语音告警电路课程设计.docx
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语音告警电路课程设计.docx
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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
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- 关 键 词:
- 语音 告警 电路 课程设计