R=0、CP=0時(shí)，時(shí)鐘脈沖從EN／腳輸入，在其下降沿的作用下計(jì)數(shù)；R=0、EN／=1時(shí)，時(shí)鐘脈沖從CP腳輸入，在其上升沿的作用下計(jì)數(shù)；R=0、CP=1或R=0、EN／=0時(shí)，均禁止計(jì)數(shù)；R=1，復(fù)位，Q4Q3Q2Q1=0圖64518引腳排列5.4語(yǔ)音控制模塊本電路中的語(yǔ)音電路采用的是最新推出的一種單片(8~20)秒單段語(yǔ)音錄放電路ISD1820，它采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含振蕩器，話(huà)筒前置放大，自動(dòng)增益控制，防混淆濾波器，揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)及FLASH陣列。該語(yǔ)音片的描述如下：5.4.1主要特性表一ISD1820的特性使用方便的單片8至20秒語(yǔ)音錄放外接電阻調(diào)整錄音時(shí)間高質(zhì)量，自然的語(yǔ)音還原技術(shù)內(nèi)置喇叭驅(qū)動(dòng)放大電路邊沿電平觸發(fā)放音10，000次錄音周期（典型）自動(dòng)節(jié)電，維持電流0.5XｕA3-5V單電源工作不耗電信息保存100年（典型值）借助專(zhuān)用設(shè)備可以批量拷貝5.4.2封裝形式圖7ISD1820封裝圖5.4.3引腳描述⑴電源(VCC)：芯片內(nèi)部的模擬電路和數(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。⑵地線(xiàn)(VSSA,VSSD)：芯片內(nèi)部的模擬電路和數(shù)字電路的不同地線(xiàn)匯合在這個(gè)引腳。⑶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))。⑷邊沿觸發(fā)放音(PLAYE)：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。⑸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)至此端返回到低電平，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)。⑹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。⑺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)控制前置放大器的增益。外接話(huà)筒應(yīng)通過(guò)串聯(lián)電容耦合到此端。耦合電容值和此端的10KΩ輸入阻抗決定了芯片頻帶的低頻截止點(diǎn)。⑻話(huà)筒參考(MICREF)：此端是前置放大器的反向輸入端。當(dāng)以差分形式連接話(huà)筒時(shí)，可減小噪聲，提高共模抑制比。⑼自動(dòng)增益控制(AGC)AGC動(dòng)態(tài)調(diào)整前置增益以補(bǔ)償話(huà)筒輸入電平的寬幅變化，使得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)合下可獲得滿(mǎn)意的效果。⑽喇叭輸出(SP+,SP-)：這一對(duì)輸出端可直接驅(qū)動(dòng)8Ω以上的喇叭。單端使用時(shí)必須在輸出端和喇叭之間接耦合電容，而雙端輸出既不用電容又能將功率提高至4倍。SP+和SP-之間通過(guò)內(nèi)部的50KΩ的電阻連接，不放音時(shí)為懸空狀態(tài)。外部時(shí)鐘(XCLK)：此端內(nèi)部有下拉元件，只為測(cè)試用，不用連接。⑾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。⑿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、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。5.4.4錄放音的操作方式電源電壓3-5V，在錄放模式下，按住REC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：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；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；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，只能斷電才能停止。5.4.5應(yīng)用線(xiàn)路圖圖8語(yǔ)音電路5.4.6TDA2822功放集成電路一般的集成功放電路外圍元件較多且需要較大的散熱器。本文介紹的功放電路簡(jiǎn)單，自制方便。TDA2822集成功放電路常用在隨身聽(tīng)、便攜式的DVD等音頻放音用；功率不是很大但以可以滿(mǎn)足您的聽(tīng)覺(jué)要求了，且有電路簡(jiǎn)單、音質(zhì)好、電壓范圍寬等特點(diǎn)，是業(yè)余制作小功放的較佳選擇，因此本設(shè)計(jì)中選用這種功放。集成電路TDA2822M為8腳雙列直插式封裝，如果買(mǎi)不到可用TDA2822代替，TDA2822的封裝與TDA2822M相同，它們區(qū)別在于:TDA2822M從3V到15V均可工作，而TDA2822的最高工作電壓只有8V。使用TDA2822必須把電壓降到8V以下。R1的數(shù)值要求不拘，一般選用10k的碳膜電阻。C1可選用0.1uF的滌綸電容，C2為100uF/16V的電解電容。使用時(shí)應(yīng)注意：由于本功放為直接耦合，所以輸入信號(hào)不能帶直流成分。如果輸入信號(hào)有直流成分則必須在輸入端串接一只4.7-10uF左右的電容隔開(kāi)，否則將有很大的直流電流流過(guò)揚(yáng)聲器，使之發(fā)熱燒毀。在使用中發(fā)現(xiàn)，音量開(kāi)得最大時(shí)TDA2822M發(fā)熱燙手，可以給TDA2822M制作了散熱器。散熱器可以用厚lmm，長(zhǎng)38mm，寬25mm的鋁片制成。并在散熱片上開(kāi)5～6個(gè)長(zhǎng)10mm，寬lmm的槽，再把做熱片沿虛線(xiàn)折成“口”形。裝散熱器時(shí)先在TDA2822M上放點(diǎn)硅脂（硅脂可剖開(kāi)3AX31或3AX81管殼中?。?yīng)注意的是把TDA2822M的引腳數(shù)寫(xiě)在散熱片的側(cè)面，以免焊接時(shí)出錯(cuò)。加散熱器后，音量開(kāi)至最大散熱器只暖一點(diǎn)，散熱效果不錯(cuò)。此法也可用于其它小集成電路的散熱。用兩個(gè)功放電路做成立體聲功率接續(xù)器，來(lái)推動(dòng)兩個(gè)小音箱，效果很好。電路如圖9所示。用一塊TDA2822M功放集成電路接成BTL方式，（單聲道使用，立體聲時(shí)要兩片）外圍元件只有一只電阻和兩只電容，不用裝散熱器，放音效果也令人滿(mǎn)意。TDA2822M為8腳雙列直插芯片。7、6腳--輸入2腳--電源+4腳--地（-）5、8腳跨接在一起1、3腳跨接0.1uf電容輸出圖9功放電路6模特動(dòng)作控制模塊該電路是靠直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制模特的彎腰和伸手的動(dòng)作的，當(dāng)有客人進(jìn)來(lái)或出去時(shí)，有CD4518的3腳輸出的高電平觸發(fā)三極管T1正向?qū)?，繼電器的線(xiàn)圈K得電，T1的集電極電壓降低，對(duì)電容C4進(jìn)行充電，充電結(jié)束時(shí)T1截止，T2開(kāi)始正向?qū)ǎ^電器的線(xiàn)圈K失電，電容C4開(kāi)始放電，當(dāng)放電結(jié)束時(shí)T1又正向?qū)?，T1、T2就是這樣如此循環(huán)導(dǎo)通。電動(dòng)機(jī)是在繼電器線(xiàn)圈K得電時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的，當(dāng)有客人進(jìn)門(mén)或出門(mén)時(shí)，繼電器K吸合以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，使模特開(kāi)始做出彎腰伸手的動(dòng)作。延時(shí)3秒左右后，動(dòng)作完成以后迅速使繼電器K斷開(kāi)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)，驅(qū)使模特恢復(fù)原來(lái)的站立狀態(tài)。圖10機(jī)械裝置7整體電路圖圖11整體電路圖本整體電路圖由于比較大只畫(huà)出了一個(gè)模特身上裝的一塊語(yǔ)音電路和機(jī)械裝置電路。另一個(gè)模特身上的語(yǔ)音電路和機(jī)械裝置電路與圖上同樣，只是觸發(fā)信號(hào)是從CD4518輸出的。元器件選擇：IC1選用NE555﹑ｕA555或SL555等時(shí)機(jī)基集成電路;LM324選用數(shù)字集成電路;IC2選用ISD1820語(yǔ)音集成電路;紅外發(fā)光二極管;專(zhuān)用的紅外接收二極管;T1﹑T2選用9012或3CG12型硅NPN中功率晶體管,要求電流放大系數(shù)β>100;T用220V/12V﹑2W優(yōu)質(zhì)電源變壓器,并且系統(tǒng)要求這些元件長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行不過(guò)熱。其他元器件均無(wú)特殊要求,可按圖所標(biāo)型號(hào)及參數(shù)進(jìn)行選擇。沒(méi)有特殊要求的不能用其他元件替代。安裝方法：Ds1、Ds2沿水平方向安裝在大門(mén)一側(cè)，兩者距離1~1.5m，距地面1.2m，Ds1靠近門(mén)口。U5、U6正對(duì)Ds1、Ds2安裝在大門(mén)另一側(cè)，U5、U6接收窗口裝上紅色濾光片，防止雜散光干擾。限流電阻R12不宜取值過(guò)小，Ds1、Ds2否則壽命短。8印刷電路板本次畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)不懈的努力已經(jīng)做出實(shí)物并通過(guò)了調(diào)試，達(dá)到了預(yù)想的效果。圖12為語(yǔ)音電路印刷板，與原理圖8相對(duì)應(yīng)，本語(yǔ)音電路可以單獨(dú)使用。圖13為整體電路圖印刷板，包含進(jìn)出檢測(cè)、兩塊語(yǔ)音、機(jī)械裝置電路印刷板。注意：焊接時(shí)一定要看清集成塊的管腳排序。圖12語(yǔ)音電路印刷板圖13系統(tǒng)印刷電路板9結(jié)束語(yǔ)關(guān)于電子迎賓機(jī)器人在各個(gè)服務(wù)部門(mén)中的應(yīng)用還未在市場(chǎng)上開(kāi)始推廣，我選擇這個(gè)題目，主要是發(fā)現(xiàn)有很多部門(mén)正在以高薪聘請(qǐng)迎賓小姐，與其長(zhǎng)期的向迎賓小姐付薪水，不如想法做出一種自動(dòng)電子迎賓機(jī)器人來(lái)替代人力，這個(gè)目的在畢業(yè)論文完成過(guò)程中得到了實(shí)現(xiàn)。進(jìn)出門(mén)檢測(cè)控制電路經(jīng)改造后,提高了電路的可靠性，降低了誤檢測(cè)率。實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守的自動(dòng)迎賓禮儀小姐。語(yǔ)音電路設(shè)置為專(zhuān)用的問(wèn)候語(yǔ)，“歡迎光臨河南科技學(xué)院”，歡送用語(yǔ)“歡迎下次再來(lái)”。這種電子迎賓機(jī)器人不但經(jīng)濟(jì)而且十分的有趣。但是，在我的設(shè)計(jì)中由于還是缺乏一些實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，考慮問(wèn)題也不太全面，使得控制系統(tǒng)有一些的小漏洞。比如說(shuō)模特做的動(dòng)作不太靈活，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的解決，還需要我在以后的工作過(guò)程中繼續(xù)學(xué)習(xí)和增加實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成。謝辭經(jīng)過(guò)三個(gè)月的艱苦奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲。在這幾個(gè)月的時(shí)間里，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師田澤正教授，在課題選定、理論指導(dǎo)和方案的論證上，田老師對(duì)我精心的指導(dǎo)和耐心的鼓勵(lì)，使我能夠堅(jiān)持到底，畢業(yè)設(shè)計(jì)有了圓滿(mǎn)的結(jié)果。他淵博的知識(shí)，深邃的思想，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格、平易近人的處事態(tài)度和幽默風(fēng)趣的話(huà)語(yǔ)，讓我在學(xué)習(xí)知識(shí)和解決問(wèn)題時(shí)感到無(wú)比的輕松和愉快。至此論文定稿之際，對(duì)田老師表示衷心的感謝!感謝老師能在繁忙之中抽出時(shí)間為我提供耐心的指導(dǎo)，幫我們解決在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的種種問(wèn)題。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我還有幸得到其它老師的熱心指導(dǎo)和同學(xué)們的大力幫助，有了他們，我才能克服各種困難，順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文。在這里一并向他們表示感謝！最后，再次向各位領(lǐng)導(dǎo)、各位老師致以崇高的敬意和最衷心的感謝！參考文獻(xiàn)[1]楊幫文.使用電子小制作精選[M].北京：人民郵電出版社，2006[2]陳永甫.紅外探測(cè)與控制電路[M].北京：人民郵電出版社，2006[3]劉修文.新編電子控制電路300例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[4]陸先海.復(fù)合材料的數(shù)字化射線(xiàn)照相檢測(cè)[J].航空制造技術(shù)，2006(01)[5]吳康.計(jì)算機(jī)檢測(cè)技術(shù)和RFID在倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)貨位虛實(shí)識(shí)別中的應(yīng)用軟件，2006(04)[6]南玉剛.遙控電腦[J].電腦愛(ài)好者，2006(08)[7]趙巖，王哈力，蔣貴龍，王東輝.一種新型紅外線(xiàn)汽車(chē)雨水傳感器的設(shè)計(jì)[J].傳感器世界，2005(6)[8]趙冰潔，黃天戍.\o"電磁層析成像系統(tǒng)電磁層析成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理[J].儀表技術(shù)，2006(05)[9]]張志.\o"基于PLC的鍛壓機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)"基于PLC的鍛壓機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).儀器儀表用戶(hù),2006(03)[10]王文峰，高健編.\o"ISO/IECJTC1ISO/IECJTC1/SC31自動(dòng)識(shí)別與數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)化(上)[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2006(09)[11]吳雄偉.\o"紅外線(xiàn)溫度傳感器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)"紅外線(xiàn)溫度傳感器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].儀器儀表用戶(hù),2006(01)[12]湯榮江.\o紅外遙控技術(shù)在智能浴缸控制中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006(28)[13]瞿貴榮.自動(dòng)電子迎賓電路[J].家庭電子，2005（16）[14]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社，1998一周的實(shí)習(xí)很快就結(jié)束了，在這當(dāng)中有我們辛苦制作出來(lái)的LED燈、電路組裝的報(bào)警器。在實(shí)習(xí)當(dāng)中感觸最