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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。,谢谢观赏_meng,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
2、。 拟声拟形电子玩具，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。,谢谢观赏_meng,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）。,谢谢观赏_meng,
3、三、模拟音响集成电路 模拟音响集成电路均属于大规模集成电路，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
4、车等八声模拟声。,谢谢观赏_meng,52 语言处理器 随着数字化语言处理与合成技术的法发展，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
5、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T6668典型的录放电路及电路的操作过程。,谢谢观赏_meng,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
6、。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。,谢谢观赏_meng,三、洒水车音响模拟器 功能概述：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。,谢谢观赏_meng,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，
7、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,谢谢观赏_meng,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
8、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。,谢谢观赏_meng,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。,谢谢观赏_meng,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
9、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
10、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。,谢谢观赏_meng,2、电子萤火虫 功能概述：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
11、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,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。,谢谢观赏_meng,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、L
12、3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.,谢谢观赏_meng,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
13、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。,谢谢观赏_meng,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。,谢谢观赏_meng,
