【正文】 正是在劉老師的嚴格要求下，我才能順利完成畢業(yè)設(shè)計，不僅學(xué)到了許多科學(xué)研究的方法，而且還切身感受到了一個科技工作者應(yīng)具有的奉獻和嚴謹治學(xué)的精神，尤其是老師正直的品格和嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度令我深感欽佩。在此由衷地感謝指導(dǎo)我的劉智老師和幫助過我的學(xué)長們。 總的來說，此設(shè)計對于自動語音歡迎系統(tǒng)還是具有一定的參考價值。 該設(shè)計是以熱釋電紅外傳感源，加以語音和單片機控制電路組裝而成，能在單片機控制電路的自動控制下做出部分人性化的歡迎，而且還能任意改變語音電路中的錄音 ,以滿足不同場所的不同使用效果。 主程序流程 開 始初 始 化判 斷是 否 有 中 斷判 斷 是 否 是I N T 1 還 是 I N T 0執(zhí) 行 I N T 1中 斷執(zhí) 行 I N T 0中 斷I N T 1I N T 0YN 51 軟件流程圖 上圖 51 為自動語音歡迎系統(tǒng)的軟件流程圖，首先程序初始化，然后探測兩個外部中斷口的電平位，如果有中斷觸發(fā)，則判斷兩 個外部中斷 INT0 和 INT1那一個口先觸發(fā)，如果 INT0 口先觸發(fā)則執(zhí)行 INT0 中斷程序，如果 INT1 口先觸發(fā)則執(zhí)行 INT1 中斷程序，由于此系統(tǒng)是循環(huán)系統(tǒng)，所以當(dāng)中斷程序執(zhí)行完成后，程序?qū)⒎祷氐匠跏紶顟B(tài)，繼續(xù)探測兩個中斷口的狀態(tài)。 RECLED25PLAYE24PLAYL23NC22OUT21IN20AGC19MICREF18A56NC7NC8A45A69A710NC11VSSD12VCCD28MIC17A01A34A23A12REC27XCLK26VCCA16SP15SP+14VSSA13U2ISD1420LS1 SpeakerVCCVCCMK1Mic2C4 C5 R3C6R4C7R510KR61KC8NET3NET1NET2 圖 43 語音電路 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 24 由于選用的 ATmega16 單片機和語音芯片 ISD1420 的工作電壓都為 5V。 VC9RESET8IB10VSS7VDD11RR262OUT12RC252IN13RC141IN+14RR131IN15VO21OUT16A1*0T0001R9IKR101KR11R610KR51MR72MR847kR147kCYI103CY2103C547ufC1C310ufC2c4R3R41MR2VCCoutDSG 圖 42 熱釋電紅外傳感信號放大電路圖 AVR 單片機的 PB0,PB1,PB2 引腳與語音芯片的 PLAYL,PLAYE,REC 引腳相連，分別控制 語音芯片的電平放音、觸發(fā)放音、錄音 的狀態(tài)。按鍵 S2 為錄音控制鍵 ， 如果單片機觸發(fā)引腳接受到放大后的高電平信號， AVR單片機根據(jù)中斷請求執(zhí)行函數(shù) 由 PA 口選擇語音芯片播放門內(nèi)還是門外語音。 ATmega16 最小 系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)主要有晶振電路，復(fù)位電路等。 在通常的操作中當(dāng)放音操作遇到結(jié)尾標志 EOM 時地址指針將復(fù)原到 0 ， A4 操作模式將禁止地址指針的復(fù)位，允許信息能連續(xù)錄制和播放。當(dāng)前的操作模式將一直有效，直到下一次有效控制信號變低，并取樣地址線上的信息開始新的操作 A0 – 信息檢索 A1 – 刪除 EOM 結(jié)尾標志。 在使用操作模式時必須注意兩點：第一，所有的操作開始于地址 0，也就是ISD1420 的起始地址。 （ 2）操作模式 當(dāng) A7， A6 全部為 1 時，器件進入操作模式。因此操作模式和尋址模式不 能兼容，也就是說不能同時使用。地址輸入在信號 PLAYE， PLAYL 或 REC 的下降沿被鎖存。 ⒀ 地址輸入（ A0A7） 根據(jù)最高兩位地址位的數(shù)值，地址輸入有兩種功能。 根據(jù) A6， A7 的電平不同，電路可以進入兩種不同的工作模式：地址模式和操作模式。但需要注意對于直接驅(qū)動發(fā)聲裝置，使用兩個反極性的輸出的功率是使用單輸出功率的 4 倍。保證最小的錄放音時間。對于麥克輸入， ANA OUT 腳必須通過外部電容連接到 ANA IN 腳。釋放時間 由外部的電阻（ R5 ）和電容（ C6） 決定，二者并聯(lián)連接在 AGC 管腳和 VSSA 模擬地之間。 ⑻ 自動增益控制 （ AGC） AGC 動態(tài)調(diào)整前置放大器的增益，能在一個很寬的范圍內(nèi)適應(yīng)麥克的輸入電平。 外部的麥克必 須是 AC 耦合，通過一個電容連接到該腳。 ⑷ 電源輸入 （ VCCA VCCD） ⑸ 錄音 LED 輸出 （ RECLED） 當(dāng)處于錄音操作時， RECLED 輸出為低電平，它可以驅(qū)動一個 LED 顯示。結(jié)束放音后，器件自動進入掉電等待模式。結(jié)束放音后，器件自動進入掉電等待模式。錄制完畢后，在結(jié)束處會記錄一個結(jié)束標志，這樣在分段放音時會結(jié)束放音。在錄音過程中 REC 必須保持為低電平。 ④ 基本操作 ISD1400ChipCorder 系列由一個錄音信號 REC 實現(xiàn)錄音操作，兩個放音信號其中的一個實現(xiàn)放音操作， PLAYE、 PLAYL， ISD1400 可以配置成單一信息的應(yīng)用。取樣的語音直接存儲到片內(nèi)的不會發(fā)存儲器內(nèi)部，不需要數(shù)字化和壓縮的 其他手段。 較強的選址能力，可把存儲器分成 160 段來進行管理。 采用直接模擬量存貯技術(shù) DAST（ Direct Analog Strorage Technology）， 再現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲。利用它，語音和音頻信號被直接存儲，以其原本的模擬形式進入EEPROM 存儲器。 我們以 ISD1400 系列的 ISD1420 來介紹 ISD1420 系列芯片是較為常用了語音錄放集成電路，一般多用于語音電話、留言機等設(shè)備。在Vc=―1‖、 A=―1‖時， Vs 可重復(fù)觸發(fā) Vo 為有效狀態(tài)，并可促使 Vo 在 Tx 周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。當(dāng) Tx 時間結(jié)束時， Vo 下跳回低電平，同時啟動封鎖時間定時器而進入封鎖周期 Ti。1V 的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 OT0001 芯片 特點 CMOS 工藝 數(shù)模混合 具有獨立的高輸入 阻抗運算放大器 內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾 內(nèi)設(shè)延遲時間定時器和封鎖時間定時器 采用 16 腳 DIP 封裝 OT0001 引腳 圖 332 OT0001 引腳圖 內(nèi)部框圖 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 14 圖 333 0T001 內(nèi)部框圖 工作原理 OT0001 是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。熱釋電的 1腳連接到芯片的 8 交及電源端，熱釋電的信號出去端 2 腳送至 14 腳， 3 腳接地之后 就由 0T0001進行一系列相應(yīng)處理。 對于雙敏感元傳感器，標準尺寸為 2（ mm） *1（ mm），人體移動速度范圍為 （ m/s）～ 5（ m/s），常用探測器上 使用的菲涅爾透鏡焦距為 25（ mm），我們可計算出傳感器輸出信號的頻率范圍為 ～ 8Hz[24]。 ； ⑦ 工作溫度范圍 :－ 10℃ ～＋40℃ 。 ② 工作波長 :通常為 ～ 14 μ m。紅外線通過菲涅耳濾光片增強后聚集到熱釋電元件，并且只允許 814um波長的紅外線通過，其視角可以達到 120 度，這樣去除了環(huán)境因素帶來的影響，這種元件在接收到人體紅外輻射變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后經(jīng)檢測處理。 熱釋電傳感器是一種高阻抗 (10 ～ l0 Q)的器件，容易引入噪聲，所以與它相連的前置放大器的第一級必須采用高輸人阻抗 (R 10 n)、低噪聲的場效應(yīng)晶體管，并把它封裝在熱釋電探測器管殼內(nèi)。自然狀態(tài)下，在某個方向上正負電荷中心不對稱，在某個方向上存在著一定的變化電荷，稱為自發(fā)極化。 熱釋電傳感器是一個 以熱電晶體為電介質(zhì)的平板電容器。每個凹槽都與相鄰凹槽之間角度不同，但都將光線集中一處，形成中心焦點，也就是透鏡的焦點。菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用；二是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在 PIR（被動紅外線探測器）上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號。通常，上拉電阻使能是完全可以接受的，因為高阻環(huán)境不在意是強高電平輸出還是上拉輸出。如果需要關(guān)閉這個上拉電阻，可以將 PORTxn 清零，或者將這個引腳配置為輸出。 DDxn 位于 DDRx 寄存 器， PORTxn 位于 PORTx 寄存器， PINxn 位于 PINx 寄存器。 用戶可以使用指令將 INTFn 清除，清除的方式是寫邏輯 “ 1” 到 INTFn，將標志清零。其作用分別是： 3 個外部中斷中斷標志位， 3 個中斷允許控制位 , 用于定義外部中斷的觸發(fā)類型。按是否可屏蔽可分為，非屏蔽中斷，和可屏蔽中斷，非 屏蔽中斷有系統(tǒng)復(fù)位（ reset）中斷，可屏蔽中斷：屏蔽指的的是中斷可由軟件編程控制是否允許中斷，或禁止中斷，大部分都是可屏蔽中斷。 XTAL2 是反向振蕩放大器的輸出端。 AVCC 是端口 A 與 A/D 轉(zhuǎn)換器的電源。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端 口被外部電路拉低時將輸出電流。 工作模式 工作于空閑模式時 CPU 停止工作，而 USART、兩線接口、 A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、 T/C、 SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時終止 CPU 和除了異步定時器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有 快速啟動 快速啟 動 能力；擴展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。 考慮到本設(shè)計是自動語音歡迎系統(tǒng)，對原本設(shè)計最基本的要求是對人的歡迎和諸多方面所以選擇熱釋電紅外傳感器。 光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。 光感門鈴是利用人體反射光線，光敏 電阻得到足夠大變化的光線，電路產(chǎn)生變化電流觸發(fā)電路，靈敏度跟物體反射率有關(guān)。選用該芯片語音回放的效果很好。取樣的 語音直接存儲到片內(nèi)的不揮發(fā)存儲器內(nèi)部，不需要數(shù)字化和壓縮的其它手段。 方案二 ：選用 ISD1400。所以選擇由ATMEL公司制作 AVR系列芯片中的 ATmega16作為本次設(shè)計的處理單元?？梢娖胀ǖ?51系列單片機因為資源缺乏而無法滿足設(shè)計要求。 方案二：采用 ATmega16 單片機 ,其特點為， 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即 RWW)， 512 字節(jié) EEPROM， 1K 字節(jié) SRAM，32 個通用 I/O 口線， 32 個通用工作寄存器，用于邊界掃描的 JTAG 接口，支持片 內(nèi)調(diào)試與編程，三個具有比較模式的靈活的 定時器 / 計數(shù)器 (T/C),片內(nèi) /外中斷，可編程串行 USART，有起始條件檢測器的通用串行接口， 8 路 10 位具有可選差分輸入級可編程增益 (TQFP 封裝 ) 的 ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器 ，一個 SPI 串行端口，以及六個可以通過 軟件 進行選擇的省電模式 。4kbytes 程序存儲器 (ROM) (52 為 8K)， 256bytes 的數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) （ 52 有 384bytes 的 RAM，32 條 I/O 口線 片內(nèi)集成了晶體振蕩器、麥克前置放大器、自動增益控制等，只要很少的外圍器件，就可以構(gòu)成一個完整聲音錄放系統(tǒng)。而除 了 商店，家庭，辦公室等，室外應(yīng)用更是具有廣闊的拓展空間 本文主要內(nèi)容 自動歡迎系統(tǒng) 的實現(xiàn)主要是 通 過探測人體的紅外信號經(jīng)熱釋電紅外傳感器處理，處理后的信號送到主控模塊單片機，單片機根據(jù)觸發(fā)信號控制語音模塊的語音播放。 這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 2 紅外輻射拒之門外，它已迅速成為 現(xiàn)代歡迎系統(tǒng) 的主流。 近年來 歡迎系統(tǒng) 有 光感應(yīng)式 ，它 原理是： 利用人體反射光線，光敏電阻得到足夠大變化的光線， 使 電路產(chǎn)生變化電流觸發(fā)電路， 其 靈敏度跟物體反射率有關(guān) 。近年來，西方發(fā)達國家運用電子技術(shù)研制 出各類，廣泛 歡迎系統(tǒng)， 用于家庭，辦公室和工廠，成為有效的 歡迎器 件。 Pronunciation c