【正文】 計(jì)語(yǔ)音系統(tǒng)主要由語(yǔ)音芯片 ISD2590 系統(tǒng)語(yǔ)音電路采用 ISD2590 專用語(yǔ)音芯片。根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行 復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。前 5 個(gè)數(shù)字為符號(hào)位，當(dāng)前 5 位為 1 時(shí)，讀取的溫度為負(fù)數(shù)；當(dāng)前 5 位為 0 時(shí)，讀取的溫度為正數(shù)。溫度測(cè)量范圍從55～+125℃，在10～+85℃檢 第 11 頁(yè)測(cè)誤差不超過(guò) ℃，而在整個(gè)溫度測(cè)量范圍內(nèi)具有177。DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同，能夠直接讀出被測(cè)溫度值，并且可根據(jù)實(shí)際要求，通過(guò)簡(jiǎn)單的編程，實(shí)現(xiàn) 9～12 位的 A/D 轉(zhuǎn)換。這種電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試繁雜，精度易受元器件參數(shù)的影響。聲速確定后，只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。當(dāng)有超聲波信號(hào)輸入時(shí)，輸出端 8 由高電平變成低電平，電路結(jié)構(gòu)如圖 所示：1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 22May2022 Sheet of File: D:\主主主主\protel\ Drawn By:C7104C5104C3104C6152R111KR92kR1020kVCC1122IN3VCC4 5 56 6GND 7OUT 8LM567U1LM567+P32圖 超聲波檢測(cè)電路由于超聲波經(jīng)過(guò)放大濾波后的信號(hào)是正弦波疊加信號(hào)，單片機(jī)所能識(shí)別的中斷響 第 10 頁(yè)應(yīng)信號(hào)是下降沿脈沖信號(hào)，故 LM567 的主要功能是將一定頻率的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成低脈沖信號(hào)，并用此信號(hào)控制單片機(jī)中斷，從而獲得超聲波傳播時(shí)間，原理圖如圖 所示：1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 22May2022 Sheet of File: D:\主主主主\protel\ Drawn By:LM358output11 VCC 8input1()2 output2 7input1(+)3 input2() 6GND4 input2(+) 5U0LM358C11uFC21uFC7104C5104C3104C6152R3 R111KR622KR422KR72kR5R92kR82kR1020kVCCRAUCM40R1122IN3VCC4 5 56 6GND 7OUT 8LM567U1LM567+C4P32圖 超聲波接收檢測(cè)電路 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差,然后求出距離。該信號(hào)通過(guò) C1 高通濾波后經(jīng) LM358 一次放大，再通過(guò) C2 高通濾波后經(jīng) LM358 二次放大。超聲波接收換能器將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)由放大器 LM358 構(gòu)成的放大濾波電路，將放大后的信號(hào)由譯碼器 LM567 檢測(cè)信號(hào)，再將 LM567 的輸出信號(hào)控制單片機(jī)的 第 9 頁(yè)中斷。在這個(gè)系統(tǒng)中，我們采用的超聲波探頭的固有頻率是 40kHz，因此我們需要給超聲波探頭 T 送一個(gè) 40kHz 的方波信號(hào)。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問(wèn)未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器。 第 8 頁(yè)1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 22May2022 Sheet of File: D:\主主主主\protel\ Drawn By:R21KR11KTAUCM40T1 2U1A74LS041 2U3A74LS041 2U2A74LS041 2U4A74LS041 2U5A74LS04VCCP24圖 超聲波發(fā)射電路原理圖在該超聲波語(yǔ)音測(cè)距系統(tǒng)中，我們使用的是壓電式超聲波發(fā)生器，它是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。輸出端采兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 22May2022 Sheet of File: D:\主主主主\protel\ Drawn By:+ C22470uF C23C25T1TRANS1IN1 +5 2GND3T2LM7805CKV1220v50HzV21234D1BRIDGE1+ C24470uFD2DIODEVCCVSS圖 電源電路模塊電路 超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)超聲波發(fā)射電路原理圖如圖 所示。本次電源是采用的是＋5V 的電源電路,所以穩(wěn)壓管采用 LM7805CK,其輸出電壓為＋5V。它的電路結(jié)構(gòu)如圖 所示。1234 D1V2V3圖 橋式整流電路3 濾波電路濾波電路的用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器 C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器 L，以及由電容、電感組成的各種復(fù)式濾波電路。常見(jiàn)的幾種整流電路有單向半波、全波、橋式和倍壓整流電路。 第 6 頁(yè)TRANS1220V50HzV1V2圖 變壓器示意圖2 整流電路整流電路的任務(wù)是將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。1 電源變壓器電源變壓器的作用是將市網(wǎng)電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)（一般有 10%左右的波動(dòng)）、負(fù)載和溫度的變化而變化。一般的穩(wěn)壓電源電路框圖如圖 所示： 電源電壓器整流電路濾波電路集成穩(wěn)壓器電壓輸出圖 穩(wěn)壓電源電路框圖整體說(shuō)明：電源變壓器是將交流電網(wǎng) 220V 的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過(guò)整流電路將交流電壓變成脈沖的直流電壓。 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成：該系統(tǒng)由單片機(jī)、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度檢測(cè)電路、語(yǔ)音播報(bào)電路、顯示電路以及復(fù)位電路和電源電路。采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。 第 5 頁(yè)3 單元模塊設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測(cè)接收電路、溫度檢測(cè)電路、語(yǔ)音模塊及顯示電路六部分。在電路中我們采用單片機(jī)芯片它的優(yōu)點(diǎn)是：精簡(jiǎn)指令使其執(zhí)行效率大為提高。系統(tǒng)主要有幾下部分組成（如圖 所示）：LED 顯示模塊、語(yǔ)音模塊、單片機(jī)系統(tǒng)、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、放大模塊等六大模塊組成。缺點(diǎn)：能測(cè)的最小距離比較長(zhǎng)，不能實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)距，電路復(fù)雜性能穩(wěn)定性不高。電源采用 220V 的 AC 電源輸入，經(jīng)變壓濾波穩(wěn)壓管后得出 5V 的電源供系統(tǒng)各部分電路使用。語(yǔ)音模塊由 ISD2590 語(yǔ)音集成模塊組成。超聲波測(cè)距模塊主要由發(fā)射部分和接收部分組成，如圖 所示。 方案論證設(shè)計(jì)中采用了兩個(gè)方案：方案見(jiàn)方案一和方案二。當(dāng)系統(tǒng)計(jì)算出測(cè)量結(jié)果時(shí)，通過(guò)軟件查表的方式查出與測(cè)量值相對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音首地址，送 ISD2590 的地址輸入端，ISD2590 輸出的語(yǔ)音信號(hào)送入 LM386 功率放大，最后由揚(yáng)聲器播報(bào)測(cè)量值。將所得的時(shí)間和溫度由軟件判別、計(jì)算，得出所測(cè)距離通過(guò) LED 顯示和語(yǔ)音播報(bào)。單片機(jī)發(fā)出 40kHZ 的信號(hào)，經(jīng)放大后通過(guò)超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接收器將接收到的超聲波信號(hào)經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，測(cè)得時(shí)間為 t，系統(tǒng)采用了溫度傳感器DS18B20 來(lái)檢測(cè)環(huán)境溫度，計(jì)算出超聲波在測(cè)量時(shí)的實(shí)際傳播速度，提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。超聲波傳播的速度與環(huán)境溫度 t 有關(guān)，其關(guān)系可由下式來(lái)式描述：C=+ 從上式可知，超聲波傳播的速度隨溫度的升高而變快，要精確的測(cè)量某兩個(gè)物體之間的距離，需檢測(cè)當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度。在新的世紀(jì)里，面貌一新的測(cè)距儀將發(fā)揮更大的作用。無(wú)庸置疑，未來(lái)的超聲波測(cè)距儀將與自動(dòng)化智能化接軌，與其他的測(cè)距儀集成和融合，形成多測(cè)距儀。但就目前技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，人們可以具體利用的測(cè)距技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無(wú)限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。例如有毒、有腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的液面高度或高速公路上快速行 駛的汽車之間距離的測(cè)量等。而且超聲波傳播速度在相當(dāng)大范圍內(nèi)與頻率無(wú)關(guān)．超聲波的這些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的重視。相比之下，超聲波方法具有明顯突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）超聲波的傳播速度僅為光波的百萬(wàn)分之一，并且指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢，因此可以直接測(cè)量較近目標(biāo)的距離；（2）超聲波對(duì)色彩、光照度不敏感，可適用于識(shí)別透明、半透明及漫反射差的物體（例如玻璃、拋光體）；（3）超聲波對(duì)外界光線和電磁場(chǎng)不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強(qiáng)、有毒等惡劣環(huán)境中；（4）超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、費(fèi)用低、信息處理簡(jiǎn)單可靠，易于小型化與集成化,并且可以實(shí)時(shí)控制。目前，非接觸式測(cè)距儀常采用超聲波、激光和雷達(dá)。還有在很多要求實(shí)時(shí)測(cè)距的情況下，傳統(tǒng)的測(cè)距方法也不能很好地完成測(cè)量任務(wù)。超聲波是聲波大家族中的一員，和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點(diǎn)都是一種機(jī)械振動(dòng)，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)傳播，是一種能量和動(dòng)量的傳播形式，其不同點(diǎn)是超聲頻率高，波長(zhǎng)短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性。 超聲波語(yǔ)音測(cè)距儀的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄1 前言 ....................................................................12 整體方案設(shè)計(jì) ............................................................3 方案論證 ..........................................................................................................................3 方案比較 ..........................................................................................................................43 單元模塊設(shè)計(jì) ............................................................5 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì) ..................................................................................5 電源電路模塊設(shè)計(jì) ..................................................................................................5 超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì) ..