摘? 要: 介紹用單片機進行控制,利用ISD2590芯片設計實現(xiàn)的一種數(shù)字式自動答錄系統(tǒng),。該系統(tǒng)具有一定程度的智能化,且實現(xiàn)簡單,具有較大的可擴充性。
關鍵詞: 單片機? ISD2590芯片? 錄音? 雙音多頻(DTMF)
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隨著電子技術特別是數(shù)字技術的迅猛發(fā)展,電腦自動應答,、數(shù)字點歌,、自動音頻服務,、自動應答錄音電話等各種自動答錄系統(tǒng)在越來越多的場合發(fā)揮著重要的作用。這些技術極大地方便了人們的工作和生活,提高了效率。本文介紹以數(shù)字存儲方式設計實現(xiàn)的一種簡單的自動應答錄音系統(tǒng),。該系統(tǒng)主要采用ISD2590語音芯片進行數(shù)字錄音,其特點是:音質(zhì)好,且可隨時更改主人留言信息,。另外該系統(tǒng)利用單片機控制" title="單片機控制">單片機控制,具有一定程度的智能化及可擴充性。
1 系統(tǒng)原理
數(shù)字存儲式" title="存儲式">存儲式自動應答錄音系統(tǒng)的原理如圖1所示,其核心器件是單片機,。利用單片機檢測鍵盤,、摘/掛機、鈴流等輸入信號,并相應地控制和實現(xiàn)雙音多頻(DTMF)信號的發(fā)送,、語音芯片的錄放音等功能,。
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在電源方面,振鈴電路和通話電路由電話線上的直流饋電直接提取,其它電路用外電源(5V)供電。
系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分,。
2 硬件設計
整個電路按功能主要分成兩大部分:語音收發(fā)電路" title="收發(fā)電路">收發(fā)電路和錄音部分,。
2.1 語音收發(fā)電路的實現(xiàn)原理
語音收發(fā)部分的內(nèi)部組成如圖2所示,。要求可傳送的語音信號在300Hz～3400Hz之間,。
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語音收發(fā)電路主要包括三大部分:振鈴電路、通話電路和發(fā)碼電路,。其工作過程為:平時通話電路和發(fā)碼電路同電話線斷開;當振鈴信號到達時,振鈴電路工作,促使蜂鳴器發(fā)聲;摘機后,即通過轉(zhuǎn)換開關使通話電路和發(fā)碼電路同電話線接通,交換機檢測后立即停止發(fā)送振鈴信號,而轉(zhuǎn)接雙方的話音信號,通過通話電路實現(xiàn)通話,。若欲向外輸出話音信號,首先摘機動作使發(fā)碼電路與電話線接通,交換機檢測到即送來撥號音;然后交換機負責把呼叫方撥發(fā)的DTMF信號送給被叫方,使被叫方電話振鈴。
振鈴電路主要用SGS公司的LS1240芯片,通話電路用TEA1061實現(xiàn),發(fā)碼電路使用可與單片機接口的HT9200A芯片,可實現(xiàn)DTMF數(shù)據(jù)的發(fā)送,且容易對其進行軟件控制,。
另外,考慮到后面的設計需自動摘機,，轉(zhuǎn)換開關用繼電器實現(xiàn)，以利于單片機控制,。
2.2 錄音功能的實現(xiàn)
2.2.1 ISD2590芯片
錄音時主要用ISD2590芯片,它是美國ISD公司的專利產(chǎn)品,具有音質(zhì)自然,、使用方便、單片存儲,、反復錄放,、低功耗、抗斷電等特點,。該芯片采用模擬數(shù)據(jù)直接在半導體存儲器中存儲的技術,不需經(jīng)過A/D或D/A轉(zhuǎn)換,。因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音,、音樂,、音調(diào)和效果聲,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。片內(nèi)信息可保存100年(無需后備電源),存儲單元可反復錄音十萬次,。
(1)芯片的電路特性
·手動操作/微控制器控制兼容;
·多段信息處理,可分1～600段;
·輸入采樣頻率5.3kHz;
·典型帶寬2.3kHz;
·外部時鐘頻率1024.0kHz,。
(2)部分引腳描述
·節(jié)電控制(PD)
本端拉高使芯片停止工作,進入不耗電的省電狀態(tài)。芯片發(fā)生溢出,即
端變低后,要將本端短暫變高復位芯片,才能使之再次工作,。
·片選(
)
本端變低后(而且PD為低),允許進行錄放操作,。芯片在本端的下降沿鎖存地址線和P/
端的狀態(tài)。
·錄放模式(P/
)
本端在
的下降沿鎖存。高電平選擇放音,低電平選擇錄音,。錄音時,由地址端提供起始地址,錄音持續(xù)到CE或PD變高,或內(nèi)存溢出,。如果
是前一種情況,芯片自動在錄音結(jié)束處寫入
標志。放音時,由地址端提供起始地址,放音持續(xù)到
標志,。如果
一直為低,或芯片工作在某些操作模式" title="操作模式">操作模式,放音會忽略
,繼續(xù)進行,。
·信息結(jié)尾標志輸出端(
)
信息何時結(jié)束在錄音時進行設定。只要CE端上升沿到來,錄音就停止,此時ISD芯片會在內(nèi)部一個獨立的EEPROM單元內(nèi)設置一個信息結(jié)束標志
,。當由
端脈沖觸發(fā)放音時,放音持續(xù)到
位為止,。
ISD芯片存儲陣列的每一行都可以獨立尋址,每一行中均勻地布置4個EOM定位點,因此芯片共有2400個定位點(4×600=2400)。例如ISD2590采樣頻率為5.3kHz,每行的尋址時間為160ms,則
的分辨率為40ms,。這樣,從信息結(jié)束到
信號輸出的最大延時是40ms,。
信號為負脈沖,脈寬為20ms。上升沿實際上標志信息的結(jié)束,因此語音在
處于低電平時仍繼續(xù)從芯片輸出,而在上升沿時停止,。
·地址/模式輸入端(Ax/Mx)
地址端有兩個作用,取決于最高兩位(A8,、A9)的狀態(tài)。當最高兩位中至少有一個為0時,所有輸入均解釋為地址位,作為當前錄放操作的起始地址,。當這兩位全部為1時,地址端就作為工作模式選擇端(高電平有效),。因此操作模式和直接尋址是相互排斥的(具體的操作模式可參考有關資料)。地址端只作輸入,不輸出操作過程中的內(nèi)部地址信息,。地址在
的下降沿鎖存,。
·話筒前置放大器輸出端(ANA OUT)
這個輸出經(jīng)電容耦合到模擬輸入(ANA IN)腳。前置電壓增益取決于AGC端電平,。
·模擬量放大器信號輸入端(ANA IN)
本端為芯片錄音信號輸入端,。它接到輸入阻抗約為2.7kΩ的固定增益放大器。對話筒輸入來說,ANA OUT端應通過外接電容連至本端,。該電容和本端的3kΩ輸入阻抗給出了芯片頻帶的附加低端截止頻率,。其他音源可通過交流耦合直接連至本端(繞過了ISD的前置)。
·話筒輸入信號端(MIC)
本端用于放大1～20mV的信號,，它是增益可控的跨導放大器,，輸入阻抗10kΩ，最大增益24dB,。一般駐極體話筒輸出的電平足夠驅(qū)動該放大器,。由于輸入阻抗已知,頻率響應的下限由音頻信號源和輸入耦合電容決定。對于ISD2590,，駐極體話筒選用0.1μF的耦合電容,它和本端的10kΩ輸入阻抗決定了芯片頻帶和低頻截止點,。
芯片上的AGC電路控制前置放大器的增益,使增益在0～20dB之間變化,以維持合適的輸入電平。
·話筒參考端(MIC REF)
該端是前置放大器的反向輸入端,當以差分形式連接話筒時,可抵消噪聲,提高共模抑制比,。這個輸入端如果不用,必須懸空,。
2.2.2 錄間部分的電路原理
錄音部分的電路如圖3所示,。
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(1)單片機除了要控制ISO2590的
、P/
,、PD和
4個控制端,還要控制地址端的高4位(A9～A6),以使信息的分辨率最小為9.6s,。
(2)圖3中的繼電器開關J1-2可以控制芯片的錄音方式:當如圖3所示連接開關,芯片從MIC錄音;當斷開J1-2,語音信號從20腳(ANA IN)錄入芯片,MIC不起作用。
3 軟件設計
3.1 主程序
先掃描鍵盤(采用非編碼鍵盤),若所按鍵的鍵值小于或等于0CH,表示要發(fā)碼,轉(zhuǎn)入發(fā)碼(SENDCODE)程序,。這些鍵共包括:0～9,、*和#鍵。
若鍵值大于0CH,則表示是功能控制鍵,依次判斷是哪個鍵,然后轉(zhuǎn)入相應子程序" title="子程序">子程序,。這里功能鍵共包括:ON/OFF,、PLAY、READY,、RECORD,。
流程圖如圖4所示。
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3.2 鍵盤掃描子程序
本程序采用非編碼鍵盤,單片機必須對所有按鍵進行監(jiān)視,。一旦發(fā)現(xiàn)有鍵按下,單片機應通過程序加以識別,找出它的行列值,并求出它的鍵值,然后轉(zhuǎn)入相應的處理程序,實現(xiàn)該鍵功能,。
3.3 ON/OFF鍵子程序
ON/OFF鍵是摘掛機控制鍵,它對應的鍵值是10H。
當有振鈴信號輸入或欲輸出話音時,要將通話電路與電話線接通,。此時可以按下ON/OFF鍵,單片機檢測到此鍵便控制繼電器JK1(使P1.4取反)完成此要求,。
3.4 RECORD鍵子程序
RECORD鍵是錄主人留言信息控制鍵,它對應的鍵值是0DH,。
主人要把自己不在家的留言信息(例如:“您好,這是××的自動留言機,主人不在家,請留言,留言時間是80s”),。預先錄入ISD2590芯片中,以便需要時可以隨時調(diào)用。在這里留有9s的時間用來錄這段話,。具體操作是:先按下RECORD鍵,程序檢測到此鍵后,便開始錄主人留言信息并啟動單片機的T0中斷定時,。9s后自動停止。
由于對ISD2590進行直接尋址時,信息的最小分辨率是150ms,所以將A0～A5都接地,將A6～A9連到單片機輸出端,。這樣可以使信息的最小分辨率變?yōu)?.6s(150ms×26=9.6s),。利用單片機的T0中斷定時器從ISD的初始地址(即A6～A9都為0)開始定時9s,并把這段時間留作主人留言區(qū)(剩下大約0.6s不用)。把接下來的80s用來錄對方留言信息,。
3.5 READY鍵子程序
READY鍵是準備實現(xiàn)自動留言功能控制鍵,它對應的鍵值是0EH,。
當主人出門前,預先按下此鍵等待。當有振鈴信號輸入時,振鈴檢測電路檢測到振鈴響了4次后,便發(fā)給單片機一請求信號,。單片機響應后,首先將通話電路與電話線接通(模擬摘機),然后將主人留言信息發(fā)給呼叫方,發(fā)送完畢后馬上準備進行錄音,。本程序留有80s的時間錄對方留言信息，每次錄音都從上次錄音結(jié)束處開始到此次對方錄音完畢并掛機為止,循環(huán)錄制(自動覆蓋最前面信息),每次錄音完畢自動掛機,。主人回家后,可以按下復位鍵,再進行其他的操作(比如播放留言信息),。
流程圖如圖5所示。
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3.6 PLAY鍵子程序
PLAY鍵是播放留言控制鍵,它對應的鍵值是0FH,。
當主人要聽自己留言信息或?qū)Ψ搅粞孕畔r可以按下此鍵,這時便開始播放第一段信息(主人留言);若不想聽此段信息,可以不等其播放完,再按一下PLAY鍵,便從第二段開始播放(對方留言);若再按此鍵,便重新播放第一段信息;只要按的不是PLAY鍵,就跳出此子程序,ISD2590停止播放,。
流程圖如圖6所示,。
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本文設計實現(xiàn)了一種數(shù)字芯片存儲式自動答錄系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有實用性強,、穩(wěn)定性高等諸多優(yōu)點,適合家庭和商業(yè)兩用,且在功能上可以擴展,。
(1)若想錄多方留言信息,可以將這80s的時間細分成多段,每段多長時間預先設定好。也可在電路中加入摘掛機檢測電路,當對方掛機時自動停止錄音,。這種情況下每段錄音時間不固定,。
(2)此電路還可以擴展,加一些其他功能,例如:
·溫度報警功能。只要將溫度傳感器輸入端連至單片機外部中斷腳,當溫度達到一定值時,便進入中斷,單片機控制語音收發(fā)電路自動撥號(例如撥119),并告知對方這里有火災,。
·自動轉(zhuǎn)接分機,。可以將語音芯片再留出一小部分用來存儲轉(zhuǎn)接的語音提示信息(例如:請撥分機號,1為××處,2為××處),然后電路判定對方發(fā)來的DTMF碼并通過軟件和繼電器將對方自動轉(zhuǎn)接到相應的分機上,。
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參考文獻
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