构思巧妙的“听话”三色灯

　　三色灯的设计原理就是使红、绿、蓝三只彩色灯在听到试验者发出的颜色语音信号后相应颜色的灯自动点亮，其电路结构简洁，涉及的相关知识和用到的器件丰富多样，易于调试、制作。
　　
　　其基本结构方框图如右图所示：
　　
　　对应的电路原理图如下图所示：
　　
　　一、工作原理
　　
　　话筒VT将感应到的音频信号变为电信号，经lOμF的电容送入功率放大电路GF进行功率放大，单稳态电路DW将此信号整形分为二路输出；一路作为计数器，JS的闸门信号；另一路则通过反相器F1反相以后，作为数据容存器SQ(由三个与门YMO~2组成)的选通脉冲，控制数据寄存器SQ的开启与关闭。
　　
　　在单稳态电路DW的第13脚出现“1”电平时，计数控制门JM被打开，计数器JS（二级十进制）开始加法计数，当十位计数器JS2计数到“4”时，其Q3输出“1”电平，它作为个位计数器JSI和本身的复位脉冲，同时使二级计数器清零。而具体计数值的多少，完全由单稳态DW出现“1”电平的时间(即语音信号出现的时间)的长短决定，单稳态出现的时间长，JM门拴开启的时间就长，计数值就越大(计数器最大值为40)；单稳态出现的时间越短，JM门控开启的时间就越短，计数值也就越小。
　　
　　举例说明电路工作的具体过程：当试验者发出“红”语音时，单稳态DW输出“1”暂态高电平，计数门JM被打开，计数器开始计数，JS1累计超过“20”时，向JS2进位.JS2的Q1输出端因此变为“1”，外接观察指不灯LED红点亮。如果此刻停止发音，单稳态DW输出“0”低电平，计数控制门JM立即关闭，此刻二级计数器的值可能是20~29之间的任一位数，JS2的Q1保持在“1”电平不再变化，同时单稳态DW暂态结束输出“0”
　　
　　电平经F1反相后打开数据寄存器SQ，其中只有YMI输入端所接的JS2的Q1端为“1”电平，使YMI输出为“1”电平，通过晶体管放大驱动负载红色灯FZ红点亮，同时外接观察指示灯熄灭。
　　
　　同样，在音频信号出现的时间里，如果JS2计数到“30”，而不论JSI计到个位的任何数时，Q2外接的观察指示灯LED绿就会点亮，如果此时停止发音，则如上所述，Q2输出的“1”电平，绿色灯FZ绿点亮(此前发出的口音最好是“绿”声以配合试验)。蓝色灯点亮的情况可以由读者自行分析随着音频信号发出的长短，当计数值停在1O~40以内的任一“十”权范围内(即使计数值超过了复位后再重新计数仍然一样)，“蓝”、“红”、“绿”语音分别占用了lO~l9、20~29、30~39三个区域内的计数值，试验者可以随时通过观察指示灯LED是否点亮而确定计数范围，继而及时停止发音，使外接的负载FZ灯得到控制。
　　
　　二级计数器的值设定在O~40之间，JS2计到“40”时产生清零信号，二级计数器的设立显然比一级计数器提高了容错能力，如果使用一级计数器就必须要求计数值“一个都不能差”，否则，控制对象就会出错，而二级计数器的个位计数值可以有1~9的冗余，却不会影响JS2的输出状态，这样对试验者的发音时长不会有苛刻的要求。
　　
　　脉冲发生器MF的频率在22Hz左右时，可以使人发声的速度与正常时几乎无差异，旁人根本听辨不出试验者声音“长短”的区别。笔者实验中，发现只经过几次试验，就可以做到发声时长控制的准确度百无一失，稍微熟悉一点后，即使不看观察指示灯LED，只看负载灯FZ，也能凭感觉轻易掌握发音时长与相应灯点亮的关系，并不需要进行特殊的训练。
　　
　　综上所述，试验者发出“红”、“绿”、“蓝”等口令，使相应的负载灯FZ点亮，在旁观者看来是“说什么”“是什么”的“真实”现象，其实仅仅是集模/数电路知识与操作技巧相结合的产物，电路并非具有识别语音的本领，而是具有辨别发声时长将其变换成的相应数字的功能。
　　
　　适当地将电路改变形式，可以应用到更多的领域。

　　二、元件选择与电路调整

　　电路中各元件型号及参数如下图所示。
　　
　　MIC为电容性驻极体话筒。
　　
　　R1的大小可调节MIC语音接收的灵敏性。
　　
　　功率放大电路GF(LM386)的1脚与8脚之间，仅接一个1OμF的电容，使其增益达到最大值（200倍）脉冲发生器MF(LM555)的频率用频率计监测.改变电位器的阻值，使3脚输出的频率为22Hz左右。
　　
　　可重复触发单稳态电路DW(SN74LSl23)(正脉冲触发接法)的延迟时间由CEXT、REXT决定，依图中参数，暂稳态宽度为0.2S左右，故实际上约等于语音信号长度。注意不宜将脉冲宽度加长，否则容易引起语音控制的失误率增加。
　　
　　LED为单稳态指示灯，点亮的时间即暂稳态“1”电平时间。
　　
　　可将话筒置于声源20cm处。
　　
　　实际应用时，观察指示灯LED因为是给试验者观察用，可用普通发光二极管，直径可选φ3mm与φ5mm的，体积小一点，也隐蔽一点。负载指示灯FZ也可用LED，直径可选φ1Omm的，如果为演示效果鲜明起见，也可经过功率放大后，用彩色炽灯更好。