【大学课件】 拟声拟形电子玩具电路设计.ppt

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1、第五章 拟声拟形电子玩具电路设计,第一、二节 电子拟声原理、语言处理器,5.1 电子拟声原理拟声电子玩具是用电子技术实现对声音模拟的一类玩具。我们在这一章里主要讲述用电子方法来实现对某些物体发出的音响（例如枪声、炮声等）、动物的鸣叫（如鸟、狗等的叫声），以及人类的语言、歌声的模拟的内容。关于模拟方法，最早是利用振荡器，随着微电子技术的发展，出现了音乐卡与语言处理器等高级语音模拟器。,http:/,拟形玩具可以用机械、电气与电子等方法来实现。本章仅限于用电子方法实现的拟形玩具。拟形不单是外形上的模拟，还包括内在的含义。例如，对一只玩具狗来说，它不但具有狗的外形，还能模拟出够的动作与习性。拟声拟形

2、电子玩具，就是用电子的方法对响声、动作、习性进行模拟的一类玩具。这类玩具可以做到声音逼真、动作形象，甚至可以以假乱真，有时也将这类玩具称作活玩具。,http:/,用电子方法模拟声音，可以用各种电路来实现。下面我们分别分析这些电路的工作原理。一、音频间歇振荡器 当模拟断续的叫声，例如鸟叫、枪声时，通常采用音频间歇振荡器。最常用的两种电路如图5-1所示，（a)图所示的音频间歇振荡器的音频振荡部分 分析图5-1（b）互补音频振荡器的工作原理请。二、采用单结管的音频间歇震荡器。采用单结晶体积管实现音频间歇震荡的电路原理图如图4-2所示（分析）。,http:/,三、模拟音响集成电路 模拟音响集成电路均属

3、于大规模集成电路，内部电路较复杂，包括震荡器、控制器、选择器、地址器、只读存储器与音阶发生器等。参见电路的型号与性（如表5-3所示）。1、举例说明KD-9300的接线图模拟音响集成电路。分析(a)KD-9300接线图(b)磁控开关转换电路(c)定时触发发音电路(d)周期放音电路(e)光、热控放音电路(f)触摸控制与声控放音电路。2、举例说明KD-9561的接线图分析(a)应用实例(b)印刷电路板接线图3、举例说明KD-9562模拟音响集成电路接线图。k为选声开关，共八档，分别发出手枪、步枪、机枪、炮弹、警车、救护车等八声模拟声。,http:/,52 语言处理器 随着数字化语言处理与合成技术的法

4、发展，出现了能对语言信号进行记录和再生的新语言处理集成电路。它可以按着用户的意图存入和放出语音信号，这无疑大大增加了电子玩具的趣味性。一、UM5101语言处理器 了解图5-6（a）的引脚排列图及图5-6（b）为UM5101的内部功能方框图。UM5101有两种工作模式，即“自动录放模式”和“手动录放模式”。分析图5-8为UM5101的典型应用电路，（a）图为UM5101与存储器4164的BUS接线（b）图为应用电路。二、T6668语言处理器 与UM5101相比，T6668的外存容量增至1M位，并有完善的手控逻辑与计算机驱动接口。介绍图5-9为T6668外形引脚排列与内部功能框图。分析图5-10为

5、T6668典型的录放电路及电路的操作过程。,http:/,第三节 拟声电子玩具,本节将结合实例分析拟声电子玩具的工作原理。一、对唱的电子鸟功能概述：模拟的鸟叫犹如两只鸟对唱，显得更加活波欢快、优美动听。分析图51对唱电子鸟的电路原理图。二、金鸡报晓 功能概述：金鸡报晓玩具采用了专用鸡叫模拟音响集成电路KD5609s，它内存三声公鸡啼叫声，电路被一次触发，就能输出三声公鸡叫声。分析图5-2电路的工作原理。将装配好的机芯，安装在一个雄鸡的模型内，在合适的地方开个透光孔，以光敏电阻R。晚上临睡时，合上开关，第二天清晨，r受到光照而触发电路，公鸡唤你起床。,http:/,三、洒水车音响模拟器 功能概述

6、：洒水车在行驶中，会不断发出|13|53|的鸣声，向大家达招呼，示意大家让开。分析图5-3的电子装置原理图。四、报晓声控狗功能概述：玩具狗采用了模拟音响集成电路KD-9300与KD-5608。在光控情况下，能演奏一首“天仙配”主题曲；在声控情况下，能发出“汪汪”的狗叫声。分析图5-4电路所示原理图。,http:/,五、智能玩具狗 功能概述：当用肉骨头喂狗时，小狗马上兴奋地亮气眼睛，同时唱起动听的歌曲。如果用肉骨头喂狗的同时，用一盏60W的白炽灯照射它的头部，那么，每次喂狗以后，玩具狗就能形成条件反射。也就是说，此时不用肉骨头喂，只用灯光照射一下狗的头部，玩具狗照旧会兴奋地亮起眼睛，唱起动听的歌

7、曲。但是，如果三番五次的欺骗它，它就不会在理你了。如果再喂它肉骨头，它还会一如既往地高兴为你献歌。这种玩具狗具有记忆与判断能力，故称作智能玩具狗。分析图5-6所示电路的工作原理。,图4-2 采用单结管的音频间歇震荡器,http:/,六、声光枪与双心靶功能概述：声光枪可以连续发出闪光及交替发出机枪点射声与步枪射击声.若枪的闪光对准双心靶的靶心“1”,双心靶立即发出闪光和消防车声,表示有了火情.如果在10S内,枪的闪光对准了靶心“2”,消防车声和亮光将全部小时,并演奏一首“军港的夜”歌曲,表示火情消灭,获得胜利.如果在0S内对不准靶心“2”,等到10S时,消防车和亮光在自动消灭;如果此时闪光对准靶

8、心“2”,将不起任何反应.1、声光枪分析5-21声光枪的电路原理图。2、双心靶 分析5-23为双心靶的电路原理图。,http:/,七、电子摇马功能概述：这种摇马与普通摇马不一样，在摇动时，马的双眼不仅闪烁发光，而且还能发出真的马蹄声与马的嘶叫声，故称作电子摇马。分析图5-25电子摇马的电路工作原理图。,http:/,第四、五节 拟形电子玩具、拟声拟形电子玩具,5.4拟形电子玩具 举例说明用电子方法如何实现拟形玩具。1、吹电蜡烛功能概述：氖灯的闪光形如蜡烛，被吹得忽明忽暗，恰如真蜡烛被风吹动，情景动人。分析图5-26电路的工作原理。BG1、BG2构成直接耦合放大器，BG3为一反器，BG4、BG5

9、构成射极耦合单稳态触发器，BG4截止，BG5饱和为稳态，这时继电吸合，充当蜡烛的氖灯点亮。当游戏者对着话筒吹时，被吹动的空气由话筒转化为一电脉冲信号，经BG1、BG2放大后由C5、D1耦合到BG3的基极，倒相放大后成为一负脉冲加到BG4的基极，使单稳态触发器翻转进入暂态，即BG4饱和、BG5截止，继电器J释放，切断氖灯的供电电源，氖灯熄灭，即蜡烛被吹灭。暂态时间T=0.7C7R11，约为1.52s，暂态时间过后，单稳态又恢复到稳态，继电器吸合、氖灯点亮，即蜡烛复明。氖灯的闪光形如蜡烛，被吹得忽明忽暗，恰如真蜡烛被风吹动，情景动人。氖灯可用日光灯启辉器中的氖泡。,http:/,2、电子萤火虫功能

10、概述：萤火虫沿着绳索滑这样，在黑暗中看去，犹如萤火虫边飞行、边闪光。分析图5-27电路的工作原理。考虑到晶体管BG的集电结电容CC的作用，BG与变压器T的初级线圈构成电感三点式振荡器；变压器B的次级的匝数很多，以便得到较高的电压去启动氖泡NL1、NL2。变压器B的次级电压经二级管D、电容C2整流滤波，在点A得到数值较大的直流负电压UA，该电压同时加在氖泡NL1、NL2所在的两个支路上；由于R3R2,所以NL2先导通发光,与此同时,电压UA通过NL2、R2对C3充电,随着对C3的充电,电容C3上的电压将使NL2熄灭,NL1导通,这时电压UA通过NL1、对C3反向充电(相当于放电),又使NL1熄灭

11、,NL2导通发光,于是NL1、NL2交换地点亮发光,在黑暗中酷似萤火虫。将上述电路做成的机芯装入在电子萤火虫的模型内，然后使萤火虫沿着绳索滑这样，在黑暗中看去，犹如萤火虫边飞行、边闪光。,http:/,5.5拟声拟形电子玩具 以“能动会叫的电子鸟”为例进行分析。分析玩具的电路原理（如图5-28所示）。BG2、BG3组成互补型音频振荡器，调节C3，使其产生约1000Hz的音频振荡信号；R3、L3与C2构成间歇振荡电路，适当选取L3、使间歇振荡频率为310Hz，这部分电路是模拟鸟叫的电路，当转换K1时，可以得到三种不同频率的鸟叫声。BG1、L1、L2为模拟鸟叫的电路。其工作原理可同时对照图4-29

12、进行说明，（a）图中的鸟架可在基座上前后摆动，鸟架的横梁上安放一只鸟的模型,鸟架的底部粘结一块永久磁钢,基座盒内放有线圈L1.L2,永久磁钢与线圈的相对应位置如图4-29(b).所示.要注意线圈安放的方向,应使上推鸟架时,L1产生的感应电动势为BG1的正偏置,且使L2形成与永久磁钢相排斥的磁极.,http:/,当用手上推鸟架时,鸟架向前(或向后)摆动,由于L1切割磁力线(即磁通减少)而产生感应电动势,致使BG1有基极电流产生,经BG1放大输出的集电极电流,在线圈L2上形成与永久磁钢相排斥的磁极,于是推斥鸟架向高出摆动,随着位置的上升,切割的磁力线不断减少,斥力减弱,最后达到最高点,然后靠重力作

13、用落下,达到最地点.在下落上午过程中,虽然也切割磁力线,但这时磁通是增加的,因此,与上推时产生的感应电动势的方向相反,相当于BG1的发射结加反偏,BG1截止没有集电极电流输出,即L2对永久磁钢不产生作用.达到最低点以后,鸟架靠惯性上摆,于是发生与上推时一样的过程.这样,鸟架就形成了周期性的摆动,好象小鸟早不停地跳动。,http:/,BG1选用3AX21B,要求100;BG2选用3DG6，BG3选用3AX31，要求它们的30.L3选用晶体管收音机的小型输入变压器的初级。线圈L1L2的绕法参照图4-30（b），L1的线径的0.08mm，L2的线径为0.15mm，双线并绕4200匝，L1的头作为I端，L2的尾作为3端，将L1的尾与L2的头连在一起作为2端。图5-30（a）为印制电路，音频间歇振荡器的调式方法参阅3.4节中的对唱的电子鸟的部分。,http:/,