迎(送)客语音门铃设计

福州职业技术学院毕业设计设计题目迎（送）客语音门铃设计系别电子信息工程系年级专业2011学号 ************ 姓名周和杞指导教师邓盈职称教授年月日目录一、绪论 0（一）课题背景及意义 0（二）国内外研究状况 (1)（三）论文的构成及研究内容 (1)二、总体设计电路方案 (2)三、单元电路及工作原理 (3)（一）红外探测模块HN911及典型应用 (3)（二）时基电路555 (5)1、555集成定时器简介 (5)2、555定时器的应用 (7)（三）语音集成模块HFC5218 (10)1、全桥整流器 (11)四、整体电路工作原理图及工作原理 (14)结论 (16)参考文献 (17)迎（送）客语音门铃设计【内容摘要】本装置主要由高灵敏度人体传感电路、任意分段功能的数码话音集成电路[1]和发声电路等组成，能自动感应客人的到来，发出迎宾语。

例如：来客人时，本装置可以发出“您好!欢迎光临”，客人走时，它就会说“欢迎您下次光临”等语音内容，所以本装置完全可以代替迎宾小姐24小时的工作。

在此语音迎宾装置机箱内置有由红外探测头、定时控制电路，迎客语音电路、降压整流电路设计出简单的红外探测迎宾装置。

具有灵敏度可调，抗电磁波干扰能力强，体积小，结构简单等特点，能够进行分段录放音，语音内容可以根据需要进行改变，外部音频输入信号可通过本装置控制外接彩色串灯等负载发光闪烁等优点。

【关键字】：红外探测时基电路灵敏度集成电路语音电路一、绪论（一）课题背景及意义随着人们生活水平的提高，人们的精神生活逐渐丰富，各大商场和酒店的迎宾装置也越来越受到人们的关注。

本课题探讨利用电子技术的相关知识，利用红外探测头、定时控制电路、迎客语音电路、降压整流电路设计出简单的红外探测迎宾装置。

本品为红外线探测人体体温，感应灵敏度高，白天黑夜都可使用，不需要外来灯光。

红外感应迎宾装置无需任何外部连线，外形为小巧便携式设计，可放在任何地方。

探测距离3-10米，探测角度水平约110度。

红外感应迎宾装置的侧面有一个开关，它有三个档位，拨到下面为“你好，欢迎光临！”语音门铃迎宾器，拨到上面是做'叮咚声"用，拨到中间位置为关闭状态。

在商场、超市、个体精品店、照相馆、眼镜店、玩具店等各种店面，客户登门就致欢迎光临，不仅礼貌，给人尊重感，主动打招呼的热情感觉，而且给人以强烈的好奇心和趣味性，也使客户感受到了店主的热情，有一种受到重视的感觉，瞬间轻松了气氛。

在家庭或办公室作为感应门铃使用，只要客人光临，就会主动跟您打招呼，活泼有趣。

（二）国内外研究状况传统的迎宾器都是利用超声波控制的微波感应模块，该微波感应器模块是根据微波多普勒效应原理（也就是雷达基本原理）制作成的。

这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点：非接触探测，不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境，抗射频干扰能力强，输出功率仅有5mW，对人体构不成危害，安装及接线简单。

这和市场上常见的简易型微波感应控制器相比较，因为采用专用的微处理集成器，不但检测灵敏度度高[2]，探测范围宽，而且工作非常可靠，误报率极低，能在－25～＋45度的温度范围内稳定工作。

但它们都有电路复杂，调试困难，制作成本高的缺点。

随着科学技术的进步，现代电子技术几乎在各个领域受到青睐。

近年来，西方发达国家运用电子技术研制出各类迎宾器，广泛用于家庭，办公室和工厂，成为有效的迎宾器件。

我国自改革开放以来，由于商品经济迅速发展和人民生活日益改善，人们对于先进的电子技术实现迎宾的兴趣和需求与日俱增，当前市场上迫切需要一种适合我国国情，价格低廉，性能可靠的迎宾装置，具有结构简单、成本低廉、调整方便等特点。

适合在家庭、宾馆、商店、仓库、办公室及其它机关部门等使用的新颖感应迎宾器[3]。

现代的迎宾器在针孔效应中得到启发，利用人体移动引起环境红外线的微小变化控制语音电路发出“欢迎光临！”的声音，给人带来亲切感。

这种迎宾器不仅小巧精致成本低，而且集成度也是特别的高，制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0.2～2 m。

为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片，这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外，它已迅速成为现代迎宾的主流。

总之，未来几年迎宾器的发展趋势是：产品技术将在数字化、无线化、集成化的前提下力求突破。

而在应用市场上，它将朝更细化的方向前进──针对不同市场，推出不同产品。

以成长最快的公共场合超市为例，已经有专为超市设计的定向适合这种场合用的无线红外迎宾系统。

而除了商店，家庭，办公室等，室外应用更是具有广阔的拓展空间。

（三）论文的构成及研究内容红外探测迎宾装置电路是由红外探测头，定时控制电路，迎宾语音电路和降压整流电路等组成。

本设计通过介绍它的课题背景及意义，国内外研究状况，论文构成及研究内容，及其对整体电路等的讲述，分别对细节进行了介绍。

对整体电路，包括红外探测模块HN911及典型应用，时基电路555，语音集成电路HFC5218，降压整流电流等每个电路部分的研究方向也做了系统的叙述。

二、总体设计电路方案本迎宾电路是由红外传感器，定时控制电路，迎宾语音电路，降压整流电路和供电电源等组成。

红外探测头采用热释电红外探测模块HN911[4]。

在静态下，即无人接近时，周围无红外辐射源，HN911不工作。

定时控制电路采用时基电路555，平时呈复位状态，在输出低电平的触发下，555翻转置位实施时间控制。

语音集成电路采用HFC5218，它内存有“您好，谢谢光临”或“欢迎光临”语句。

该芯片采用电平触发方式。

降压整流电流由降压电容器和全桥整流器组成。

本设计的原理框图如图1所示。

图1 红外迎宾装置的结构框图三、单元电路及工作原理（一）红外探测模块HN911及典型应用HN911是一款新型热释电红外探测器，采用双列6脚直插式封装。

其管脚排列如图3.1所示。

图2 红外探测模块HN911该传感器由于内部放大器集成了温度补偿功能[5]，可以将人体辐射信号从恶劣的环境辐射信号中分离出来进行处理，保证了传感器的工作稳定性。

HN911红外探测模块内部电路主要由热释电红外传感器、放大器、比较器、信号处理电路和延时输出电路组成。

电路静态工作时，1脚输出高电平，2脚输出低电平。

动态时，即有移动发热物体进入探测范围时，传感器接收到红外辐射能量，输出幅度约lMV、频率0.3～7Hz的微弱信号。

该信号经放大器放大，由比较器比较，经信号处理电路处理，最后由延时输出电路输出用做驱动信号。

HN911模块内放大器具有温度补偿功能。

探测器工作时，人体辐射和周围环境红外辐射一起进入传感器。

当气温升高时，背景红外辐射增强，传感器自身极化强度即传感器输出的热释电信号减小，将明显影响对人体的探测。

因此，内部的温度补偿电路，使放大器的增益随环境温度的升高而升高，从而保证了该传感器的温度稳定性。

因而，HN911可在严寒或炎热等恶劣环境地区使用。

附表为HN911红外探测模块的性能指标[6]。

HN911的典型应用电路如图3所示。

这是一个8路自动巡回探测器。

探测器电路由8个红外探头模块构成，可以置于需要探测的8个不同位置，将各个HN911的输出端与8路模拟开关集成电路CC4051的8个输入端相连，CC4051的输出由地址选通端A0、A1、A2决定。

例如，地址码A0=1、A1=0、A2=l时，输入通道6和输出端接通，将IC6的输出信号传送到CC4051的输出端。

地址码由四位二进制加法计数器CC4520产生。

CC4520接成7进制加法计数器，当时钟端加入CP时钟脉冲时，其输出端Q0、Ql、Q2连续循环输出000～111二进制码，作为CC4051的地址码。

CC4520的时钟脉冲信号由IC10产生。

当某一探测器探测到有人体靠近时，该探测器的“l”脚输出高电平，相应的状态指发光二极管发光告警，同时在CC4520输出相应的地址选通后，CC4051的3脚输出高电平，通过由A741组成的高电平保持电路驱动报警器报警。

图3 HN911的典型应用图（二）时基电路555我国目前广泛使用555时基电路的统一型号是：双极型为CB555，CMOS型为CB7555。

这两种电路每个集成片内只有一个时基电路，称为单时基电路。

此外还有一种双时基电路，在一个集成片内包含有两个完全相同、又各自独立的时基电路。

它们的型号分别是CB556和CB7556。

1、555集成定时器简介555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。

外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路[7]、施密特触发器等，应用十分广泛。

555定时器的外引线排列图和内部原理框图如图4、5所示。

它是由上、下两个电压比较器、三个5kΩ电阻、一个RS触发器、一个放电三极管T以及功率输出级组成。

比较器C1的反相输入端⑤接到由三个5 kΩ电阻组成的分压网络的2/3Vcc处（⑤也称控制电压端），同相输入端⑥为阈值电压输入端。

比较器C2的同相输入端接到分压电阻网络的1/3Vcc处，反相输入端②为触发电压输入端，用来启动电路。

两个比较器的输出端控制RS触发R④，当复位端处干低电平时，输出③为低电平。

控制电压器。

RS触发器设置有复位端D端⑤是比较器C1的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器C1、C2的参考电压。

不用时可将它与地之间接一个0.01μF的电容，以防止干扰电压引入。

555的电源电压范围是+4.5～+18V，输出电流可达100～200mA，能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器[8]。

图4 555集成电路引脚排列图图5 时基电路555电路结构图表1 HN911的功能表TR TH R DIS OUT触发 阈值 复位 放电端 输出端>31VCC >32VCC H 导通 L>31VCC <32VCC H 原状态<31VCC X H 截止 H X X L 导通 L2、555定时器的应用（1）单稳态电路单稳态电路的组成和波形如图6所示。

当电源接通后，Vcc 通过电阻R 向电容C 充电，待电容上电压Vc 上升到2/3Vcc 时，RS 触发器置0，即输出V o 为低电平，同时电容C 通过三极管T 放电。

当触发端②的外接输入信号电压Vi ＜1/3Vcc 时，RS 触发器置1,即输出V o 为高电平，同时，三极管T 截止。

电源Vcc 再次通过R 向C 充电。

输出电压维持高电平的时间取决于RC 的充电时间，当t=tW 时，电容上的充电电压为；CC RC t CC C V e V v w 321=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-所以输出电压的脉宽tW=RCln3≈1.1RC一般R 取1kΩ～10MΩ，C ＞1000pF 。