迎宾器制作设计

设计说明书
（机电产品设计）
题目：电子迎宾器制作
学院：机械工程学院
专业：机械设计制造及其自动化姓名：
指导教师：
完成日期：2013年6月25日
佳木斯大学机械工程学院
2013年6月
摘要
本文介绍了简易迎宾电路的的制作过程及国内外对于迎宾器的研究，还介绍了一些主要电子元器件的功能和应用范围。

电子语音迎宾器具有简单识别来人功能，适合在宾馆、商场等公共场所的门前安装使用。

当有人进门时，它会礼貌地发出“欢迎光临”声，使人倍感亲切。

这是一种新型语音迎宾器，体积非常小巧，而且价格非常低廉，它能够自动检测来人，当人经过迎宾器时自发出清晰响亮的“你好！欢迎光临！”的中文女声，非常神奇。

检测人的窗口很小，只要在其他物体上开8毫米左右的孔伸出检测孔就能正常工作
关键词迎宾器；识别；电子元器件
Abstract
This article describes the process of making simple welcoming circuit and the study of guiding device both in our country and abroad.This paper also introduces the functions and applications of some of the main electronic components.
Electronic voice guiding device has the advantages of having simple recognition function, suitable for hotels, shopping malls and other public places. When someone comes in the door, it will politely have a "welcome" sound, making people feel warm.
This is a new type of voice greeting, volume is very small, but the price is very low, it can automatically detect to people, when people passing by，it will make a clear voice said，"welcome"，which is a magical thing。

the window of detection is very small, as long as the other objects open about 8 mm ，the hole can work normally.
Keywords Electronic voice guiding; recognition; electronic components
目录
摘要 (I)
Abstract (II)
第1章绪论 (1)
1.1研究背景 (1)
1.2国内外研究状况 (1)
第2章本体结构设计及传感器工作原理 (3)
2.1电子语音迎宾器的总体介绍 (3)
2.2电子语音迎宾器电路的分类 (3)
2.3电子语音迎宾器电路的设计思想 (4)
2.4选材 (4)
2.5 光敏电阻的选择及工作原理和参数 (5)
2.5本章小结 (6)
第3章控制电路设计 (7)
3.1电路图 (7)
3.2电路原理 (7)
3.4本章小结 (8)
第4章测试系统硬件制作 (9)
4.1注意事项 (9)
4.2装配 (10)
4.3本章小结 (12)
结论 (13)
第1章绪论
1.1研究背景
随着人们生活水平的提高，人们的精神生活逐渐丰富，各大商场和酒店的迎宾装置也越来越受到人们的关注。

本课题探讨利用电子技术的相关知识，利用红外探测头、定时控制电路、迎客语音电路、降压整流电路设计出简单的红外探测迎宾装置。

本品为红外线探测人体体温，感应灵敏度高，白天黑夜都可使用，不需要外来灯光。

红外感应迎宾装置无需任何外部连线，外形为小巧便携式设计，可放在任何地方。

探测距离3-10米，探测角度水平约110度。

红外感应迎宾装置的侧面有一个开关，它有三个档位，拨到下面为“你好，欢迎光临！”语音门铃迎宾器，拨到上面是做'叮咚声"用，拨到中间位置为关闭状态。

在商场、超市、个体精品店、照相馆、眼镜店、玩具店等各种店面，客户登门就致欢迎光临，不仅礼貌，给人尊重感，主动打招呼的热情感觉，而且给人以强烈的好奇心和趣味性，也使客户感受到了店主的热情，有一种受到重视的感觉，瞬间轻松了气氛。

在家庭或办公室作为感应门铃使用，只要客人光临，就会主动跟您打招呼，活泼有趣。

1.2国内外研究状况
传统的迎宾器都是利用超声波控制的微波感应模块，该微波感应器模块是根据微波多普勒效应原理（也就是雷达基本原理）制作成的。

这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点：非接触探测，不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境，抗射频干扰能力强，输出功率仅有5mW，对人体构不成危害，安装及接线简单。

这和市场上常见的简易型微波感应控制器相比较，因为采用专用的微处理集成器，不但检测灵敏度度高[2]，探测范围宽，而且工作非常可靠，误报率极低，能在－25～＋45度的温度范围内稳定工作。

但它们都有电路复杂，调试困难，制作成本高的缺点。

随着科学技术的进步，现代电子技术几乎在各个领域受到青睐。

近年来，西方发达国家运用电子技术研制出各类迎宾器，广泛用于家庭，办公室和工厂，成为有效的迎宾器件。

我国自改革开放以来，由于商品经济迅速发展和人民生活日益改善，人们对于先进
的电子技术实现迎宾的兴趣和需求与日俱增，当前市场上迫切需要一种适合我国国情，价格低廉，性能可靠的迎宾装置，具有结构简单、成本低廉、调整方便等特点。

适合在家庭、宾馆、商店、仓库、办公室及其它机关部门等使用的新颖感应迎宾器[3]。

现代的迎宾器在针孔效应中得到启发，利用人体移动引起环境红外线的微小变化控制语音电路发出“欢迎光临！”的声音，给人带来亲切感。

这种迎宾器不仅小巧精致成本低，而且集成度也是特别的高，制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0.2～2 m。

为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片，这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外，它已迅速成为现代迎宾的主流。

总之，未来几年迎宾器的发展趋势是：产品技术将在数字化、无线化、集成化的前提下力求突破。

而在应用市场上，它将朝更细化的方向前进──针对不同市场，推出不同产品。

以成长最快的公共场合超市为例，已经有专为超市设计的定向适合这种场合用的无线红外迎宾系统。

而除了商店，家庭，办公室等，室外应用更是具有广阔的拓展空间。

第2章本体结构设计及传感器工作原理
2.1电子语音迎宾器的总体介绍
迎宾器的前身是电子防盗报警器；事先人们用它来防盗的，但后来因为电子防盗报警器发出的声音是刺耳的报警声，对进店的顾客产生消极的影响，后来演变成比较悦耳的声音，特别是：叮咚声，您好，欢迎光临！音效特受用户的青睐，顾客一进门就报出欢迎语音，起到了礼貌问候。

现在迎宾器已广泛应用到商业和公共场合中。

在商店中从而做到提醒店员有人进店和迎宾的两重作用。

这是一种新型语音迎宾器，体积非常小巧，而且价格非常低廉，它能够自动检测来人，当人经过迎宾器时自动发出清晰响亮的“你好！欢迎光临！”的中文女声，非常神奇。

2.2电子语音迎宾器电路的分类
电子语音迎宾器感应门铃有2种分光感和红外感应
1：光感
原理：光感迎宾器是利用人体反射光线，光敏电阻得到足够大变化的光线，电路产生变化电流触发电路，灵敏度跟物体反射率有关。

注：光感迎宾器与环境光照度有关，黑暗情况下不能正常使用
2：红外感应
原理：迎宾器原理：红外热释电传感器，动作方式：被动式，本身不发射任何信号，故不产生有害电磁干扰，人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。

在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。

两者比较：
光感的价格便宜，但是误报率高，因为传感核心是光敏电阻，光敏电阻对可见光大部分波长都反应变化，故光线变化可能会触发迎宾器反应，红外感应的相比光感的价格较高，优点误报极少，加上前面的菲涅尔透镜窗口，从而将误报率降至最低。

但是红外感应的对环境温度要求较高，特别是温度不能高于人体的温度，温度过高会产生感应距离变近等。

2.3电子语音迎宾器电路的设计思想
首先有人经过时，人的身影照应到光敏电阻它的阻值发生变化，电源稳压电路的电流得到提高，经过IC集成电路，由内部运算处理电路得到稳定可靠的电压值来判断出人的进出，然后报告给语音功放电路，并发出声音。

图2-1流程图
2.4选材
2.5 光敏电阻的选择及工作原理和参数
光电器件是将光能转换为电能的一种传感器件, 它是构成光电式传感器最主要的部件。

光电器件响应快、结构简单、使用方便, 而且有较高的可靠性, 因此在自动检测、计算机和控制系统中应用非常广泛。

光电器件工作的物理基础是光电效应。

在光线作用下, 物体的电导性能改变的现象称为内光电效应, 如光敏电阻等就属于这类光电器件。

在光线作用下, 能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应, 如光电管、光电倍增管就属于这类光电器件。

在光线作用下, 能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应, 如光电管、光电倍增管就属于这类光电器件。

在光线作用下, 能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应, 即阻挡层光电效应, 如光电池、光敏晶体管等就属于这类光电器件。

光敏电阻又称光导管, 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。

光敏电阻没有极性, 纯粹是一个电阻器件, 使用时既可加直流电压, 也可以加交流电压。

无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小。

当光敏电阻受到一定波长范围的光照时,它的阻值（亮电阻）急剧减少, 电路中电流迅速增大。

一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。

实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。

图4 - 1 为光敏电阻的原理结构。

它是涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质, 半导体的两端装有金属电极, 金属电极与引出线端相连接, 光敏电阻就通过引出线端接入电路。

为了防止周围介质的影响, 在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜, 漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大。

图2-2光敏电阻的结构图
光敏电阻的主要参数
（１）暗电阻光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻, 此时流过的电流称为暗电流。

（２）亮电阻光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻, 此时流过的电流称为亮电流。

（３）光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。

光敏电阻的基本特性
（1）伏安特性在一定照度下, 流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光
敏电阻的伏安特性。

（2）光谱特性光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性, 亦称为光谱响应。

（3）温度特性温度变化影响光敏电阻的光谱响应, 同时, 光敏电阻的灵敏度和暗电阻都要改变, 尤其是响应于红外区的硫化铅光敏电阻受温度影响更大。

2.5本章小结
本章介绍了机器人的本体结构设计与传感器工作原理及所需材料清单。

第3章控制电路设计
3.1电路图
用Protel软件将电路图画出来，如图3-1所示。

图3-1 PROTEL电路图
3.2电路原理
环境光线一定时，自动处于低功耗守候状态。

当环境光线发生变化，并达到一定的变化速率时电路启动，触发语音电路发出“你好！欢迎光临！”的女声，然后又自动进入低功耗守候状态。

光敏电阻装入一根黑色的塑料管中，可以很好地避免环境光线的干扰，并且保证只检测正前方光线的变化，确保动作灵敏可靠。

本制作采用电池供电，通电后系统进入低功耗等待状态。

当有人经过感光器件时，由于人的身体会挡住光线，若原来有一定的光线照射在光敏电阻RG1上，则RG1表现出一个电阻值，当人体挡住一部分照射于光敏电阻的光线时，光敏电阻接收到的光线强度发生变化，这个变化经C2耦合，经Q1等组成的高增益放大后，输入IC1的反相输入端，这个信号与同相输入端输入的信号在IC1内部经运算放大处理后，形成一个控制信号，驱动IC1内部的音频发生电路工作，产生“您好，欢迎光临！”的音频信号，经SP1完成电声转换，使人耳能听到这句问候语。

光敏电阻装入一根黑色的塑料管中，可以很好地避免环境光线的干扰，并且保证只检测正前方光线的变化，确保动作灵敏可靠。

3.4本章小结
本章主要是通过PROTEL软件进行画制电路图，对迎宾的电路部分进行了解。

在弄清电路这一难关后就可以很好的进行下一步对迎宾器的组装工作了。

同时本章的注意事项尤为重要，要保证对于电子元件的熟知。

第4章测试系统硬件制作
4.1注意事项
①光敏电阻的安装。

本制作中，为了感应的效果较好，对光敏电阻采取了吸光处理，即用了一只黑色的圆筒将光敏电阻安装在里面，这样可以更好的接收到感应信号。

图4-1 图4-2
光敏电阻两个引脚从安装座的两个孔穿过后，折弯绕在安装座的两个小耳朵上，然后将感光筒套在安装座上，而光敏电阻的两个引线则从反面折弯的地方焊出。

光敏电阻的两根引线直接焊于线路板上。

②电容的安装
由于这个感应式迎宾器比较小巧，因此对元器件的安装应较为紧凑，特别是电容C2
和三极管，由于尺寸相对较大，焊接时应考虑平放后安装。

③引线的安装
本制作中，喇叭、光敏电阻及电池与线路板的连接都是通过引线完成的，由于喇叭和光敏电阻在安装时，没有极性之分，因此两根线无所谓方向，但是与电池的连接，必须注意极性，否则长时间反装的话，容易损坏集成电路。

电池的安装方法见下图，AG13钮扣电池中间突起的为“负”极，平面的为“正”极，这个在电池上也有标明，正极标有一个“+”符号的。

按下图所示的安装方法，带弹簧的舌片应接正极，在引线与线路板上相连时要注意
图4-3
图4-4
图4-5
4.2装配
Step 1：按照图4-2所示，将原件插到电路板上并焊接电路。

图4-6
图4-7 焊接好的电路
Step 2：安装光敏电阻，先将光敏电阻腿插进短的胶筒内，再拿起长的胶筒把两个套在一起，然后把光敏电阻腿叉开分别固定在胶筒两边的固定脚上，把剩余的腿剪掉，焊上连线，用黑不干胶封闭套筒。

图4-8 光敏电阻的安装
Step 3：将电子及喇叭安入对应位置
图4-9 将电子安好图4-10 将喇叭安好Step 4：将电源正负极及喇叭用导线与电路板焊接好。

图4-11连好的电路背面图4-12连好的电路正面Step 5：将盒子盖好，用小塑料片作为电源开关。

图5-13 完成示意图
4.3本章小结
本章的主要工作为组装迎宾电路，在组装机器人的时候首先要认清各个元件的功能与使用注意事项，防止在制作时出现意外。

其次在组装的时候一定要注意电路的焊接，注意电容、二极管的正负极问题，不要把正负极弄错了。

另外由于采用了集成封装技术，芯片与电路板直接集成在一起，因此焊接时间不能太长，否则容易损坏集成电路。

结论
本设计通过利用电子电路的相关知识，设计模块包括红外探测头，定时控制电路，迎客语音电路、降压整流电路，通过合理的连接，实现了语音报警、语音提示、电路设计基本合理，实用性较强。

经过这次设计，使我对在课堂上学习的电子理论知识有了各加深入的理解，熟悉了探测器，传感器的原理和使用方法，熟悉了硬件的使用，学会了硬件系统的开发过程。

我深刻的体会到在设计过程中，需要反复摸索，其过程相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，但我没想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。

课题设计增加了我的学习兴趣，让我认识到了我的不足，同时也可以学到多方面的知识。