“挑戰(zhàn)杯”多功能發(fā)音開(kāi)關(guān)

1、+ 第七屆第七屆“挑戰(zhàn)杯挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技創(chuàng)作大賽課外學(xué)術(shù)科技創(chuàng)作大賽多功能發(fā)音開(kāi)關(guān)多功能發(fā)音開(kāi)關(guān)（作品簡(jiǎn)介）（作品簡(jiǎn)介） 項(xiàng)目隊(duì)長(zhǎng)：項(xiàng)目隊(duì)長(zhǎng)：胡義然（胡義然（09 自動(dòng)化）自動(dòng)化） 項(xiàng)目成員：項(xiàng)目成員：蔡曉旭（蔡曉旭（09 自動(dòng)化）自動(dòng)化） 丁銳杰（丁銳杰（09 電師）電師） 鄒冰冰（鄒冰冰（09 電二）電二） 廣東技術(shù)師范學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院2010 年年 12 月月目目 錄錄一、概述一、概述.1二、功能二、功能與與前前景景.1三三、結(jié)構(gòu)模塊與電路原理圖、結(jié)構(gòu)模塊與電路原理圖.2 四四、實(shí)物實(shí)物.3五五、心得體會(huì)、心得體會(huì).6六六、特別鳴謝特別鳴謝.7一、概述一、概述

2、人體紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)的誕生到現(xiàn)如今的使用已經(jīng)日漸頻繁。但是人體紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)的誕生到現(xiàn)如今的使用已經(jīng)日漸頻繁。但是在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，人們的節(jié)奏越變得越來(lái)越快，人們需在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，人們的節(jié)奏越變得越來(lái)越快，人們需要高效節(jié)能全自動(dòng)的生活，人們普遍要求產(chǎn)品的功能能夠多樣化以要高效節(jié)能全自動(dòng)的生活，人們普遍要求產(chǎn)品的功能能夠多樣化以方便自己的生活。方便自己的生活。但是，人體紅外感應(yīng)從誕生至今它的作用還僅是停留在單一的但是，人體紅外感應(yīng)從誕生至今它的作用還僅是停留在單一的功能上功能上即感應(yīng)到人體時(shí)便接通負(fù)載，于是我們的多功能發(fā)即感應(yīng)到人體時(shí)便接通負(fù)載，于是我們的多功能發(fā)音開(kāi)關(guān)就誕生了。我們

3、的作品是一個(gè)多功能的發(fā)音開(kāi)關(guān)。它具有感音開(kāi)關(guān)就誕生了。我們的作品是一個(gè)多功能的發(fā)音開(kāi)關(guān)。它具有感應(yīng)人體，發(fā)出用戶所需語(yǔ)音并接通負(fù)載的功能。容易操作，便于用應(yīng)人體，發(fā)出用戶所需語(yǔ)音并接通負(fù)載的功能。容易操作，便于用戶使用。我們就是根據(jù)這樣的設(shè)想構(gòu)造出了我們的作品，利用這個(gè)戶使用。我們就是根據(jù)這樣的設(shè)想構(gòu)造出了我們的作品，利用這個(gè)裝置可以通過(guò)感應(yīng)人體來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，接待貴賓和接通替他用電器等裝置可以通過(guò)感應(yīng)人體來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，接待貴賓和接通替他用電器等作用。作用。本裝置可以分為兩大模塊，一個(gè)是人體紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)及穩(wěn)壓模本裝置可以分為兩大模塊，一個(gè)是人體紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)及穩(wěn)壓模塊，一個(gè)是語(yǔ)音模塊。人體紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)

4、模塊主要用到一個(gè)塊，一個(gè)是語(yǔ)音模塊。人體紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)模塊主要用到一個(gè)BISS0001 芯片，芯片，BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，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)式的成電路，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(kāi)關(guān)。這個(gè)芯片主要來(lái)構(gòu)成一個(gè)導(dǎo)通開(kāi)關(guān)，使得負(fù)載工熱釋電紅外開(kāi)關(guān)。這個(gè)芯片主要來(lái)構(gòu)成一個(gè)導(dǎo)通開(kāi)關(guān)，使得負(fù)載工作。語(yǔ)音模塊主要是應(yīng)用到一個(gè)語(yǔ)音芯片。使得錄音和播音的功能作。語(yǔ)音模塊主要是應(yīng)用到一個(gè)語(yǔ)音芯片。使得錄音和播音的功能便于實(shí)現(xiàn)。便于實(shí)現(xiàn)。綜上所述，本作品就是這樣產(chǎn)生的。綜上所述，本作品

5、就是這樣產(chǎn)生的。二、功能與前景二、功能與前景我們的作品是一個(gè)多功能的發(fā)音開(kāi)關(guān)。它具有感應(yīng)人體，發(fā)出我們的作品是一個(gè)多功能的發(fā)音開(kāi)關(guān)。它具有感應(yīng)人體，發(fā)出用戶所需語(yǔ)音并接通負(fù)載的功能。用戶所需語(yǔ)音并接通負(fù)載的功能。應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 1 1，現(xiàn)在有些地方總是來(lái)賓絡(luò)繹不絕，那么，我們這現(xiàn)在有些地方總是來(lái)賓絡(luò)繹不絕，那么，我們這個(gè)多功能發(fā)音開(kāi)關(guān)就可以大大減輕甚至替代接待人員的工作，可以個(gè)多功能發(fā)音開(kāi)關(guān)就可以大大減輕甚至替代接待人員的工作，可以根據(jù)來(lái)賓身份的不同，錄制用戶所需的語(yǔ)音。使來(lái)賓有一種備受關(guān)根據(jù)來(lái)賓身份的不同，錄制用戶所需的語(yǔ)音。使來(lái)賓有一種備受關(guān)注的感覺(jué)。注的感覺(jué)。應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 2 2，

6、我們現(xiàn)在的防盜器是一種不太人性化的防盜器，我們現(xiàn)在的防盜器是一種不太人性化的防盜器，一旦感應(yīng)到盜賊便響起警鈴，賊確實(shí)是嚇走了，但左右鄰居也被鬧一旦感應(yīng)到盜賊便響起警鈴，賊確實(shí)是嚇走了，但左右鄰居也被鬧的雞犬不寧。那么，我們這個(gè)作品便可以幫助用戶做到嚇走盜賊并的雞犬不寧。那么，我們這個(gè)作品便可以幫助用戶做到嚇走盜賊并不影響左右鄰居。我們可以先錄制音，比如不影響左右鄰居。我們可以先錄制音，比如“爸爸，我口渴了爸爸，我口渴了”，另外，從另一個(gè)另外，從另一個(gè) 2P2P 接口接上一個(gè)燈管，當(dāng)小偷靠近時(shí)，便自動(dòng)發(fā)聲接口接上一個(gè)燈管，當(dāng)小偷靠近時(shí)，便自動(dòng)發(fā)聲和打開(kāi)燈管，嚇走小偷，同時(shí)避免與小偷產(chǎn)生正面沖突。

7、因此，我和打開(kāi)燈管，嚇走小偷，同時(shí)避免與小偷產(chǎn)生正面沖突。因此，我們這個(gè)作品又是十分之人性化的警報(bào)器。們這個(gè)作品又是十分之人性化的警報(bào)器。我們的作品又可以作為一個(gè)普通人體紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)使用，它我們的作品又可以作為一個(gè)普通人體紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)使用，它可以通過(guò)人體可以通過(guò)人體感應(yīng)，感應(yīng)，能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類(lèi)白熾燈、熒光燈、自動(dòng)門(mén)、能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類(lèi)白熾燈、熒光燈、自動(dòng)門(mén)、電風(fēng)扇和自動(dòng)洗手池等裝置，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和電風(fēng)扇和自動(dòng)洗手池等裝置，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警系統(tǒng)。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，人們的節(jié)奏越變得越來(lái)越快，人在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，人們的節(jié)奏越變得越

8、來(lái)越快，人們需要高效節(jié)能全自動(dòng)的生活。們需要高效節(jié)能全自動(dòng)的生活。由此看來(lái)，我們作品的是適應(yīng)了市由此看來(lái)，我們作品的是適應(yīng)了市場(chǎng)的需求，設(shè)計(jì)十分人性化，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。我們進(jìn)一場(chǎng)的需求，設(shè)計(jì)十分人性化，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。我們進(jìn)一步打算使它的功能更具多樣化，進(jìn)一步把它升級(jí)，我們初步設(shè)想外步打算使它的功能更具多樣化，進(jìn)一步把它升級(jí)，我們初步設(shè)想外接一個(gè)單片機(jī)，使它運(yùn)用范圍更廣，更加容易使用，更加便民，并接一個(gè)單片機(jī)，使它運(yùn)用范圍更廣，更加容易使用，更加便民，并且成本更低。且成本更低。三、結(jié)構(gòu)模塊與電路原理圖三、結(jié)構(gòu)模塊與電路原理圖模塊一模塊一 人體紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)及穩(wěn)壓模塊：人體紅外感應(yīng)

9、開(kāi)關(guān)及穩(wěn)壓模塊：1.BISS00011.BISS0001 芯片的認(rèn)識(shí)芯片的認(rèn)識(shí)A.A.管腳圖管腳圖 B.B.工作原理工作原理 BISS0001BISS0001 是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰ｉg定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰?.2. BISS0001BISS0001 的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)應(yīng)用電路圖的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)應(yīng)用電路圖 上圖中，運(yùn)算放大器上圖中，運(yùn)算放大器 OP1OP1 將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由級(jí)放

10、大，然后由 C3C3 耦合給運(yùn)算放大器耦合給運(yùn)算放大器 OP2OP2 進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器電壓比較器 COP1COP1 和和 COP2COP2 構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)信號(hào) VsVs 去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào) VoVo 經(jīng)晶體管經(jīng)晶體管 T1T1 放大驅(qū)動(dòng)放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。繼電器去接通負(fù)載。上圖中，上圖中，R3R3 為光敏電阻，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制為光敏電阻，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，時(shí)，若環(huán)境較明亮，R3R3 的電阻值會(huì)降低，使

11、的電阻值會(huì)降低，使 9 9 腳的輸入保持為低電腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào)平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào) VsVs。SW1SW1 是工作方式選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)是工作方式選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng) SW1SW1 與與 1 1端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng) SW1SW1 與與 2 2 端連通時(shí)，端連通時(shí)，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。在實(shí)物中，我們直接把芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。在實(shí)物中，我們直接把 SW1SW1 用用導(dǎo)線短接，使得它始終都與導(dǎo)線短接，使得它始終都與 1 1 端連通，即我們讓芯片一直處于重復(fù)端連通，即我們讓芯片一直處于重復(fù)觸發(fā)工作中。圖中觸發(fā)工

12、作中。圖中 R6R6 可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K10K，實(shí)際使用時(shí)可以用，實(shí)際使用時(shí)可以用 3K3K，可以提高電路增益改善電路性能。輸，可以提高電路增益改善電路性能。輸出延遲時(shí)間出延遲時(shí)間 TxTx 由外部的由外部的 R9R9 和和 C7C7 的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間 TiTi 由由外部的外部的 R10R10 和和 C6C6 的大小調(diào)整，的大小調(diào)整，R9/R10R9/R10 可以用可以用 470470 歐姆，歐姆，C6/C7C6/C7 可以可以選選 0.1U0.1U。3 3、5V5V 穩(wěn)壓電源的應(yīng)用電路圖穩(wěn)壓電源的應(yīng)用

13、電路圖我們的穩(wěn)壓芯片使用的是我們的穩(wěn)壓芯片使用的是 LM2940。其中的電容有濾波的作用，。其中的電容有濾波的作用，使得輸出的電壓能夠穩(wěn)定到使得輸出的電壓能夠穩(wěn)定到 5V。模塊二模塊二 語(yǔ)音模塊語(yǔ)音模塊這個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，只需要注意區(qū)分引腳便可以很好的這個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，只需要注意區(qū)分引腳便可以很好的接線，所以這個(gè)不作詳細(xì)介紹。接線，所以這個(gè)不作詳細(xì)介紹。四、實(shí)物四、實(shí)物五、心得體會(huì)五、心得體會(huì)我們這個(gè)設(shè)想最初的誕生只是為了能有效的減少現(xiàn)在日益增長(zhǎng)我們這個(gè)設(shè)想最初的誕生只是為了能有效的減少現(xiàn)在日益增長(zhǎng)的盜竊事件。從確定這個(gè)作品的大體功能，到查找資料，了解各個(gè)的盜竊事件。從確定這個(gè)作品的

14、大體功能，到查找資料，了解各個(gè)元件的使用方法，最后確定結(jié)構(gòu)模塊，制定電路圖的最優(yōu)方案，在元件的使用方法，最后確定結(jié)構(gòu)模塊，制定電路圖的最優(yōu)方案，在電子實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行試驗(yàn)，到最后的落實(shí)在電路板上，我們前后整整電子實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行試驗(yàn)，到最后的落實(shí)在電路板上，我們前后整整用了用了 3 3 個(gè)月的時(shí)間，這三個(gè)月，并非很難度過(guò)，雖然說(shuō)我們一路來(lái)個(gè)月的時(shí)間，這三個(gè)月，并非很難度過(guò)，雖然說(shuō)我們一路來(lái)挫折不斷，一次次的試驗(yàn)結(jié)果不與我們的設(shè)想相符合，但是我們一挫折不斷，一次次的試驗(yàn)結(jié)果不與我們的設(shè)想相符合，但是我們一次次堅(jiān)定信念，積極尋找原因，克服困難。次次堅(jiān)定信念，積極尋找原因，克服困難。記得在試驗(yàn)箱上實(shí)驗(yàn)的時(shí)候

15、，我們?cè)谶x用電容和確定電阻的阻記得在試驗(yàn)箱上實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我們?cè)谶x用電容和確定電阻的阻值時(shí)，花了很長(zhǎng)的時(shí)間調(diào)試，我們差點(diǎn)想要放棄，但慶幸的是我們值時(shí)，花了很長(zhǎng)的時(shí)間調(diào)試，我們差點(diǎn)想要放棄，但慶幸的是我們一直堅(jiān)持了下來(lái)，最后終于被我們調(diào)試出來(lái)。一直堅(jiān)持了下來(lái)，最后終于被我們調(diào)試出來(lái)。最讓我們刻骨銘心的一次，是前幾天，我們由于在使用繼電器最讓我們刻骨銘心的一次，是前幾天，我們由于在使用繼電器方面尚缺經(jīng)驗(yàn)，在電路的設(shè)計(jì)時(shí)誤用了繼電器，使我們足足連續(xù)奮方面尚缺經(jīng)驗(yàn)，在電路的設(shè)計(jì)時(shí)誤用了繼電器，使我們足足連續(xù)奮戰(zhàn)了戰(zhàn)了 8 8 個(gè)小時(shí)，從晚上個(gè)小時(shí)，從晚上 8 8 點(diǎn)到早上點(diǎn)到早上 4 4 點(diǎn)才最終克服難

16、關(guān)。我們從這點(diǎn)才最終克服難關(guān)。我們從這里深刻意識(shí)到基本功的重要性，只有不斷地應(yīng)用這些元器件，才可里深刻意識(shí)到基本功的重要性，只有不斷地應(yīng)用這些元器件，才可使自己的技術(shù)更加?jì)故?。其?shí)，我們這一隊(duì)人，從未做過(guò)其他電子使自己的技術(shù)更加?jì)故臁Ｆ鋵?shí)，我們這一隊(duì)人，從未做過(guò)其他電子作品，這是我們的第一件作品。我們通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目后，學(xué)習(xí)并掌握作品，這是我們的第一件作品。我們通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目后，學(xué)習(xí)并掌握了人體紅外感應(yīng)技術(shù)，語(yǔ)音模塊技術(shù)，和一些電子元器件的使用，了人體紅外感應(yīng)技術(shù)，語(yǔ)音模塊技術(shù)，和一些電子元器件的使用，同時(shí)也提高了我們的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，我們深刻體會(huì)到了同時(shí)也提高了我們的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，我們深刻體會(huì)到了科學(xué)創(chuàng)新的難度與趣味，我們?cè)敢膺@樣繼續(xù)走下去，創(chuàng)新更多便民科學(xué)創(chuàng)新的難度與趣味，我們?cè)敢膺@樣繼續(xù)走下去，創(chuàng)新更多便民的作品。的作品。六、特別鳴謝六、特別鳴謝首先感謝主辦方，給予我們這個(gè)參賽的機(jī)會(huì)。首先感謝主辦方，給予我們這個(gè)參賽的機(jī)會(huì)。我們理論知識(shí)尚不完備，動(dòng)手能力尚待加強(qiáng)，對(duì)一些硬件的使我們理論知識(shí)尚不完備，動(dòng)手能力尚待加強(qiáng)，對(duì)一些硬件的使用尚缺乏知識(shí)，我們之所以能做出