【正文】 信號進(jìn)行兩次放大，產(chǎn)生對 AVR 單片機(jī)的觸發(fā)信號，使 AVR 單片機(jī)產(chǎn)生中斷，控制 ISD1400 語音芯片實(shí)現(xiàn)語音回放。 適 合在 家庭、賓館、商店、倉庫、辦公室及其它機(jī)關(guān)部門 等 使用 的 新穎感應(yīng) 歡 迎器 [5]。 目前 熱釋電 紅外 傳感器 是應(yīng)用在歡迎系統(tǒng)中最普遍的 ，在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長范圍為 7～10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器 。而在應(yīng)用市場上，它將朝更細(xì)化的方向前進(jìn) ── 針對不同市場，推出不同產(chǎn)品。優(yōu)化硬件控制意味著在 機(jī)器級指令集中提供了方便簡捷的指令，使控制 I/O設(shè)備變的更簡單，容易。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì) 自動語音歡迎 系統(tǒng) 主要 由 探測 模塊， 控制模塊 ，語音模塊 ，供電模塊 等四 部分組成， 探測模塊只要有 通過菲涅耳透鏡 和熱釋電 傳感器 完成，實(shí)現(xiàn)對人體紅外的探測同 時(shí)執(zhí)行光電信號轉(zhuǎn)換和信號放大，處理后的信號觸發(fā)以 AVR 控制模塊，這時(shí) AVR單片機(jī) 會產(chǎn)生中斷，根據(jù)相應(yīng)中斷 控制語音模塊的語音 ， 進(jìn)行門內(nèi)或門外語音回放。 雙列直插 40PinDIP 封裝 ， 單一 +5V 電源供電 ， CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器 ； RAM：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及 要 顯示的數(shù)據(jù)； ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格； I/O 口：四個(gè) 8 位并行 I/O 口，既可用作輸入，也可用作 輸出； T/C： 兩個(gè)定時(shí) /記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式；五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工 UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行 I/O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。項(xiàng)目規(guī)模、對效率的要求以及成本問題很大程度上決定了對單片機(jī)類型的選用。 DSP系列往往注重?cái)?shù)字信號的處理也不適合。 ISD2500 系列具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。采用 CMOS工藝，內(nèi)部包含片上時(shí)鐘，麥克前置放大器，自動增益控制，帶通濾波器，平滑濾波器和功率放大器。 考慮 語音芯片由于主要應(yīng)用到服務(wù)領(lǐng)域，由于酒店，賓館等高級場所需要有高質(zhì)量的服務(wù)，所以，要求能回放出度清晰度的語音，所以在語音芯片的選用方案二， 選擇采樣率高的語音芯片。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。具有檢測速度快，靈敏度高環(huán)境能力強(qiáng)。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。 此傳感器具有 不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源 ； 靈敏度高、控制范圍大 ； 隱蔽性好，可流動安裝 等特點(diǎn) 。端口 A 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 端口 B 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 端口 C 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。如果 JTAG 接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 D 處于高阻狀態(tài)。使用 ADC 時(shí)應(yīng)通過一個(gè)低通濾波器與 Vcc連接。 AVR 單片機(jī)的復(fù)位和中斷處理 ATmega16 具有 20 個(gè)中斷源和一個(gè)復(fù)位中斷，單片機(jī)的中斷源分為外部中斷源和內(nèi)部中斷源，有三個(gè)外部中斷源有 INT0,INT1,INT2,當(dāng)連接在單片機(jī)引腳的上的外部電平發(fā)生變化時(shí)，將產(chǎn)生相應(yīng)的中斷。外部中斷可 選擇采用上升沿觸發(fā)、下降沿觸發(fā)和 低電平觸發(fā) (INT2 中斷只能采用沿觸 發(fā)方式，在下文中將著重介紹 INT0 和 INT1 中斷 )，具體選用什么方式由 MCU 控制寄存器MCUCR 以及 MCU 控制和狀態(tài)寄存器 MCUCSR 的設(shè)置決定。 （ 2）控制和狀態(tài)寄存器 ——MCUCSR 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 （ 3）通用中斷控制寄存器 ——GICR （ 4）通用中斷標(biāo)志寄存器 ——GIFR 當(dāng) INTx 引腳上的有效事件滿足中斷觸發(fā)條件后， INTFx 位會變成 “ 1” 。在低電平觸發(fā)方式時(shí)，中斷請求將一直保持到引腳上的低電平消失為止 。 DDxn 為 1“ 時(shí) ， Pxn 配置為輸出，否則配置為輸入。 當(dāng)引腳配置為輸出時(shí)，若 PORTxn 為 1“，引腳輸出高電平 (1“ ) ，否則輸出低電平 (“ 0―) 。 端口引腳配置 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 表 2 端口引腳配置 DDxn PORTxn PUD I/O 上 拉電阻 說明 0 0 X Input NO 高阻太（ HiZ） 0 1 0 Input YES 被外部拉低時(shí)將輸出電流 0 1 1 Input NO 高阻太（ HiZ） 1 0 X Output NO 輸出低電平（吸收電流） 1 1 X Output NO 輸出高電平（輸出電流） 熱釋電傳感器介紹 菲涅爾透鏡 菲涅爾透鏡多是由 聚烯烴 材料注壓而 成的薄片，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓。 另外一種理解就是，透鏡連續(xù)表面部分 ―坍陷 ‖到一個(gè)平面上。這種透鏡還能夠消除部分球形像差。熱電探測器件大致分為溫差電阻型，熱敏電阻型，氣動型和熱釋電型四類。 熱釋電紅外線傳感器利用的是熱釋電效應(yīng)，是 一種溫度敏感傳感器。人體都有恒定的體溫，一般在 37176。長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 熱釋電紅外傳感器通常采用 3 引腳金屬封裝，各引腳功能分別為 :電源供電端 (內(nèi)部開關(guān)管 D 極， DRAIN)、信號輸出端 (開關(guān)管 S 極， SOURCE)、接地端(GROUND)。 ④ 輸出信號電壓 :通常大于 。人體溫度和探測區(qū)域背景的溫差越大，離傳感器越近，輸出電信號的幅值將越大。 其缺點(diǎn)是容易受各種熱源、光源及射頻輻射的干擾；被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；當(dāng)環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測和靈敏度下降，有時(shí)還會短時(shí)失靈 [8]。它和 BISS0001 芯片完全兼容，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。然后耦合給運(yùn)算放大器 OP2，再進(jìn)行第二級 放大，同時(shí)將直流電位抬高為 VM(≈)后，將輸出信號 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 Vs。當(dāng)輸入電壓 VcVR(≈)時(shí)， COP3 輸出為低電平封住了與門U2,禁止觸發(fā)信號 Vs 向下級傳遞；而當(dāng) VcVR 時(shí)， COP3 輸出為高電平，進(jìn)入延時(shí)周期 。 以圖 a 所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程 圖 334（ a） 不可重復(fù)的觸發(fā)工作模式 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 b 圖所示的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。 圖 334（ b） 可重復(fù)觸發(fā)工作方式 ISD1400語音芯片介紹 概述 ISD1400系列單片機(jī)語音錄放電路，片內(nèi)由時(shí)鐘振蕩器、 128K 字節(jié) E2PROM（電 可編程可擦除只讀存貯器）、微音放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、差動功率放大器等高品質(zhì)語音錄放系統(tǒng)所需的全部基本功能電路。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。不僅語音質(zhì)量優(yōu)勝，而且斷電語音保護(hù)。 信息可保存 10 年以上，可反復(fù)錄放達(dá) 10 萬次之多。 單一電源供電。 ② 錄放時(shí)間 ISD1400 能提供 16 秒和 20 秒的錄放時(shí)間 ③ EEPROM ISD 的 ChipCorder 技術(shù)使用片上不揮發(fā)存儲器，斷電后信息可以持續(xù)保存100 年。 管腳 圖及 描述 344 ISD1420 管腳圖 ⑴ 錄音 （ REC） 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 REC 輸入是低電平有效錄音信號。如果在放音過程中 REC 被拉低，放音將立即終止，錄音開始。注意： REC 信號將被延遲 50ms 防止開關(guān)抖動引起重復(fù)觸 發(fā)。 ⑶ PLAYL 電平放音 當(dāng)此管腳的信號由高變?yōu)?0 時(shí)，將開始放音操作。器件仍將進(jìn)入掉電等待 模式，內(nèi)部時(shí)鐘和時(shí)序停止。另外，在放音中如果遇到結(jié)束標(biāo)志（ EOM） RECLED 將輸出一個(gè)短的低脈沖。 ⑺ 麥克基準(zhǔn) （ MIC REF） MIC REF 是麥克前置放大的反向輸入。例如從很低的聲音到很高的聲音。 ⑼ 模擬輸出 （ ANA OUT） 前置放大器的電壓增益由 AGC 管腳上的電平?jīng)Q定。如果輸入信號來自 麥克以外，可以通過電容直接耦合到 ANA IN 管腳。 ⑿ 喇叭輸出（ SP+， SP） SP+和 SP能直接驅(qū)動低至 10 歐姆的喇叭。對于使用單個(gè)輸出，必須在 SP+和喇叭之間接一個(gè)耦 合電容。 A0A7 全部為純輸入引腳，不會象操作模式中 A0A7 還可能輸出內(nèi)部地址信息。輸入的地址被當(dāng)作當(dāng)前錄音或放音的起始地址。下面將詳細(xì)描述，操作模式的選擇使用地址管腳來實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際的地址在 ISD1420 的有效地址外部。 （ 1）地址模式 當(dāng)至少 A7， A6 有一位為 0 時(shí)，器件進(jìn)入地址模式。操作模式的選擇通過 使能地址管腳來實(shí)現(xiàn) ，但實(shí)際的地址在 ISD1420 的有效地址外部。另外在操作模式中當(dāng) A4=1，從錄音變換到放音而不是由放音變換到錄音，期間地址指針復(fù)位到 0。 A3 – 循環(huán)播放 操作模式能夠?qū)崿F(xiàn)自動連續(xù)的信息播放，播放的信息處于地址空間的開始。 A2 和 A5– 沒有使用 錄音時(shí)序圖 圖 345（ a） 錄音時(shí)序圖 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 放音時(shí)序圖 圖 345（ b） 放音時(shí)序圖 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 第 4 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 自動語音歡迎系統(tǒng)是通過熱釋電傳感器將人體 發(fā)出特定波長 10um 左右的紅外 信號 轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過 熱釋電紅外線傳感信號 處理器對信號進(jìn)行兩次放大，產(chǎn)生對 AVR單片機(jī)的觸發(fā)信號，使 AVR單片機(jī)產(chǎn)生中斷，控制 ISD1400 語音芯片實(shí)現(xiàn)語音回放。按鍵 S1 和 按鍵 S2 是本系統(tǒng)的模式選擇按鍵，分別對應(yīng)模式 1，模式 2 這樣單片機(jī)就可 以控制語音芯片的地址段，可以播放不同地址段所存儲的語音 內(nèi)容 。 電路 由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成 ,由圖并結(jié)合 電容電壓不能突變 的性質(zhì) ,可以知道 ,當(dāng)系統(tǒng)一上電 ,RST 腳將會出現(xiàn)高電平 ,并且 ,這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的 RC 值來決定 .典型的單片機(jī)當(dāng) RST 腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位 ,所以 ,適當(dāng)組合 RC 的取值就可以保證可靠的復(fù)位 .一般 都 推薦 C 取 10uf,R 取 ,原則就是要讓 RC 組合可以在 RST 腳上產(chǎn)生不少于 2 個(gè)機(jī)周期的高電平 . S2SWPBVCCR210KR21KC210fRST 411 復(fù)位電路 晶振電路 典 型的晶振取 (因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到 9600 波特率和 19200 波特率 ,用于有串口通訊的場合 )/12MHz(產(chǎn)生精確的 uS 級時(shí)歇 ,方便定時(shí)操作 )特別注意 :對于 31腳 (EA/Vpp),當(dāng)接高電平時(shí) ,單片機(jī)在 復(fù)位后從內(nèi)部 ROM的 0000H開始執(zhí)行 。按鍵 S1 為單片機(jī)復(fù)位鍵。 D1C9100ufC12220uf~220V ~9VVin VoutGND7805 +5VTTrans CuplC10C110,1ufR200 圖 44 電源電路 所 示 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 第 5 章 自動語音歡迎系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 當(dāng) 5m 左右 有人出入時(shí) 本系統(tǒng)能探測到并 進(jìn)行語音 模塊準(zhǔn)確播放 。長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 結(jié) 論 自動語音歡迎系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅能夠?yàn)槿藗兲峁┮粋€(gè)良好的人性化的自動探測，自動歡迎環(huán)境，而且還能夠提高服務(wù)質(zhì)量 ， 節(jié)能易用，而且工作 性能穩(wěn)定。 在設(shè)計(jì)過程中熟悉元件、芯片屬性，領(lǐng)會理論知識，學(xué)會運(yùn)用常用器件制作實(shí)用小電路，提高個(gè)人動手實(shí)踐能力，在焊接的時(shí)候又學(xué)會了一種新的焊接方式，焊接此系 統(tǒng)的時(shí)候也遇到很多問題，由于電路板上要搭接的線很多而且還特別近易容易短路，需要細(xì)心在細(xì)心。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 致 謝 通過這 三個(gè)月來的學(xué)習(xí)，使我對 AVR系列單片機(jī)，熱釋電傳感器和語音芯片有了深入了解。在論文的初始階段，劉老師對我的論文情況，論文完成中的重點(diǎn)、難點(diǎn)等方面都給予了悉心的關(guān)心和指