0 引言

集群電臺(tái)包括集群手臺(tái)(對(duì)講機(jī))和集群車臺(tái)，它們?cè)邳h政機(jī)關(guān)、軍隊(duì),、警察以及工程建設(shè)中應(yīng)用十分廣泛，但是在實(shí)際使用中也存有一定局限,。例如在一些特殊場合,，如警察對(duì)犯罪分子開展秘密調(diào)查跟蹤取證，或是工程人員在嘈雜的建筑工地指揮塔吊工作的時(shí)候,，各類集群電臺(tái)使用人員都可能遭遇到這類尷尬——即需要借助集群電臺(tái)向相關(guān)人員匯報(bào)情況的時(shí)候,，卻不便發(fā)出聲音或者因周邊環(huán)境嘈雜造成無法正常通信。

通過調(diào)查走訪,，這類工作的共性通常是語義簡單卻需要反復(fù)說講,。例如警察在秘密調(diào)查取證中,，經(jīng)常會(huì)重復(fù)“嫌疑人出現(xiàn)，正常跟蹤,，嫌疑人停止了腳步,，嫌疑人開始逃跑”等話語；工程人員則會(huì)始終重復(fù)“開始起吊,、向左,、向右、向前,、向后,、結(jié)束起吊”等簡單信息。鑒于各單位的集群手臺(tái),、車臺(tái)已經(jīng)大量投入使用,，如果能夠在上述各類集群電臺(tái)上外接一套通用的控制通信模塊，將能夠在最低的成本增加中實(shí)現(xiàn)特殊情況的集群通信應(yīng)用,，從而進(jìn)一步提高各單位集群通信系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)通信和指揮調(diào)度的效能,。

本系統(tǒng)以單片機(jī)作為主要控制芯片，ISD4004作為語音錄放芯片,，配合相關(guān)外圍電路和控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)特殊場合下的隱蔽化通信,。用戶只需事先錄制好所需語音，在工作時(shí)按下相應(yīng)按鈕,，即可將該路話音由集群電臺(tái)發(fā)出,。各種集群手臺(tái)車臺(tái)，只要能夠提供語音輸入,、語音輸出,、PPT和接地四條接線，都能夠與該模塊配套使用,。

1 工作原理

系統(tǒng)主要分為兩大部分,。一是在使用前的語音輸入部分。即用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際使用需求,，按需進(jìn)行錄音,。通過系統(tǒng)的外圍按鍵，在按動(dòng)錄音按鈕之后,，單片機(jī)通過SPI串行輸入,，告訴ISD4004芯片進(jìn)入錄音模式和錄音的起始地址。麥克風(fēng)輸入的聲音經(jīng)過過濾和放大輸入到ISD4004,，實(shí)現(xiàn)了錄音,。另外一個(gè)部分是在使用的過程中，當(dāng)工作人員需要說話的時(shí)候,，可以按動(dòng)相應(yīng)的按鈕播放語音,。當(dāng)用戶動(dòng)作之后,，單片機(jī)通過SPI串行輸入，告訴ISD4004芯片進(jìn)入放音模式和放音的起始地址,。同時(shí)單片機(jī)觸發(fā)集群電臺(tái)的PPT控制引腳,，實(shí)現(xiàn)語音由ISD4004芯片向集群電臺(tái)的輸入與轉(zhuǎn)發(fā)。圖1工作模式示意圖

2 電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)如圖2,、3,、4所示。

當(dāng)工作在語音輸入模式時(shí),，按下錄音按鈕1,，聲音由麥克風(fēng)輸入，輸入至三極管得到有效放大,。再經(jīng)過濾波輸入至ISD4004的ANA IN+引腳中,。ISD4004的語音信號(hào)由耦合電容輸入，最大幅度為峰值32mV,，耦合電容和本端的電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率,。此時(shí)，SS引腳與單片機(jī)P00引腳相連接,，作為片選信號(hào)使用,。MOSI(串行輸入)引腳與單片機(jī)P01引腳相連接，單片機(jī)通過軟件寫入0xB0,，即命令I(lǐng)SD4004工作在“從指定地址錄音”狀態(tài),，進(jìn)行錄音。錄音完畢后,，再次按下按鈕1，將停止錄音,。

而當(dāng)工作在按鍵轉(zhuǎn)發(fā)模式的情況下,，按下按鈕2，聲音將經(jīng)由ISD4004的AUD OUT口輸出,，連接至集群電臺(tái)的MIC輸入信號(hào)線,。其中可并聯(lián)兩個(gè)不同大小的電容(測試中選用2．2μf和22μf)，用來分別過濾線路中的高頻和低頻噪聲,。MOSI(串行輸入)引腳與單片機(jī)P01引腳相連接,，單片機(jī)通過軟件寫入0xE0，即命令I(lǐng)SD4004工作在“從指定地址放音”狀態(tài),，系統(tǒng)將根據(jù)按鍵,，送入不同的放音起始地址。ISD4004將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放音,，直至遇到EOM,。放音狀態(tài)下單片機(jī)的P10口直接驅(qū)動(dòng)集群電臺(tái)的PPT輸入信號(hào),，通過軟件將P10置為低電平，實(shí)現(xiàn)集群電臺(tái)的PPT功能和聲音轉(zhuǎn)發(fā),。值得注意的是,，不同的集群手臺(tái)MIC輸入阻抗不同，必要時(shí)需要調(diào)整ISD4004的輸出阻抗,。

3 軟件設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)如圖5所示,，ISD4004芯片在上電以后，將對(duì)芯片進(jìn)行初始化,。此時(shí),，STC89C52單片機(jī)將對(duì)外圍連接的3×3控制矩陣進(jìn)行按鍵檢測，得到相應(yīng)的兩進(jìn)制的數(shù)值,。根據(jù)數(shù)值,，單片機(jī)控制程序?qū)⒆詣?dòng)判定是采取錄音還是放音功能，并生成相應(yīng)的語音起始地址,。根據(jù)判定,，單片機(jī)逐位地將SPI關(guān)鍵字寫入MOSI引腳，即完成了單片機(jī)對(duì)于ISD4004的功能和起始地址的告知,。在完成錄音工作以后,，ISD4004生成EOM中斷。以后一旦放音遭遇到EOM時(shí)ISD4004將產(chǎn)生中斷并輸入至單片機(jī)外部中斷INT0,，回到起始點(diǎn),。

作者：史美峰   來源：現(xiàn)代電子技術(shù)

鑒于保證程序較好的可讀性和可維護(hù)性，編程采用了C語言,。幾個(gè)主要子程序如下：

ISD4004 SPI寫入子程序

4 調(diào)試環(huán)境

本系統(tǒng)調(diào)試的硬件環(huán)境為隱蔽化通信模塊與MOTOROLfA的MTH850手臺(tái)相配合,。軟件環(huán)境是采用了KEIL，C的編程環(huán)境和STC-ISP的單片機(jī)燒錄程序,。具體內(nèi)容如下：

在硬件調(diào)試環(huán)境中,，除了常規(guī)設(shè)置之外，還需要注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：

(1)集群手臺(tái)中語音輸入,、語音輸出,、PPT和接地四條接線的選取。集群車臺(tái)一般具備專用的數(shù)據(jù)接口,，只要按照說明書就能夠取出相應(yīng)的信號(hào)引線,，然而一般的集群手臺(tái)不會(huì)具備明顯的數(shù)據(jù)輸入輸出口，且各品牌的手臺(tái)通常也采用不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),。但是無論是模擬集群手臺(tái)或是數(shù)字集群手臺(tái),，通常都具備了有線耳機(jī)麥克風(fēng)接口。通過將該接線截?cái)嘌芯浚梢缘弥渲兴母鶎?dǎo)線的定義進(jìn)而依次確定手臺(tái)的語音輸入,、語音輸出,、PPT和接地四條接線的具體位置。

(2)集群手臺(tái)的MIC接收靈敏度需要調(diào)整,。所謂手臺(tái)的MIC接收靈敏度是指手臺(tái)的內(nèi)置／外界麥克風(fēng)在多少靈敏度下可打開工作,。在靈敏度太低的情況下，將不能有效地觸發(fā)起集群手臺(tái)的PPT功能,。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明,，在通過手臺(tái)耳機(jī)接口的情況下，如果需要觸發(fā)起手臺(tái)PPT功能,，必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件,。一是外接PPT線需要置0(這個(gè)功能是通過C語言編程中的play()函數(shù)得以實(shí)現(xiàn))。二是外界MIC線需有聲音輸入,，即ISD40 04有聲音輸出,。兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足才能有效觸發(fā)手臺(tái)PPT功能。因此,，在手臺(tái)燒碼軟件里,，可以適當(dāng)提高M(jìn)IC的接收靈敏度，避免因?yàn)殪`敏度不夠造成PPT無法觸發(fā)的情況,。

(3)輸出音質(zhì)的調(diào)整,。語音輸出部分，通常單一電容進(jìn)行雜音濾波,。經(jīng)過實(shí)驗(yàn),，單一小電容的雜音濾波效果一般。因此通過將一大一小兩個(gè)電容并聯(lián)的方法,，分別過濾聲音輸出過程中的高音部分雜波和低音部分雜波,。本項(xiàng)目中，電容的選擇分別是2．2μf／50V和22μf／35V,。實(shí)驗(yàn)證明,，通過兩電容并聯(lián)以后，有效地改善了本產(chǎn)品的話音輸出質(zhì)量,。

(4)工作電源的落實(shí)。本系統(tǒng)中主要涉及到單片機(jī)的工作電壓和ISD4004芯片的工作電壓,，它們分別為5V和3．3V,。其中5V工作電壓可通過4節(jié)1．3V可充電鎳氫電池串聯(lián)獲得。經(jīng)測試它的工作電壓和工作時(shí)間滿足日常要求,。3．3V電壓為ISD4004語音錄放芯片專用,。由于該芯片包含了模擬量與數(shù)字信號(hào)的互換過程，因此對(duì)電源的要求較高,。本系統(tǒng)采用HT7133穩(wěn)壓電源芯片,，提供穩(wěn)定的3．3V直流輸出,。當(dāng)然在條件允許的情況下也可以選擇3V工作電壓的單片機(jī)以簡化電路。

在軟件調(diào)試過程中,，有如下幾個(gè)重點(diǎn)：

(1)通過調(diào)用at89x52．h函數(shù)庫,，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的外部接口與內(nèi)部實(shí)際地址的有效映射。此舉極大地減輕了主函數(shù)和功能函數(shù)的編程復(fù)雜度,，同時(shí)提高了程序的可讀性和可維護(hù)性,。

(2)通過有效設(shè)置單片機(jī)燒碼程序，完成軟件的編輯和燒錄工作,。在此項(xiàng)目中選用的軟件是STC-ISP燒錄軟件,，它是STC公司的單片機(jī)配合燒碼軟件。界面如圖6所示,。

在KEIL C中完成C編程并生成有效的HEX十六進(jìn)制文件后,，只要依次進(jìn)行MCU Type選擇：選擇相應(yīng)的CPU類型，這里選STC89C52RC,；

COM口選擇：選擇電腦對(duì)應(yīng)的COM口,；

波特率：最高115200，最低1200,；

雙倍速：選擇12T／單倍速

其他選項(xiàng)默認(rèn)即可,。在完成選項(xiàng)設(shè)置后，選擇“打開程序文件”后下載相應(yīng)源程序,，再點(diǎn)擊“Download／下載”就完成了所有的單片機(jī)燒碼工作,。

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)充分利用了各類集群手臺(tái)的耳機(jī)麥克風(fēng)一體化插孔，將ISD4004的高清晰語音錄放和單片機(jī)控制功能相結(jié)合,，成本較低,，兼容性好，適用于各類模擬／數(shù)字集群設(shè)備的隱蔽化通信應(yīng)用,，可在特定的場合發(fā)揮出特殊作用,。