【正文】 導(dǎo)下完成的，老師淵博的學(xué)識(shí)、敏銳的洞察力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)科研態(tài)度給了我很大影響和啟迪。在論文完成過成中，老師對(duì)我的論文給予了認(rèn)真詳盡的審閱和指導(dǎo)。 本設(shè)計(jì)沒有過多的考慮各種外界干擾因素，可能導(dǎo)致在實(shí)際生活應(yīng)用上存在著誤報(bào)或者無法工作甚至電路損壞的問題。根據(jù)這一性能我們首先要對(duì)探測(cè)來的經(jīng)過處理的信號(hào)分析判斷是出還是入，通過單片機(jī)觸發(fā)語音播報(bào)。當(dāng)接低電平時(shí) ,復(fù)位后直接從外部 ROM 的 0000H 開始執(zhí)行 . 128MHZC133pfC233pfXTAL2XTAL1 412 晶振電路 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 DSG 為熱釋電紅外傳感器， OT0001 為熱釋電紅外傳感器放大芯片 ，如圖 42所示：熱釋電 DSG 輸出的微弱信號(hào)直接送至 OT001 的 14 腳進(jìn)行前置放大，放大后輸出的信號(hào)再由 C2 、 R 5 耦合至 OT0001 的 13 腳進(jìn)行二級(jí)放大。 為了實(shí)現(xiàn)其指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的硬件做相應(yīng)的設(shè)計(jì)，我們用 ATmega16作為控制核心，通過放大電路觸發(fā)信號(hào)是單片機(jī)產(chǎn)生的中斷控制語音模塊。 第二，操作模式的執(zhí)行必須是 A7， A6 為高電平在 PALYL，PLAYE 或 REC 變?yōu)榈碗娖綍r(shí)開始執(zhí)行。在地址模式中， A0A7由低位向高位排列，每位地址代表 125 毫秒的尋址， 160 個(gè)地址覆蓋 20 秒的語長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 音范圍，錄音及放音功能均從設(shè)定的起始地址開始，代表結(jié)束由停止鍵操作決定，芯片內(nèi)部自動(dòng)在該段結(jié)束位置插入結(jié)束標(biāo)志（ EOM）；而放音時(shí)遇到 EOM 標(biāo)志及自動(dòng)停止放音。這些地址管腳全部為輸入管腳，與操作模式中能輸出地址信息不同。在錄音狀態(tài)中，兩個(gè)喇叭輸出為高阻狀態(tài)，在掉電模式中保持為 VSSA。 ⑾ 外部時(shí)鐘輸入 （ XCLK） ISD1400 系列的外部時(shí)鐘輸入管腳內(nèi)部設(shè)有下拉電阻。 AGC 的起控時(shí)間由電路內(nèi)部的一個(gè) 5K 電阻和一個(gè)外部連接的電容決定 。 ⑹ 麥克輸入 （ MIC） 麥克輸入將信號(hào)傳送到前置放大器，增益由自動(dòng)增益電路 AGC 控制，增益在 15dB 到 24Db。 PLAYL 變?yōu)楦唠娖?，遇到結(jié)束標(biāo)志（ EOM）或存儲(chǔ)器的尾部放音將停止。當(dāng) REC 變高或內(nèi)部存儲(chǔ)器已錄滿信息，錄音操作結(jié)束。器件可以重復(fù)錄制 10 萬次。 語音固化無需專用編程或開發(fā)裝置。錄音內(nèi)容存入永久存儲(chǔ)單元，提供零功率信息存儲(chǔ)，這個(gè)獨(dú)一無二的方法是借助于美國(guó) ISD 公司的專利 —— 直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)（ DAST TM）實(shí)現(xiàn)的。 可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在 Vc=―0‖、 A=―0‖期間，信號(hào) Vs 不能觸發(fā) Vo 為有效狀態(tài)。由于 VH≈、 VL≈，所以，當(dāng)VDD=5V 時(shí)，可有效抑制 177。 注釋 :熱釋電與 0T0001 信號(hào)集成芯片的連接熱釋電的 聯(lián)合工作。 ⑤ 檢測(cè)距離 :常用熱釋電紅外傳感器檢測(cè)距離約為 6～ 10m； ⑥ 水平角度 :約為 120176。 C 左右，會(huì)發(fā)出 10mm 左右特定波長(zhǎng)的紅外線 ，熱釋電紅外線傳感器就是靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線而進(jìn)行工作的。 熱電晶體是壓電晶體的一種，具有非中心對(duì)稱的晶體結(jié)構(gòu)。從剖面看，其表面由一系 列鋸齒型凹槽組成，中心部分是橢圓型弧線。 在 ( 高阻態(tài) ) 三態(tài) ({DDxn, PORTxn} = 0b00) 輸出高電平 ({DDxn, PORTxn} = 0b11) 兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換時(shí)，上拉電阻使能 ({DDxn, PORTxn} = 0b01) 或輸出低電平 ({DDxn,PORTxn} = 0b10) 這兩種模式必然會(huì)有一個(gè)發(fā)生。 I/O 口配置引腳 每個(gè)端都具有三個(gè)寄存器位 : DDxn、 PORTxn 和 PINxn ，如 P63―I/O 端口寄存器的說明” 所示。 中斷寄存器 在 ATmega16 中，除了寄存器 SREG 中 的全局中斷允許標(biāo)志位 I 外，與外部中斷有關(guān)的寄存器有 4 個(gè)，共有 11 個(gè)標(biāo)志位。 XTAL1 是反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。 端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 3 章 系統(tǒng)模塊原理簡(jiǎn)介 ATmega16 單片機(jī)簡(jiǎn)介 芯片特點(diǎn) ATmega16 單片機(jī)具有以下特性： 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash( 具有同時(shí)讀寫的能力，即 RWW) ， 512 字節(jié) EEPROM， 1K 字節(jié) SRAM ， 32 個(gè)通用I/O 口線， 32 個(gè)通用工作寄存器，用于邊界掃描的 JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 (T/C),片內(nèi) /外中斷，可編程串行 USART，有起始條件檢測(cè)器的通用串行接口， 8 路 10 位具有可選差分輸入級(jí)可編程增 益 (TQFP 封裝 ) 的 ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè) SPI 串行端口，以及六個(gè)可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式 。主要應(yīng)用 于交通、工業(yè)及民用裝置中。由于 ISD1400 的特性，在語音模塊這部分ISD1420 采樣率在 － 8，有 20 秒錄音功能的 ISD1420 語音錄放芯片。它的最大特點(diǎn)在于片內(nèi) E2PROM 容量為 480K(1400 系列為 128K)，所以錄放時(shí)間長(zhǎng)；有 10 個(gè)地址輸入端（ 1400 系列僅為 8 個(gè)），尋址能力可達(dá) 1024位；最多能分 600 段；設(shè)有 OVF（溢出）端，便于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)?；趯?duì)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和硬件 資源的要求，電路設(shè)計(jì)中采用的微處理器電路相對(duì)模擬系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制算法，有一定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，靈活適應(yīng)性強(qiáng)，控制精度高，無零點(diǎn)漂移。 系統(tǒng)的整體思路 如圖 21 給出系統(tǒng)的整體框圖 所示 ： 供 電 源紅 外 熱 釋 電（ 門 內(nèi) 門 外 ）A V R單 片 機(jī)語 音芯 片光 轉(zhuǎn) 電信 號(hào) 放 大錄 音喇 叭菲 涅 爾 透 鏡 圖 21 系統(tǒng)框圖 單片機(jī)選型 方案一 ：采用 AT89C51 單片機(jī)，其主要功能為， 8 位 CPU以成長(zhǎng)最快的公共場(chǎng)合超市為例，已經(jīng)有 專為超市設(shè)計(jì)的定向適合這種場(chǎng)合用的無線紅外 歡迎 系統(tǒng)。 自動(dòng)語音歡迎系統(tǒng)的前身就是 電子防盜報(bào)警器，事先人們用它來防盜的，但后來因?yàn)殡娮臃辣I報(bào)警器發(fā)出的聲音是刺耳的報(bào)警聲，對(duì)進(jìn)店的 顧客產(chǎn)生消極的影響，后來演變成比較悅耳的聲音，特別是：叮咚聲，您好，歡迎光臨，音效特受用戶的青睞，顧客一進(jìn)門就報(bào)出歡迎語音，起到了禮貌問候，從而做到提醒店員有人進(jìn)店和迎賓的兩重作用。AVR。 自動(dòng)感應(yīng)和自動(dòng)控制是本設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容 。 自動(dòng)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(zhǎng) 10μm 左右的紅外線 轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過 熱釋電紅外線傳感信號(hào)處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行兩次放大，產(chǎn)生對(duì) AVR 單片機(jī)的觸發(fā)信號(hào)，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。 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(zhǎng)范圍為 7～10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)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(cè)人體輻射的紅外線傳感器 。優(yōu)化硬件控制意味著在 機(jī)器級(jí)指令集中提供了方便簡(jiǎn)捷的指令，使控制 I/O設(shè)備變的更簡(jiǎn)單，容易。 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。 DSP系列往往注重?cái)?shù)字信號(hào)的處理也不適合。采用 CMOS工藝，內(nèi)部包含片上時(shí)鐘，麥克前置放大器，自動(dòng)增益控制，帶通濾波器，平滑濾波器和功率放大器。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。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(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。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 C 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。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)。 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。 （ 2）控制和狀態(tài)寄存器 ——MCUCSR 長(zhǎng)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(huì)變成 “ 1” 。 DDxn 為 1“ 時(shí) ， Pxn 配置為輸出，否則配置為輸入。 端口引腳配置 長(zhǎng)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。這種透鏡還能夠消除部分球形像差。 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。長(zhǎng)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(hào)輸出端 (開關(guān)管 S 極， SOURCE)、接地端(GROUND)。人體溫度和探測(cè)區(qū)域背景的溫差越大，離傳感器越近，輸出電信號(hào)的幅值將越大。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(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。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(hào) Vs 向下級(jí)傳遞；而當(dāng) VcVR 時(shí)， COP3 輸出為高電平，進(jìn)入延時(shí)周期 。 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(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、差動(dòng)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。不僅語音質(zhì)量?jī)?yōu)勝，而且斷電語音保護(hù)。 單一電源供電。 管腳 圖及 描述 344 ISD1420 管腳圖 ⑴ 錄音 （ REC） 長(zhǎng)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(hào)。注意： REC 信號(hào)將被延遲 50ms 防止開關(guān)抖動(dòng)引起重復(fù)觸 發(fā)。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。 ⑺ 麥克基準(zhǔn) （ MIC REF） MIC REF 是麥克前置放大的反向輸入。 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。 ⑿ 喇叭輸出（ SP+， SP） SP+和 SP能直接驅(qū)動(dòng)低至 10 歐姆的喇叭。 A0A7 全部為純輸入引腳，不會(huì)象操作模式中 A0A7 還可能輸出內(nèi)部地址信息。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。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。 A3 – 循環(huán)播放 操作模式能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)連續(xù)的信息播放，播放的信息處于地址空間的開始。按鍵 S1 和 按鍵 S2 是本系統(tǒng)的模式選擇按鍵，分別對(duì)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(chǔ)的語音 內(nèi)容 。按鍵 S1 為單片機(jī)復(fù)位鍵。長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 結(jié) 論 自動(dòng)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(dòng)探測(cè)，自動(dòng)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。 長(zhǎng)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(duì) AVR系列單片機(jī)，熱釋電傳感器和語音芯片有了深入了