基于有線電話遙控電飯煲控制器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、基于有線電話遙控電飯煲控制器設(shè)計(jì)目錄摘要1abstract2前言3第1章 總體方案設(shè)計(jì)51.1 總體設(shè)計(jì)分析51.2 初略方案61.3 單元電路方案擬定71.3.1 振鈴檢測(cè)電路方案71.3.2 模擬摘掛機(jī)電路方案101.3.3 dtmf解碼電路方案121.3.4 語音提示電路方案131.3.5 電器控制電路方案141.3.6 開關(guān)狀態(tài)顯示電路方案151.3.7 電源電路方案161.4整體方案擬定17第2章 硬件電路設(shè)計(jì)182.1 單元電路設(shè)計(jì)182.1.1 振鈴檢測(cè)電路設(shè)計(jì)182.1.2 模擬摘掛機(jī)電路設(shè)計(jì)202.1.3 dtmf解碼電路設(shè)計(jì)212.1.4 語音提示電路設(shè)計(jì)232.1.5 電

2、器控制電路設(shè)計(jì)262.1.6 開關(guān)狀態(tài)顯示電路設(shè)計(jì)262.1.7 電源電路設(shè)計(jì)272.2 整體電路的調(diào)試282.3 整體電路工作過程29第3章 程序設(shè)計(jì)303.1 語音錄放程序303.2 主程序313.3 dtmf解碼數(shù)據(jù)讀取程序323.4 振鈴計(jì)數(shù)程序333.5 超時(shí)檢測(cè)程序343.6 放音停止程序35第4章 系統(tǒng)調(diào)試與分析36第5章 設(shè)計(jì)成果375.1 電路原理圖375.2 程序375.3 使用說明375.4 系統(tǒng)擴(kuò)展37第6章 結(jié)論38第7章 總結(jié)與體會(huì)39謝詞40參考文獻(xiàn)41附錄43附錄1 外文資料43附錄2 中文翻譯52摘要本設(shè)計(jì)是以stc89c52rc為核心的電飯煲控制系統(tǒng)。通過對(duì)

3、電話網(wǎng)、dtmf信號(hào)、語音提示、電器控制等的研究，實(shí)現(xiàn)了利用個(gè)人終端通信設(shè)備，對(duì)家用電器實(shí)施遠(yuǎn)程控制。當(dāng)達(dá)到指定的振鈴次數(shù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)模擬摘機(jī)，之后通過不同的人性化語音提示，提示不同的操作以及受控對(duì)象的狀態(tài)，操作者根據(jù)自己的需求實(shí)行控制，此外，該系統(tǒng)還提供密碼修改、重置功能。在安全方面，只有輸入正確的密碼才能控制家電，保證安全、可靠。最重要的，在語音提示完畢后，若在給定的時(shí)間內(nèi)無操作，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)掛機(jī)，節(jié)約通信資源。關(guān)鍵詞：有線電話；遠(yuǎn)程控制；dtmf；語音提示 abstractthis design is a rice cooker control system which is based

4、 on stc89c52rc as the core.through the research of the telephone network, dtmf signals, voice prompt, electric control and so on , this design realize that using personal communications terminal equipment, we can realize the remote control of household appliances.when reaches the specified number of

5、 ringing, the system will automatically simulate off-hook, then through the different human voice prompt, suggest different operations as well as the state of the controlled object,the operator control according to individual needs. moreover, the system also provides the function of the password mod

6、ification, the password reset .on the security front, only can input the correct password to control home appliances, this ensure the system is safe and reliable.in addition, the most important is that after the voice prompt, if no operation in a given period of time, the system will automatically h

7、ang up to save resources for communication.keywords: wire telephone；remote control；dtmf；voice prompt前言時(shí)值信息時(shí)代，科學(xué)的進(jìn)步和社會(huì)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。自從貝爾發(fā)明電話以來，已有100多年的歷史。這百年來，電話網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，而我國近十多年在電話業(yè)務(wù)的快速增長更是舉世矚目。電話業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，使得有線電話步入千家萬戶，而現(xiàn)在的電話網(wǎng)已不僅僅是用于傳統(tǒng)意義上的接打電話，更用于網(wǎng)絡(luò)電話、寬帶等其他業(yè)務(wù)。電話網(wǎng)的發(fā)展，得益于科學(xué)的進(jìn)步。科學(xué)的進(jìn)步給人們帶來了極大的方便和享受，不僅僅是通訊

8、設(shè)備層出不窮，現(xiàn)代家用電器設(shè)備也是與日俱增。追求高質(zhì)量、高效率的人們?cè)谠O(shè)想，有沒有這樣一套設(shè)備，即使出門在外也能控制家用電器、能夠了解家里的情況，想想，下班的路上，給家里的控制器發(fā)個(gè)短信或是打個(gè)電話，就能控制熱水器燒水，就能控制電飯煲煮飯，就能控制空調(diào)調(diào)節(jié)室溫而就在2008年4月17 日舉行的中國國際家電展上，海爾集團(tuán)展出了自主研發(fā)的u-home 智能家電系統(tǒng)，它做到了。這些過去只在幻想中出現(xiàn)的場(chǎng)景，如今已經(jīng)變成現(xiàn)實(shí)。從此，家用電器步入智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展道路，利用現(xiàn)有的通訊設(shè)備和線路對(duì)家用電器和儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程控制, 已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢(shì)?；诂F(xiàn)有的資源，電話遙控與常規(guī)的遙控方式相比,顯示出一

9、定的優(yōu)越性。發(fā)達(dá)的電話網(wǎng)，覆蓋全國各地，充足的通信線路資源,不會(huì)產(chǎn)生電磁污染。同時(shí),由于電話網(wǎng)各地聯(lián)網(wǎng), 可以充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng), 跨區(qū)域、跨省甚至跨國控制。同時(shí)電話屬半雙工通信, 操作者可以通過各種提示音即時(shí)了解受控對(duì)象的有關(guān)信息，也可以根據(jù)反饋的信息進(jìn)行進(jìn)一步的操作。利用電話遙控，可以完成對(duì)家用電器的開機(jī)、停機(jī)控制，能反饋家用電器的工作狀態(tài)，能反饋家里的溫濕度、煤氣是否泄漏、是否有外人闖入家里等等信息，功能可以不斷擴(kuò)展、完善。 本文介紹的正是這種有線電話遠(yuǎn)程控制技術(shù)。該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，用戶可通過手機(jī)或電話對(duì)家用電器進(jìn)行開機(jī)，停機(jī)等操作。設(shè)計(jì)作品突出體現(xiàn)對(duì)電器的控制功能，輔助以信息

10、反饋、密碼修改及重置功能。當(dāng)然，在語音提示完畢后，若在給定的時(shí)間內(nèi)無操作，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)掛機(jī)，節(jié)約通信資源。本作品致力于方便下班人群回家就能享受舒適的生活，結(jié)束一天的疲勞，極大改善人們的生活。對(duì)于我而言，則是樹立理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，在實(shí)踐中，提高遇到問題、分析問題、解決問題的能力，積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。第1章 總體方案設(shè)計(jì)1.1 總體設(shè)計(jì)分析根據(jù)基于有線電話遙控電飯煲控制器的具體設(shè)計(jì)要求，需要做到以下幾點(diǎn)：1、通過電話網(wǎng)對(duì)遠(yuǎn)程家用電器實(shí)行開機(jī)、停機(jī)控制；2、在振鈴達(dá)到6次后無人接聽，控制器會(huì)模擬摘機(jī)；3、控制器能進(jìn)行密碼校驗(yàn)；4、電器控制完成后，要提示操縱者操作完成。通過對(duì)以上4點(diǎn)基本的要求分析

11、，需要完成以下幾項(xiàng)功能：1、振鈴檢測(cè)與計(jì)數(shù)2、自動(dòng)摘掛機(jī)3、密碼校驗(yàn)4、語音提示5、dtmf解碼6、家用電器控制另外可以添加額外的功能：1、密碼修改2、密碼存儲(chǔ)3、密碼重置4、電器開機(jī)、停機(jī)狀態(tài)查詢對(duì)以上10項(xiàng)功能進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)上述功能實(shí)現(xiàn)作出軟件或硬件上的分工分析，具體如下： 1、理論上，交換機(jī)所發(fā)出的各種信號(hào)音都是可以通過軟件編程而識(shí)別的，如dtmf解碼，通過單片機(jī)對(duì)信號(hào)音進(jìn)行捕捉，得到信號(hào)音中的雙音頻率，從而完成解碼。但是從系統(tǒng)的可靠性、程序?qū)崿F(xiàn)難易程度上分析，選擇用硬件實(shí)現(xiàn)要大大簡(jiǎn)化作品的設(shè)計(jì)。因此對(duì)于信號(hào)音處理方面，選擇用硬件實(shí)現(xiàn)振鈴音檢測(cè)、dtmf解碼等功能。 2、自動(dòng)摘

12、掛機(jī)和電器的控制必須使用具體硬件電路來實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)摘掛機(jī)要完成電路自動(dòng)摘機(jī)和掛機(jī)，在與電話網(wǎng)接口相連的部分一定是硬件電路，該硬件電路將作為軟件與電話網(wǎng)的中間橋梁。電器的控制用繼電器實(shí)現(xiàn)，使用繼電器就要有繼電器驅(qū)動(dòng)電路，很顯然是硬件電路實(shí)現(xiàn)。3、振鈴音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、密碼修改、密碼重置、語音提示等功能模塊使用軟件編程方式要比硬件電路更容易實(shí)現(xiàn)。就如振鈴音計(jì)數(shù)，用硬件實(shí)現(xiàn)要用到計(jì)數(shù)電路，而用軟件計(jì)數(shù)，用外部中斷即可。通過對(duì)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)分析，用純硬件是難以實(shí)現(xiàn)的，即使實(shí)現(xiàn)了，用到的數(shù)字芯片也是很多很多的，電路復(fù)雜，維修不便，制作成本高；如果改用微處理器作為核心，輔助以各個(gè)外圍接口電路，微處理器只需簡(jiǎn)

13、單的控制或讀取外圍接口電路的控制腳，而外圍接口電路完成微處理器與各個(gè)接口的連接、控制。實(shí)現(xiàn)起來簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。因此，本設(shè)計(jì)軟硬件皆用。綜上所述，本設(shè)計(jì)的信號(hào)音檢測(cè)、自動(dòng)摘掛機(jī)、控制電器、dtmf解碼等功能模塊使用硬件電路實(shí)現(xiàn),而振鈴音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、密碼修改、密碼重置、語音提示等功能模塊使用軟件編程完成。電路實(shí)現(xiàn)方式為微處理器作為核心，輔助以各個(gè)外圍接口電路。 1.2 初略方案總體設(shè)計(jì)采用微處理器的控制方案。對(duì)于學(xué)習(xí)過的微處理器，熟練運(yùn)用的有at系列的和stc系列的，而stc系列單片機(jī)是國產(chǎn)的，在性能、性價(jià)比、可靠性方面評(píng)價(jià)都是很高的，燒寫程序方便，最終選擇stc89c52rc作為本設(shè)計(jì)的核心

14、處理器。在核心處理器外圍，有自動(dòng)摘掛機(jī)電路，振鈴檢測(cè)電路、dtmf 解碼電路、語音提示電路、電器控制電路等接口電路。接口電路為核心處理器和電話外線的中間橋梁，核心處理器為控制器的核心。系統(tǒng)原理框圖如下圖1.2.1所示。 振鈴檢測(cè)電路5v電源電路中央控制單元電話接口 模擬摘掛機(jī)電路 開關(guān)狀態(tài)顯示電路dtmf解碼電路 語音提示電路家用電器驅(qū)動(dòng)電路圖1.2.1 系統(tǒng)原理框圖1.3 單元電路方案擬定1.3.1 振鈴檢測(cè)電路方案當(dāng)沒有振鈴信號(hào)時(shí)，電話線路由電話交換機(jī)提供大約48v的直流電壓。當(dāng)用戶被呼叫時(shí), 電話交換機(jī)發(fā)來振鈴信號(hào)。振鈴信號(hào)為253hz的正弦波, 電壓有效值為9015v。振鈴以5s為周期

15、, 即1s送，4s斷。根據(jù)振鈴信號(hào)電壓比較高的特點(diǎn)，單片機(jī)是無法處理如此高的電壓信號(hào)的，所以需要降壓，另外，振鈴信號(hào)發(fā)送1s，頻率為25hz，如果接單片機(jī)外部中斷或計(jì)數(shù)器，很明顯會(huì)產(chǎn)生多次中斷，如果可以做一個(gè)電路，送1s時(shí)只產(chǎn)生一次中斷或只計(jì)1次數(shù)，程序處理就會(huì)簡(jiǎn)單些。因此，可以實(shí)現(xiàn)振鈴檢測(cè)的方案現(xiàn)在有以下3種。方案1：基于穩(wěn)壓二極管和光耦隔離的電路設(shè)計(jì)方案方案1的電路形式大致如下圖1.3.1所示。圖1.3.1 基于穩(wěn)壓二極管和光耦隔離的電路設(shè)計(jì)方案當(dāng)沒有振鈴信號(hào)時(shí)，電話線的電壓為48v的直流電，而電容c“隔直通交”，所以整流橋輸出電壓接近0v，pulse_out端電壓接近0v；當(dāng)振鈴信號(hào)來到

16、時(shí)，振鈴信號(hào)通過電容c耦合，經(jīng)過二極管d1d4整流成為脈動(dòng)直流電壓，d5穩(wěn)壓使光耦輸入端電壓不會(huì)太高，以免燒壞光耦，r1起到限流作用，pulse_out會(huì)輸出脈沖，每振鈴1s,pulse_out端會(huì)有多個(gè)脈沖，因此在程序處理上要特別注意，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖來到時(shí)，振鈴次數(shù)加一，再隔5s檢測(cè)是否有振鈴。優(yōu)點(diǎn)：有光耦隔離，抗干擾強(qiáng)缺點(diǎn)：用到高壓穩(wěn)壓二極管，平常幾乎用不到，元件不易得到，振鈴計(jì)數(shù)程序處理稍微復(fù)雜些。方案2：基于高壓穩(wěn)壓二極管和rc充放電的電路設(shè)計(jì)方案方案2的電路形式大致如下圖1.3.2所示。圖1.3.2 基于高壓穩(wěn)壓二極管和rc充放電的電路設(shè)計(jì)方案當(dāng)沒有振鈴信號(hào)時(shí)，電話線的電壓為48v的直

17、流電，經(jīng)過整流二極管d1d4 整流后，電壓略低于48v，選擇穩(wěn)壓管d5的穩(wěn)壓值大于48v小于90v，穩(wěn)壓值可取80v，d5就不會(huì)導(dǎo)通，脈沖信號(hào)輸出端電壓接近0v；當(dāng)振鈴信號(hào)來到時(shí)，電話線的交流振鈴信號(hào)經(jīng)過二極管d1d4整流成為有效值9015v的脈動(dòng)直流電，其峰值足以擊穿穩(wěn)壓管d5，經(jīng)rc充電，而d6穩(wěn)壓使輸出電壓穩(wěn)定在5v左右，使之能被單片機(jī)識(shí)別，振鈴輸出端電壓升高?？刂芻的大小，可以使來一次振鈴，僅僅產(chǎn)生一次中斷，簡(jiǎn)化程序。優(yōu)點(diǎn)：電路原理簡(jiǎn)單，振鈴計(jì)數(shù)程序處理簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：用到高壓穩(wěn)壓二極管，平常幾乎用不到，元件不易得到。方案3：基于rc充放電和光耦隔離的電路設(shè)計(jì)方案方案3的電路形式大致如下圖1

18、.3.3所示。方案3是在方案1和方案2的基礎(chǔ)上改進(jìn)得來的。當(dāng)沒有振鈴信號(hào)時(shí)，電話線的電壓為48v的直流電，而電容c1“隔直通交”，所以整流橋輸出電壓接近0v，pulse_out端電壓接近0v；當(dāng)振鈴信號(hào)來到時(shí)，振鈴信號(hào)通過電容c耦合，經(jīng)過二極管d1d4整流成為脈動(dòng)直流電壓，通過r1、c2充電，同時(shí)r1、r2起到限流作用，當(dāng)脈動(dòng)直流電壓變小時(shí)，又會(huì)通過r2、c2放電，使光耦仍處于導(dǎo)通，直至振鈴信號(hào)斷，因此，每振鈴1s,pulse_out端只有一個(gè)脈沖，程序計(jì)數(shù)會(huì)簡(jiǎn)單很多。圖1.3.3 基于rc充放電和光耦隔離的電路設(shè)計(jì)方案優(yōu)點(diǎn)：電路原理簡(jiǎn)單，振鈴計(jì)數(shù)程序處理簡(jiǎn)單，抗干擾性強(qiáng)，可靠性強(qiáng)。缺點(diǎn)：用到

19、光耦，價(jià)格稍稍高一點(diǎn)點(diǎn)。方案選擇通過上述3種方案的對(duì)比，方案3穩(wěn)定性好，抗干擾強(qiáng)，程序處理簡(jiǎn)單，而且手上沒有穩(wěn)壓管，只有方案3沒用到高壓穩(wěn)壓二極管。綜合考慮，方案3更適合。1.3.2 模擬摘掛機(jī)電路方案電信局的程控電話交換機(jī)對(duì)電話摘機(jī)的響應(yīng)是根據(jù)電話線回路電流變大。當(dāng)交換機(jī)檢測(cè)到回路電流變大為30ma左右時(shí)，就認(rèn)為電話機(jī)已經(jīng)摘機(jī)，交換機(jī)檢測(cè)到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)?0伏左右的直流電，完成電話接通工作。我們常用的電話機(jī)就是通過叉簧接上約200的負(fù)載，實(shí)現(xiàn)摘機(jī)目的；當(dāng)斷開約200的負(fù)載,也就掛機(jī)了。自動(dòng)摘掛機(jī)電路就是要完成單片機(jī)控制接入和斷開約200的負(fù)載。常用的方法有繼電器控制

20、、三極管控制、光耦控制等，以下是幾種方案的對(duì)比。方案1：基于繼電器的模擬摘掛機(jī)控制方案通過單片機(jī)控制一個(gè)繼電器，繼電器接通，一個(gè)大約200的電阻接入電話線兩端，完成模擬摘機(jī)；繼電器斷電，電話線兩端斷開電阻，完成模擬掛機(jī)。電路形式如下圖1.3.4所示(r1為接入電話線兩端的負(fù)載).圖1.3.4 基于繼電器的模擬摘掛機(jī)控制方案優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，控制容易，可靠性高。缺點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)繼電器電流較大，功耗稍大，繼電器價(jià)格貴。方案2：基于三極管的模擬摘掛機(jī)控制方案通過單片機(jī)控制三極管，三極管導(dǎo)通，三極管等效電阻很小，再串接一個(gè)合適的電阻接入電話線兩端，完成模擬摘機(jī)；三極管截止，三極管等效電阻很大，電話線兩端可以看

21、成負(fù)載是斷開的，完成模擬掛機(jī)。電路形式如下圖1.3.5所示(r為接入電話線兩端的負(fù)載)。圖1.3.5 基于三極管的模擬摘掛機(jī)控制方案優(yōu)點(diǎn)：功耗小。缺點(diǎn)：電路稍微復(fù)雜，元件參數(shù)不易確定，控制易受干擾。方案3：基于光耦的模擬摘掛機(jī)控制方案通過光耦控制負(fù)載的接入和斷開，和三極管的方式很像，光耦接收端導(dǎo)通，負(fù)載就接入電話線兩端；若截止，負(fù)載就斷開。然而，光耦又有它的特殊性，光耦發(fā)射端和接收端通過光電隔離，它和繼電器的用法基本一樣，只是接收端需串接電源。電路形式如下圖1.3.6所示(r為接入電話線兩端的負(fù)載)。圖1.3.6 基于光耦的模擬摘掛機(jī)控制方案優(yōu)點(diǎn)：同時(shí)擁有三極管控制的功耗小和繼電器控制的簡(jiǎn)單，

22、而且抗干擾強(qiáng)。缺點(diǎn)：光耦價(jià)格適中。方案選擇通過上述3種方案的對(duì)比，方案3包括了方案1和方案2的優(yōu)點(diǎn)，而且穩(wěn)定性好，抗干擾強(qiáng)。盡管三極管比光耦便宜，但方案2控制電路中的其它元件較多，總體價(jià)格比方案3少不了多少。綜合考慮，方案3更適合。1.3.3 dtmf解碼電路方案dtmf，雙音多頻，是將兩個(gè)單音頻信號(hào)組合，這兩個(gè)單音頻信號(hào)分別來源于4個(gè)高頻信號(hào)和4個(gè)低頻信號(hào)，最后能組合出16種dtmf信號(hào)。在現(xiàn)階段，dtmf解碼一般用專用的解碼芯片，當(dāng)然，不乏有追求低成本的，直接軟件解碼。下面是這兩種方案的對(duì)比。方案1：軟件解碼采用軟件方式進(jìn)行dtmf解碼，首先把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，送給cpu處理。dtm

23、f解碼過程是通過計(jì)算接收到的dtmf信號(hào)在8個(gè)固定頻率點(diǎn)的頻譜值,從而確定dtmf信號(hào)的有效性及接收到的是什么號(hào)碼。另外，還要通過一系列方法進(jìn)行有效性的檢驗(yàn)，以防止誤判。由此可見用軟件解碼用到了信號(hào)處理及算法的知識(shí)，處理起來十分復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn)：直接解碼，不需額外的硬件解碼電路缺點(diǎn)：程序復(fù)雜，算法難，耗cpu資源方案2：專用硬件解碼dtmf，雙音多頻，有對(duì)應(yīng)的硬件解碼芯片，如mt8870、mt8880、ht9170等等。只要電話線上有有效的dtmf信號(hào)，硬件解碼芯片就會(huì)解碼，并將解碼值輸出到外部共享bus上。讀取總線上的值，就能知道發(fā)送的編碼值。優(yōu)點(diǎn)：不需要復(fù)雜的程序解碼，節(jié)省開發(fā)時(shí)間，運(yùn)用簡(jiǎn)單，電

24、路可靠。缺點(diǎn)：需要硬件解碼電路方案選擇比較兩個(gè)方案，方案2更容易實(shí)現(xiàn)，免去程序的復(fù)雜；而且stc系列單片機(jī)的資源不是很豐富，而軟件解碼占用資源多，所以方案2更合適。1.3.4 語音提示電路方案市場(chǎng)上語音提示的方法有多種多樣，如蜂鳴器，發(fā)出“嗡嗡嗡”的聲音，又如音樂芯片，觸發(fā)一下，就發(fā)出動(dòng)聽的音樂。這些方法大體可以分為四種，震蕩產(chǎn)生，語音固話在芯片中，語音燒錄以及語音合成，下面就其中的三種方案進(jìn)行對(duì)比。方案1：?jiǎn)纹瑱C(jī)產(chǎn)生提示音方案人耳的反應(yīng)頻率范圍為20hz20khz，而ccitt規(guī)定的電話話音信號(hào)的頻率范圍是3003400hz，因此，我們可以在3003400hz頻率范圍內(nèi)選擇兩個(gè)頻率，產(chǎn)生高音

25、和低音，經(jīng)音頻放大集成電路放大后輸出到電話線上。通過音色及聲音次數(shù)來進(jìn)行提示。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，成本很低缺點(diǎn)：語音提示不明確，需要操縱者記住不同音色及次數(shù)代表的意思，不人性化。方案2：基于錄音芯片的提示音方案錄音芯片，可以錄一段或多段語音，通過發(fā)送錄音指令，并說話錄音，語音就錄入，直到錄音溢出或者發(fā)送錄音停止指令。根據(jù)需要錄音的條數(shù)，將錄音地址分段，發(fā)送錄音指令時(shí)，將錄音起始地址發(fā)送給錄音芯片，芯片就會(huì)從錄音起始地址開始錄音，當(dāng)要放該條語音時(shí)，發(fā)送放音指令，同時(shí)將這條語音的起始地址發(fā)送給錄音芯片，它就會(huì)放出這條語音，放完后，再發(fā)送停止指令關(guān)閉發(fā)音。你可以錄真人發(fā)音，也可以錄語音合成的語音，語音可

26、以帶有豐富的感情，不會(huì)生硬。如果你要重新錄音，只要在原來的分段上錄音，覆蓋原先的語音，唯一不足的一點(diǎn)就是，每要更改語音，就需要重新錄音，較麻煩。優(yōu)點(diǎn)：真人發(fā)音，程序編寫簡(jiǎn)便，芯片較便宜。缺點(diǎn)：更改語音時(shí)要重新錄音，語音總長度有限，電路復(fù)雜。方案3：基于語音合成的提示音方案合成芯片可合成任意的中文文本，同時(shí)支持英文字母的合成。它內(nèi)部集成了語音庫，智能的文本分析處理算法，可正確識(shí)別數(shù)字、時(shí)間、日期及常用的度量衡符號(hào)；具備很強(qiáng)的多音字處理和中文姓氏處理能力。通過串口發(fā)送一串幀，其中文本通過gb2312編碼放在數(shù)據(jù)幀中，只要滿足幀格式，語音合成芯片就能讀出語音，操作方便。優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單，語音可以隨意更

27、改，不需錄入。缺點(diǎn)：編程稍微復(fù)雜，語音生硬，電路復(fù)雜，價(jià)格昂貴。方案選擇用單片機(jī)產(chǎn)生提示音，雖說價(jià)格低廉，但語音提示很不明確，需要操縱者記住不同音色及次數(shù)代表的意思，不人性化，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，已經(jīng)滿足不了追求高性能、易操作的人們，所以方案1不適合。方案3使用語音合成模塊，在設(shè)計(jì)的維護(hù)上十分方便，程序處理方面也很簡(jiǎn)便，但價(jià)格太昂貴，市場(chǎng)上賣的語音合成模塊價(jià)格高達(dá)60元，不經(jīng)濟(jì)，所以方案3不適合。方案2雖說沒用方案3維護(hù)方便，但在人性化、語音情感流露方面，要比語音合成的稍好一些，另外芯片價(jià)格也不是很貴，大約20元一片，相對(duì)便宜很多。最后，從經(jīng)濟(jì)、性能、性價(jià)比及人性化等方面考慮，認(rèn)為方案2更加合適。1

28、.3.5 電器控制電路方案家用電器作為獨(dú)立的部分，控制器只能通過開關(guān)控制電器電源的通斷。繼電器作為常用的開關(guān)控制器件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，使用廣泛。常用的繼電器分為電磁繼電器和固態(tài)繼電器，以下是兩種繼電器方案的對(duì)比。方案1：電磁繼電器控制方案繼電器有兩種控制方式：低電平控制和高電平控制。如下圖1.3.7所示。方式1：當(dāng)輸出低電平時(shí)，三極管q1導(dǎo)通，繼電器 k1得電，常開觸點(diǎn)閉合，反之常開觸點(diǎn)斷開。方式2：與方式1正好相反。由于單片機(jī)初始化時(shí)，各個(gè)io輸出高電平，且單片機(jī)輸出電流不會(huì)很大，采用方式1電流會(huì)稍大些，驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)，所以常用方式1。圖1.3.7 電磁繼電器控制方案優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，控制容

29、易，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)繼電器電流較大，功耗稍大，。方案2：固態(tài)繼電器控制方案固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無觸點(diǎn)電子開關(guān)，在開關(guān)過程中無機(jī)械接觸部件。它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點(diǎn)作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點(diǎn)開關(guān)器件，單相ssr為四端有源器件，其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號(hào)到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。 優(yōu)點(diǎn)：高壽命，高可靠，靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好，快速轉(zhuǎn)換，電磁干擾小。缺點(diǎn)：導(dǎo)通后的管壓降大，半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量也大，價(jià)格昂貴。方案選擇基于安全以及控制多個(gè)

30、家用電器的考慮，最好選擇用固態(tài)繼電器。但考慮到設(shè)計(jì)的是畢業(yè)作品，不是真正的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，而且固態(tài)繼電器價(jià)格昂貴，設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)又有限，所以最終還是選擇用電磁繼電器。1.3.6 開關(guān)狀態(tài)顯示電路方案對(duì)于顯示控制電器的繼電器工作狀態(tài)是如何的，通常用led燈就可以了，但是考慮到功能的擴(kuò)展，可以用數(shù)碼管、液晶等作為顯示。方案1：數(shù)碼管顯示方案數(shù)碼管一般是顯示數(shù)字，當(dāng)然對(duì)于特殊的字母也是可以顯示的，如“c”。數(shù)碼管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，內(nèi)部是將多個(gè)led按照共陰或共陽連接在一起，使用簡(jiǎn)單。優(yōu)點(diǎn)：顯示直觀，顯示亮度高，適合顯示多個(gè)數(shù)字，程序簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：僅僅能顯示數(shù)字或少許的字符，不適合顯示量稍微大的數(shù)據(jù)。方案2：1602顯示方

31、案1602是液晶中常見的一種。1602內(nèi)部字符發(fā)生存儲(chǔ)器自帶160個(gè)點(diǎn)陣字符圖形，還有供用戶自編8個(gè)的圖形字符。優(yōu)點(diǎn)：顯示字符多，缺點(diǎn)：顯示亮度不高，一般不能顯示漢字，程序稍稍復(fù)雜。方案3：12864顯示方案12864也是液晶中常見的一種。12864自帶常用的字符庫以及漢字庫，顯示中文簡(jiǎn)單，不需要取模，對(duì)高要求、需顯示漢字及多數(shù)據(jù)的場(chǎng)合很適合。優(yōu)點(diǎn)：顯示字符多，能顯示漢字。缺點(diǎn)：顯示亮度不高，程序復(fù)雜。方案選擇方案1只能顯示數(shù)字，而本設(shè)計(jì)需要現(xiàn)實(shí)多位數(shù)字和字母或漢字，顯然方案1不滿足要求。方案2能顯示字符，剛好滿足要求，但考慮到以后會(huì)擴(kuò)展功能，如矩陣鍵盤修改密碼，來電顯示等等，1602顯示有點(diǎn)

32、不夠，所以暫時(shí)選擇了資源多的12864了。1.3.7 電源電路方案由于本設(shè)計(jì)控制的是家用電器，必然用到220v交流電，220v轉(zhuǎn)5v給cpu及周邊電路供電，而用4節(jié)1.5v電池供電顯然不經(jīng)濟(jì)、不方便。最終選用市電轉(zhuǎn)5v直流的方法。市電轉(zhuǎn)5v直流的方法有多種多樣，比如：串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，開關(guān)型穩(wěn)壓電路。方案1：開關(guān)電源方案開關(guān)型穩(wěn)壓源因?yàn)檎{(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)而得名。開關(guān)型穩(wěn)壓電路將輸入的直流電轉(zhuǎn)換成脈沖電壓，再將脈沖電壓經(jīng)過lc濾波轉(zhuǎn)換成直流。優(yōu)點(diǎn)：功耗小，電路效率高。缺點(diǎn)：一般輸出紋波電壓稍大方案2：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源方案串聯(lián)型穩(wěn)壓源的調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)，因而得名串聯(lián)型穩(wěn)壓源。串聯(lián)型穩(wěn)壓源工作在放大狀

33、態(tài)，調(diào)整管功耗較大。優(yōu)點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便、輸出電壓穩(wěn)定性強(qiáng)、文波電壓小缺點(diǎn)：功耗大，效率低。方案選擇以設(shè)計(jì)產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)，選擇開關(guān)電源是最合適的。然而實(shí)驗(yàn)室沒有開關(guān)電源芯片，倒是串聯(lián)型穩(wěn)壓芯片lm7805很多，最后選擇了串聯(lián)型穩(wěn)壓電源方案。1.4整體方案擬定根據(jù)單元電路方案擬定的結(jié)果，得到如下圖1.4.1所示的整體方案框圖。電話接口基于rc充放電和光耦隔離的振鈴檢測(cè)5v串聯(lián)型穩(wěn)壓電源stc系列單片機(jī)12864開關(guān)狀態(tài)顯示光耦控制模擬摘掛機(jī)dtmf硬件解碼家用電器電磁繼電器驅(qū)動(dòng)錄音式語音提示圖1.4.1 整體方案框圖第2章 硬件電路設(shè)計(jì)2.1 單元電路設(shè)計(jì)在上一章對(duì)整體電路方案做了擬定，本章

34、將對(duì)擬定的方案作詳細(xì)的設(shè)計(jì)。2.1.1 振鈴檢測(cè)電路設(shè)計(jì)通常情況下，程控交換機(jī)提供給電話線路大約48v的直流電壓（實(shí)測(cè)達(dá)到50v）。當(dāng)用戶被呼叫時(shí), 程控交換機(jī)就會(huì)發(fā)來振鈴信號(hào)。振鈴信號(hào)為253hz的正弦波, 電壓有效值為9015v。振鈴以5s為周期, 即1s送，4s斷。本電路檢測(cè)到振鈴信號(hào)時(shí)，對(duì)振鈴進(jìn)行計(jì)數(shù)，以六次鈴響為準(zhǔn)，即六次振鈴無人摘機(jī)，由單片機(jī)控制電路，完成自動(dòng)模擬摘機(jī)，振鈴檢測(cè)電路設(shè)計(jì)如圖2.1.1所示。 圖2.1.1 振鈴檢測(cè)電路原理說明：當(dāng)未振鈴時(shí)，直流電壓不能通過電容c16，電橋輸出端電壓約為0v，光耦發(fā)射端無電壓，接收端輸出腳ring輸出高電平。當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話振鈴信號(hào)

35、通過電容c16隔離直流成分，經(jīng)過橋式整流，整流橋輸出端輸出約45v脈動(dòng)直流。r19和c19構(gòu)成rc充電電路，r19、r20和pc817構(gòu)成分壓電路，電容c19兩端電壓大約為4v，因此c19不需要用耐壓值大的電容，同時(shí)r19、r20限流，對(duì)后面的光電耦合器pc817起到保護(hù)作用。c19、r20和pc817構(gòu)成放電電路，使光耦可以保持正向?qū)?。因此每來一次振鈴，ring輸出低電平，單片機(jī)外部中斷有下降沿觸發(fā)方式，只要一來振鈴，單片機(jī)就能計(jì)數(shù)。光耦合器pc817，以光電轉(zhuǎn)換原理傳遞信息，使高壓振鈴信號(hào)對(duì)主控電路不產(chǎn)生影響。光耦兩端不共地，對(duì)電位差干擾有很強(qiáng)的抑制作用。元器件選擇：對(duì)于整流橋，只要耐壓

36、值比電話線上的電壓峰峰值大就行，常用的1n4007耐壓值高達(dá)1000v，足以勝任。光耦接收端接的led燈，保證電流在10ma左右即可，限流電阻r17很好選。至于r19和r20，串聯(lián)分壓，保證電容c19兩端電壓不要太高(一般耐壓值高的電容更貴一些)，同時(shí)對(duì)光耦pc817限流，只要電流在10ma左右即可,所以參數(shù)也好選。本電路最難確認(rèn)的參數(shù)是c16和c19。c16電容值太小，對(duì)振鈴信號(hào)耦合效果不好，,經(jīng)測(cè)試0.47uf以下的電容就會(huì)使電路工作不正常，而且振鈴信號(hào)為交流信號(hào)，最后選擇1uf無極性的瓷片電容。至于c19的確認(rèn)，需要一個(gè)個(gè)測(cè)試確認(rèn)。下圖2.1.2是波形分析圖圖2.1.2 波形分析圖當(dāng)c1

37、9電容值足夠大時(shí)，1s的振鈴信號(hào)（頻率為25hz）內(nèi)，udc由小變大，c19充電，uec變大，當(dāng)uecuo(uo是uec使光耦發(fā)射端正向?qū)ǖ淖钚‰妷?時(shí)，光耦發(fā)射端正向?qū)?，ugf輸出低電平，當(dāng)udc由大變小時(shí)，c19放電，uec緩慢變小，uec還未來得及變小到小于uo，c19就再次充電，這樣，在1s的振鈴時(shí)間段里，ugf始終為低電平，直到振鈴結(jié)束。如果c19小于某個(gè)值，就會(huì)導(dǎo)致uec還未來得及充電，就小于uo了，這樣，在1s的振鈴時(shí)間段里，會(huì)輸出多個(gè)脈沖。經(jīng)過測(cè)試，c19容值10uf，來一次振鈴，輸出端的led指示燈就會(huì)快速閃爍多次（表示輸出了多次脈沖），而10uf470uf均是來一次振鈴

38、，亮一次?？紤]到電容大小，并且折中，選擇容值為22uf的電容。2.1.2 模擬摘掛機(jī)電路設(shè)計(jì)根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不論何種電話機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)下直流電阻應(yīng)小于300歐，若是有“r”鍵的電子電話機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)下直流電阻應(yīng)350歐。掛機(jī)狀態(tài)下的漏電流應(yīng)5a。電信局的程控電話交換機(jī)對(duì)電話摘機(jī)的響應(yīng)是根據(jù)電話線回路電流變大。當(dāng)交換機(jī)檢測(cè)到回路電流變大為30ma左右就認(rèn)為電話機(jī)已經(jīng)摘機(jī)。當(dāng)交換機(jī)檢測(cè)到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)?0伏左右的直流電，完成電話接通工作。下圖2.1.3是按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求設(shè)計(jì)的模擬摘掛機(jī)電路。原理說明：當(dāng)hook端輸入高電平時(shí)，q6導(dǎo)通，光耦發(fā)射端正向?qū)?，光耦接收端?/p>

39、導(dǎo)通，此時(shí)其等效電阻很小，可以忽略，因此r28接入電話線兩端，r28差不多200300歐就可以使線路中的電流達(dá)到30ma，程控機(jī)就會(huì)認(rèn)為已經(jīng)摘機(jī)。反之，光耦不導(dǎo)通，其等效電阻很大，r28可看成沒有接入電話線兩端。此時(shí)，程控機(jī)就會(huì)認(rèn)為處于掛機(jī)狀態(tài)。元器件選擇：對(duì)于整流橋，常用的1n4007耐壓值高達(dá)1000v，可以保證不會(huì)擊穿。光耦發(fā)射端接的led燈，用于指示是摘機(jī)狀態(tài)還是掛機(jī)狀態(tài)，保證電流在10ma左右，限流電阻r26很好選。至于r28，網(wǎng)上查閱資料說，在200左右就行了，通過測(cè)試，200300的電阻都能實(shí)現(xiàn)摘掛機(jī)。圖2.1.3 模擬摘掛機(jī)電路 2.1.3 dtmf解碼電路設(shè)計(jì)電話線上傳輸?shù)氖?/p>

40、dtmf信號(hào)，dtmf( double tone multi一frequency)即雙音多頻，是一組由低頻信號(hào)和高頻信號(hào)疊加而成的組合信號(hào)。4個(gè)低頻信號(hào)和4個(gè)高頻信號(hào)兩兩組合，構(gòu)成16個(gè)組合信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)10個(gè)數(shù)字鍵09和6個(gè)功能鍵*、#、a、b、c、d。下表2.1.1為電話機(jī)中使用的按鍵與雙音多頻信號(hào)的頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系。表2.1.1 數(shù)字撥號(hào)鍵與對(duì)應(yīng)的頻率關(guān)系數(shù)字鍵盤高頻組（hz）1209133614771633低頻組（hz）697123a770456b852789c941*0#d通過專用的dtmf解碼芯片，將高低音頻信號(hào)分開，經(jīng)過振幅檢測(cè)和譯碼，得到碼值，就能知道用戶撥打的號(hào)碼。市場(chǎng)上常用的解

41、碼芯片有mt8870、mt8880、ht9170等等。mt8870是mitel公司生產(chǎn)的dtmf信號(hào)的解碼芯片，因其電路簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，而且工作穩(wěn)定可靠，功耗低，在實(shí)際生活中得到廣泛使用。mt8870通過對(duì)dtmf分離濾波和譯碼，輸出直接接單片機(jī)，簡(jiǎn)單可靠，所以本次設(shè)計(jì)選用了mt8870。查閱mt8870芯片手冊(cè)，手冊(cè)中給出了單端模式輸入的典型電路，按照典型電路設(shè)計(jì)了下圖2.1.4的電路。圖2.1.4 dtmf解碼電路原理說明：當(dāng)dtmf端輸入電話線上送來的dtmf信號(hào)，信號(hào)經(jīng)c8耦合,送到mt8870的in-引腳時(shí)，雙音多頻信號(hào)首先經(jīng)過前置放大，其中r13為反饋電阻，然后通過撥號(hào)音濾波器，將

42、撥號(hào)音信號(hào)濾除，再將雙音頻信號(hào)按低、高音頻信號(hào)分開，通過高、低通濾波器及幅度檢測(cè)器檢測(cè)后送入譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運(yùn)算后，以二進(jìn)制的方式通過四條線(q1、q2、q3、q4)輸出到外部共享bus上。下表2.1.2為mt8870的輸出代碼與按鍵碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表2.1.2 mt8870的輸出代碼與按鍵碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系按鍵碼q4q3q2q1按鍵碼q4q3q2q1按鍵碼q4q3q2q1按鍵碼q4q3q2q110 0 0 150 1 0 191 0 0 1a1 1 0 120 0 1 060 1 1 001 0 1 0b1 1 1 030 0 1 170 1 1 1*1 0 1 1c1 1 1 140 1 0 0

43、81 0 0 0#1 1 0 0d0 0 0 0值得注意的是，對(duì)于“0”號(hào)鍵，mt8870輸出的二進(jìn)制碼并非是“0000”，而是“1010”。當(dāng)mt8870解出一個(gè)按鍵值而且輸出到外部時(shí)，其std引腳會(huì)由低電平升為高電平，再經(jīng)過一段時(shí)間降為低電平,我們便可以利用此特點(diǎn)檢測(cè)到此引腳的變化，有訊號(hào)時(shí)便可馬上將q1q4引腳所產(chǎn)生的值讀入cpu，然后解出電話的按鍵值。而無效的雙音頻信號(hào)或電話線路雜音、人的語音信號(hào)等是不會(huì)引起mt8870的數(shù)據(jù)解碼的。單片機(jī)外部中斷是下降沿有效，為了實(shí)時(shí)讀入單片機(jī)，在電路設(shè)計(jì)上給std腳加了一個(gè)反向器（電路圖中的q4就是起到反向的作用）。只要數(shù)據(jù)解碼成功，std引腳有變

44、化，單片機(jī)就能及時(shí)知道。元器件選擇：本電路基本上是根據(jù)mt8870芯片手冊(cè)給出的電路設(shè)計(jì)的，電路已經(jīng)給出了各個(gè)元器件的參數(shù)，我只是拿來運(yùn)用而已。另外，std腳接了三極管q4，該三極管起到取反的作用，只要保證三極管工作在截止區(qū)或飽和區(qū)就行。三極管積極電流不能太大，基極電阻幾百歐至幾千歐都是可以的，這里選擇了510。在基極電阻選定后，計(jì)算出基極電流，假設(shè)三極管工作在放大區(qū)，通過放大倍數(shù)算出集電極電流，選擇合適的集電極電阻，使其電壓大于給定的電壓，三極管就能工作在飽和區(qū)。通常，集電極電阻選擇1k10k均可，這里選用1k。2.1.4 語音提示電路設(shè)計(jì)電話遠(yuǎn)程控制器利用語音提示電路實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。語音提示

45、芯片事先存儲(chǔ)了若干段提示音，單片機(jī)控制語音提示電路播放提示音，操作者則根據(jù)語音提示進(jìn)行按鍵操作，如此直到結(jié)束。 本設(shè)計(jì)用的語音芯片是美國isd公司生產(chǎn)的isd4002-120p，它采用了直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，音質(zhì)較好，采樣信息直接存放在片內(nèi)的flash ram中，防斷電丟失。語音芯片設(shè)計(jì)成spi總線方式，與單片機(jī)相連的引腳少，目前在語音合成設(shè)計(jì)中應(yīng)用很廣泛。isd4002-120p錄放語音長達(dá)120秒，有600個(gè)可尋址錄音段，其地址范圍為000h258h。單片機(jī)通過spi接口向isd4002發(fā)出各種操作命令，實(shí)現(xiàn)錄音與放音操作。當(dāng)錄音或放音到達(dá)最后一個(gè)地址后，溢出，就會(huì)自動(dòng)停止錄音或放音。當(dāng)要進(jìn)

46、行分段錄音時(shí)，錄音完成后必須發(fā)送結(jié)束錄音命令，放音也是一樣的，只是放音結(jié)束時(shí)，int會(huì)有個(gè)脈沖提示放音結(jié)束，單片機(jī)可根據(jù)該脈沖停止放音。在使用芯片之前必須提前按段錄入語音提示信息。通過查閱isd4002英文手冊(cè)，知道了isd4002的使用方法。同時(shí)，手冊(cè)還給出了isd4002與單片機(jī)連接的電路圖，和網(wǎng)上查找的電路基本一樣，只是語音錄入部分不同。手冊(cè)上給出了兩種模式：差動(dòng)輸入模式和單端輸入模式。由于錄音的好壞直接影響通信提示音的質(zhì)量，所以兩種模式我都測(cè)試了一下，發(fā)現(xiàn)用單端輸入模式效果要好些，最后選擇單端輸入模式。最終設(shè)計(jì)出如下圖2.1.5的電路。圖2.1.5 語音提示電路原理說明：在進(jìn)行錄音操作

47、時(shí)，通過麥克將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過電容c20耦合，并通過三極管q5放大，輸入到錄音芯片16腳。單端輸入時(shí)語音信號(hào)幅度不要超過32mv。在進(jìn)行放音操作時(shí)，從isd4002第13腳輸出的聲音信號(hào)經(jīng)過c12耦合，經(jīng)語音放大芯片lm386放大后，再經(jīng)過音頻耦合器送到電話線上。提示音的大小可以通過調(diào)整r22實(shí)現(xiàn)。元器件選擇：isd4002芯片的基本電路和語音放大電路，在isd4002英文手冊(cè)上有說明，參數(shù)完全按照手冊(cè)說明定的，這里不作說明。lm386放大倍數(shù)為20倍，足以放電音頻信號(hào)了，增大放大增益反而容易失真。其中r17和c21起到消除自激的作用，一般取10和47nf。電路中比較有難度的設(shè)計(jì)在語

48、音放大部分，元件參數(shù)選擇不對(duì)，會(huì)使語音信號(hào)失真，下面就對(duì)語音放大電路進(jìn)行分析。無語音輸入時(shí)，r23、r25、q5和r30構(gòu)成回路，如下圖2.1.6所示。ieq=(1+)*ibq；icq=*ibq；ieq*r23+ibq*r25+ube+ieq*r30=3v；其中放大倍數(shù)取200，ube取0.7v；得：ibq=0.81ua；ieq=162uaucq=3v-ieq*r23=1.38v由計(jì)算結(jié)果可知，靜態(tài)工作點(diǎn)選擇恰當(dāng)，加上麥克微伏級(jí)的信號(hào)輸入，經(jīng)過放大，不會(huì)使信號(hào)失真。圖2.1.6 語音錄音電路另外，r30為直流負(fù)反饋電阻，當(dāng)溫度升高，ic，ie增大，r23和r30上的電壓增大，流過r25的電流減

49、小，ib減小，ic、ie也會(huì)隨之減小，從而保證了靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。2.1.5 電器控制電路設(shè)計(jì)繼電器驅(qū)動(dòng)有低電平控制和高電平控制，由于單片機(jī)輸出電流較小，且上電為高電平，為防止上電工作，選用低電平控制。設(shè)計(jì)過程中，繼電器是串在集電極上的，這樣控制電路只有基極電阻和發(fā)射結(jié)，三極管更易飽和導(dǎo)通。電路設(shè)計(jì)如下圖2.1.7所示。圖2.1.7 電器控制電路原理說明：當(dāng)relay1（relay2或relay3）端輸入低電平時(shí)，5v電源經(jīng)s9012和基極電阻使三極管飽和導(dǎo)通，繼電器線圈得電，常開觸點(diǎn)閉合，同時(shí)指示燈亮；反之，三極管截止，繼電器線圈失電，常開觸點(diǎn)斷開，同時(shí)指示燈滅。并在繼電器線圈兩端的二極管起

50、到續(xù)流作用，防止三極管擊穿。元器件選擇：低電平控制要用的pnp型三極管，常見的pnp型三極管有s8550和s9012，選擇任意一種都行。至于續(xù)流二極管，1n4007足以勝任。r3為限流電阻，一般在5001k都可以。2.1.6 開關(guān)狀態(tài)顯示電路設(shè)計(jì)為了以后可以擴(kuò)展，硬件上可以添加輸入輸出設(shè)備，液晶顯示電路設(shè)計(jì)為串行控制，節(jié)約io。另外需要顯示漢字，所以選擇了一款控制芯片為st7920的液晶。設(shè)計(jì)電路如下圖2.1.8所示。圖2.1.8 開關(guān)狀態(tài)顯示電路原理說明：12864液晶顯示電路中，主要有四個(gè)控制腳，分別為cs、sid、sclk和rst，cs為串行片選，sid為數(shù)據(jù)串行輸入端，sclk為串行時(shí)

51、鐘，rst為硬件復(fù)位。通過控制這四個(gè)控制腳，可以顯示需要顯示的數(shù)據(jù)。元器件選擇：12864液晶模塊外圍基本不需要接電路，就只有一個(gè)對(duì)比度調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)r31，改變vo端的電壓，從而改變對(duì)比度。2.1.7 電源電路設(shè)計(jì)單片機(jī)、mt8870、lm386等芯片及電路供電為5v，isd4002供電為3v，而上一章說了用lm7805穩(wěn)壓5v，現(xiàn)在只需要在此基礎(chǔ)上穩(wěn)壓出3v即可。得到3v電壓常用的方法有：3v穩(wěn)壓芯片、基于基準(zhǔn)電壓的調(diào)壓等，這里是利用tl431調(diào)壓輸出3v。原理說明：市電經(jīng)過變壓器輸出6v交流，6v交流再接入該電路，經(jīng)過整流橋整流和c1、c3濾波，得到8v左右的電壓，輸入給78l05，穩(wěn)壓輸出5v，c2和c4起到濾波的作用。tl431的1、2腳之間為基準(zhǔn)電壓2.5v，輸出電壓為(1+r5/r6)*2.5=3v。選擇電阻時(shí)保證通過tl431陰極的電流大于1ma即可。圖2.1.8 電源電路元器件選擇：整流橋二極管用的是1n4007。電容c1和c3越大越好，當(dāng)然也不是選擇最大的，還要考慮成本，這里