【原创】可随意留言与自动语音提示的门控器

题记：

好久没有更新我的博客了，这里给大家发一篇，我曾在《电子世界》2005年第四期发表的一篇文章-----小盒子

       具有语音提示功能的门控器适用于家庭、办公等场合，安装于门附近一定的位置。当用户有需要提示的事情时，可以提前向该装置录入语音；当用户打算出门，走到该装置可以扫描到的区域，该装置采用热释电红外传感器检测出人体辐射的红外线，再经过红外传感信号处理器处理电路，在有效的延迟时间内，门如果被打开，它会自动向用户播报所录语音，倘若在该时间内门未被打开，该装置智能化地判断出主人不是想要出门，便不会播报，从而实现人要出门时被提示的功能。比如，您若出门前总忘记带钥匙，您可以将门控器安装在家门附近，向其录入“不要忘记带钥匙”语音，当您想要出门而打开门时，它可自动播报“不要忘记带钥匙”。这样可以解除您因忘记带钥匙而带来的一系列问题。
       同时，它也可以作为留言簿。倘若您着急上班，可以将叮嘱孩子的话录入装置。并且，可根据您的需要随时录音、随时更改，使用方便。硬件电路设计硬件电路主要包括：红外检测电路、门状态电路、合成自动提示信号电路、语音录放，如图1 所示。

 

（1）红外检测电路设计 图2为红外检测电路图。热释电红外传感器（KDS9）能以非接触方式检测出人体发出的红外辐射，将其转换成电信号输出给红外传感信号处理器（ BISS0001），对KDS9 信号进行前置放大，其内部检测出有效触发信号后去启动延时时间定时器，输出有效信号。S是工作方式选择开关,当S与“高电平”接通时,芯片处于可重复触发工作方式；当S与“低电平”连通时,芯片则处于不可重复触发工作方式。这里通过调节输出延迟时间（即：对R9 和C7 的大小调整,其值为Tx≈24576R9C7），该时间为人走出扫描区域后所持续的时间。这样可以有效地解决人从走出扫描区域到门的这段距离（即：非扫描区域）所用的时间。通过调节触发封锁时间（即：对R 1 0 和C 6 的大小调整，其值为T i ≈24R10C6）可以控制本次触发与下次触发的间隔时间，可以有效地解决进出门人多发生重复播报的情况。

（2）获取门状态信号电路设计 在实际中，门状态信号是通过一个铝片之间的接触情况来实现的，当铝片接触的
时候，表明门是关闭的状态 即“1”；当铝片断开的时候，表明门是打开的状态，即“0”。

       在设计中，我们采用“状态模拟开关”代替门的状态。当其被按下时代表门的状态为“关闭”即“1”；当其未被按下时代表门的状态为“打开” 即“0”。由于机械触点的弹性作用，在被按下或弹起时会出现电压抖动如图3，从最初按下到接触稳定要经过数毫秒的弹跳时间，为保证识别的准确，必须进行去抖动处理，去抖动有硬件和软件两种方法。软件方法有很多种，主要使用连续N 次扫描，若得到的值都一样，则说明是有效的值。在此处设计中，我们采用硬件方法，即：加去抖电路，从根本上避免抖动。去抖电路如图4。

 

（3 ）获取自动提示信号的电路设计 根据红外检测和门状态两部分信号的输出，可以获得有效的自动提示信号。
通过分析可以知道要想判断出“人想出门”这种情况只有满足两个条件：一是扫描到人；二是门为开的状态。这个时候就可以播放所录制的提示语音。根据两部分电路输出信号的状态，可以列出所能发生的情况如附表所示。

 

表中A 是BISS0001 输出的信号，即：当扫描到人时，为一个持续的高电平‘1’，其持续时间为Tx≈24576R9C7 ，反之为一个持续的低电平‘0’；B 是门状态信号，‘1’为门关；‘0’为门开；C 接地（GND ）。若能将扫描到人和门为开两个条件结合成一个有效的信号，可以通过几个与非门来实现，考虑到与非门之间都存在延迟时间，从而会影响系统的灵敏度，为了解决这个问题我们采用了74LS138（3-8 译码器）。
       根据设计要求只有在主人出门时进行语音提示，所以我们只须在74LS138 -Y1 输出端接一个反相器，把输出的低电平转变为高电平，接到单片机的IOA3口，在软件中通过对端口扫描，满足要求时则自动播放已经录制的语音。

 

（4） 语音录放 麦克风输入所生成的WAV 文件，占用的存储空间很大，对于一般单片机来说，要存储大量的信息显然是不可能的。而凌阳的SPCE061A 单片机可以很容易地解决这个问题，因此在设计中我们选用SPCE061A 单片机作为本设计的CPU。

       录音时，通过A/D转换器将语音信号转换成数字信号，编码后存入存储器中；放音时将存储器中的信息取出并解码，然后经过D / A 转换变成语音信号输出。SPCE061A 将A/D、编码、解码、存储及D/A 做成相应的模块，对于每个模块都有其应用程序接口API，通过软件上的调用函数即可实现。

软件设计

       在程序的流程上，我们设置了先判断是否为红外传感信号处理器（BISS0001）送来的有效信号。如果“是”则进入相应的语音播放；否则进行按键扫描。录放音的编解码是靠调用库函数完成的，只要完成数据的存入和读出即可，主要流程见图5 ，在本刊的网站上（www.eleworld.com）给出了源程序，供读者参考。

结论
       本系统具有智能检测功能，可以根据用户要求随时录音、随时更改，电路组装、调试简单，体积小、制作成本低，可以满足大众的需求。