毕业设计（论文）基于单片机的智能电话录音系统

《毕业设计（论文）基于单片机的智能电话录音系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）基于单片机的智能电话录音系统（45页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 本科生毕业设计基于单片机的智能电话录音系统Telephone automatic recording system of MCU学生姓名所在专业自动化所在班级2006级（1）班申请学位工学学士指导教师职称讲师副指导教师职称答辩时间2目录设计总说明IINTRODUCTIONII绪论- 1 -第1章 系统总体设计- 2 -1.1 系统结构- 2 -1.2 系统组成- 2 -1.3 系统功能- 2 -1.4 系统可行性分析- 3 -第2章 主要硬件选择- 3 -2.1 微处理器- 3 -2.1.1 AT89C52的概述- 3 -2.1.2 AT89C52单片机的硬件结构- 4 -2.1.3 AT8

2、9C52的主要功能特性- 4 -2.1.4 AT89C52的引脚说明- 4 -2.1.5 AT89C52的复位电路- 7 -2.2 双音多频译码器MT8880- 8 -2.2.1 MT8880功能概述- 8 -2.2.2 MT8880的内部结构图- 8 -2.2.3 MT8880引脚图及引脚功能描述- 9 -2.2.4 MT8880的工作原理- 10 -2.2.5 MT8880的译码- 11 -2.3 语音芯片ISD4004- 11 -2.3.1 ISD4004功能概述- 11 -2.3.2 ISD4004引脚及其功能描述- 12 -2.3.3 ISD的SPI- 13 -2.3.3.1 信息快

3、进- 14 -2.3.3.2 上电顺序- 14 -2.3.3.3 SPI端口的控制位- 15 -2.3.3.4 SPI控制寄存器- 16 -2.4 继电器- 16 -2.4.1 继电器的介绍- 16 -2.4.2 继电器的驱动原理- 17 -第3章 硬件电路- 18 -3.1 振铃检测电路- 18 -3.2 自动摘机电路- 19 -3.3 DTMF信号处理电路- 21 -3.4 语音接口电路- 22 -3.5 单片机电路- 23 -第4章 软件设计- 24 -4.1 系统软件流程图- 24 -4.2 程序代码- 24 -第5章 结束语与展望- 25 -第6章 鸣谢- 26 -参考文献- 27

4、-附录：单片机控制电路- 28 -附录：摘机解码电路- 29 -附录：语音芯片电路- 30 -附录：程序代码- 31 -附录：实物图- 40 -设计总说明设计总说明随着我国社会经济和通信行业的迅速发展，电话已成为人们日常生活和工作中非常重要的联络手段，以前需要见面或书信才能解决的事情现在只需一个电话就办妥了。但这种方便快捷同时也带来了一个弊病，那就是有些事情事后说不清，容易造成不必要的麻烦，有些单位只得以电话录音机来暂时解决这个问题，此类设备自动化程度差，存储量小，查询不便，而且需要每条线路都配备一个相应设备，成本高，效率低。特别是在电力调度、公安监听、防汛报警等较特殊的领域，使其对语音工作的

5、发生过程都需要有个准确可靠的记录过程，随着社会技术的进步，这些领域自身对可靠的语音处理效果的追求，使得对老式录音设备的社会适应性提出了有力的挑战。电话自动录音系统的发明给人们带来极大的方便。日常生活中，当主人外出不在家时，电话自动录音系统便可履行主人的义务，录制下对方的留言，以便主人回来后及时得到对方留下的信息。当主人不在家时，对方在语音的提示下听取留言或留下一段信息。早期的录音电话采用盒式录音带，目前已普遍采用集成电路存储的产品。该电话自动录音系统便是其中典型的一种。随着科学技术的发展，录音电话必将朝着多功能化、更智能化、人性化的方向发展。本文首先探讨了数字录音系统的概况，并根据现有的技术条

6、件，利用单片机和一些外围器件设计一种适合家庭、办公室等室内场合的智能电话录音系统。本次设计采用AT89C52单片机作为电话录音系统的的控制核心，利用电话线作传输媒体的面向普通居民的智能电话录音系统。当有电话打入时即电话振铃检测电话检测到电话线路发来的振铃(铃流)并等待至系统默认的振铃次数后 ,控制器自动摘机 ,摘机后在语音电路的提示下将主人留言发送给对方,最后录入对方语音,直到检测到对方挂机为止，完成录音电话的功能。此次设计采用模块化的设计方案。根据系统的功能主要分为这几部分：振铃检测部分；自动摘挂机部分；DTMF信号解码部分；语音控制与语音录放部分。而本设计的主要内容就是围绕这些部分进行芯片

7、的选择，电路的设计以及软件的设计。关键词：DTMF解码电路；语音芯片ISD4004；智能电话录音系统IINTRODUCTIONINTRODUCTIONWith the development of Chinas economy and telecommunications, telephone has become a very important means of communication in peoples daily life and work. For example, things which are solved by meeting or communication with

8、 letter in the past is solved just by a phone now. However, this convenience also has a drawback. It is difficult to explain some things after the call and causes some troubles. In order to solve the problem, some people have to use a telephone tape to record the conversation. This equipment is not

9、only poor intelligent and small memory, but also inconvenient in inquiring. Every line needs to equip with a telephone tape. It makes the equipment with high cost and low efficiency. It need to record the complete conversation in some special situation such as scheduling electric power, polices moni

10、toring activity and alarm for flood. With progress of social technology and demand for reliable monitoring voice, old recording equipment has to face powerful challenge of the social adaptability. The invention of telephone automatic recording system brings great convenience for people. In daily lif

11、e, when the master is away, this system can fulfill the obligations of the owner to record the message from other side that is known if the master is back. When the master is not at home, the people who made a phone call leave a message or information with the speech cues.People have generally adopt

12、ed integrated circuit storage products instead of cassette tape. This telephone automatic recording system is one of the typical types. With the development of science and technology, recording phone will become more multi-purpose and more intellectualized.First this paper discusses the digital reco

13、rding system. According to the existing technical conditions and using single chip and some periphery devices, design an intelligent phone recording system which is suitable for indoor occasions such as family office. The design uses AT89C52 single chip as the control core of the system, and uses ph

14、one line as the transmission media. When there is a call, telephone tests telephone line ringing and the controller will be offhook until the ringing time reaches default value. With hint of speech circuit, it sends host massage to the caller and record speech until tests the caller offhook the phon

15、e. The record will complete.The design uses modularization design plan. System function is classified as: ringing test, offhook automatically, DTMF information decoding, speech control and speech record playback. The main of the design is to choice chips according to the function and design circuit

16、and software.Keywords：DTMF decoding circuit；speech chip ISD4004; telephone automatic recording systemII广东海洋大学2010届本科生毕业设计基于单片机的智能电话录音系统绪论数字录音系统是将现场的语音模拟信号转换为离散的数字信号，然后存储在一定的存储介质上的一种录音方式，他也是数字语音处理技术中常用的一种方式。采用数字录音技术，有较高的效率和自动化程度，录音时间也长，也可将信息长期保存在存储介质中，同时对语音信息进行编辑整理非常方便，可快速查找。实现数字录音系统可以采用PC机实现和嵌入式系统实现

17、两种方式。当使用PC机的时候，由于它的体积庞大，耗电高，造价也高，并在某些情况下系统的稳定性得不到保证所以用PC机来实现前述的各项功能和操作，就有一定的限制。而嵌入式系统的体积小，供电方便，成本低，稳定性高，所以得到了广泛的应用。 本文中设计的嵌入式数字录音系统，主要是要忙足以下几个指标：1.足够长的录音时间，8分钟的时间主要满足对长时间数字语音记录的需要；2.大容量非易失数据的存储器作为存储媒介，可以保存语音文件和语音记录；3.非常方便的控制方式，可以随心所欲的进行客户所需要的各种对语音的操作；4.好的语音质量的保证，必须有足够高的采样频率；5.合理的数据压缩方式，既保证语音的质量，有要尽可

18、能的充分利用存储空间，随着公安、铁路等部门对语音记录的需求不断增长，出现了许多声音处理的产品。而数字录音系统作为其中的一种，经常用于某些监控对话系统中，在适当的时候用语音实时报告系统的工作状态和提示信号等。 本文介绍了一种用单片机实现的嵌入式录音自动应答系统，该系统使用ISD4004作为录音模块，使用单片机来对它进行录放音控制，并且将它应用于电话机上，可以实现自动应答功能。并且进行了系统的总体电路设计和详细的软硬件设计。给出了系统调试过程和演习视频。最后对系统的应用前景进行了分析并提出了改进设想。 从调试过程来看，本论文所涉及的智能电话录音系统稳定性较好。当然要做到真正的商业化还需要很多的改进

19、工作。随着集成电路的高速发展和CMOS工艺水平的不断提高，系统级芯片SOC已经开始成为设计的主流。以IP库为基础的SOC设计中，数字电路和模拟电路的混合已经成为业界的焦点。设计数模混合集成电路，为SOC设计积累IP库是当今集成电路发展的主流技术。CMOS工艺上的数模混合集成电路具有高集成度、低成本、低电源电压。低功耗等优势。在8位单片机中，8051是历史最长，形成了既具有经典性又不缺乏生命力的一个单片机系列1。作为8位经典节后的8051已经成为为众多厂家承认，并广泛应用于SOC的处理器内核。在向SOC发展的过程中，许多厂家引入8052内核。8051单片机采用的是都是Intel公司的MCS-52

20、架构。目前有很多8051的软核可以选择，如OC8051、DW8051等。但是8051的内存资源少、运算速度低等限制了8051在一些高端场合的使用，因此出现了8051的加强版8052。本文选取了美国Atmel公司的的AT89C52软核作为设计的核心，AT89C52是Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8KB的可反复擦洗的程序存储器和12B的随机存取数据存储器。自动应答系统作为现代电子高科技手段之一已经越来越受到人们的关注，以单片机为核心的技术是当前流行的电子产品之一，它作为微控制器，已经是人们生活中不可或缺的一部分，基于单片机的自动应答系统可应用于冬夜监控系统、人工智能服

21、务、多媒体查询刺痛、办公自动化系统、楼宇智能化或家用电器中，使它们具有语音输出功能，是社会进步的表现之一。第1章 系统总体设计1.1 系统结构根据总体设计思路，本系统结构如图1-1所示。电话接口振铃检测电路自动摘挂机电路DTMF解码电路中央处理单元语音录放电路 图1-1 系统结构图1.2 系统组成智能电话录音系统接收远端发过来的DTMF信号，并对其进行解码，解码后的信号再有中央处理单元采集处理，为了方便用户使用，系统设计了语音提示，智能电话录音系统一般工作在无人状态下，所以应具有自动摘挂机电路、复位功能；为了符合智能化要求，系统采用AT89C52作为中央处理器。同时，智能电话录音系统正常工作还

22、需要电源供电电路、驱动电路等辅助电路。由此可以看出，系统主要由振铃检测电路、自动摘挂机电路、由DTMF双音频解码电路、语音提示电路、中央处理单元AT89C52等组成。1.3 系统功能本电路能够实现以下功能：（1）主人可以手动进行录放音操作。（2）如果来电，响铃3次，如果主人在，接听则不放音，如果主人不在，则播放留言。（3）客人可选择是否留言。1.4 系统可行性分析智能电话录音系统由单片机构成主控部分，进行主要的信息处理，接收外部操作指令形成各种控制信号，并完成对于各种信息的记录；接口电路提供单片机与电话外线的接口。语音提示电路是该系统的重要组成部分。语音提示电路受单片机的控制产生相应的提示音提

23、示，并通过反馈电路反馈至电话外线。从而使对方在语音提示下进行选择。本系统并联于电话机的两端，不会影响到电话机的正常使用。用户通过异地的电话机拨打本系统所连接的外线的电话号码，通过市局交换机向电话机发出振铃信号，振铃检测电路将检测到的振铃信号送至中央处理单元，如果本系统检测到振铃三次即三次响铃后无人接，自动摘机，同时中央处理单元发出控制信号使语音录放电路发出事先录制好的语音提示，用户听到语音提示后便会按键进行操作，用户按键产生的信号会经双音多频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）解码电路解码2后，送入中央控制单元。中央控制单元将根据DTMF解码的结果进行相应的操作。第2

24、章 主要硬件选择本章主要介绍了用到的几个主要硬件，AT9C52微处理器3、DTMF解码芯片MT8880、语音芯片ISD4004、继电器。2.1 微处理器2.1.1 AT89C52的概述AT89C524是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较

25、复杂系统控制应用场合。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。2.1.2 AT89C52单片机的硬件结构如图2-1所示，为AT89C52的硬件结构图。AT89C52单片机的内部结构与MCS-51系列单片

26、机的构成基本相同。CPU是有运算器和控制其所构成的。运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作的。控制器是单片机的指挥控制部件，主要任务的识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。它的程序存储器为8k字节可重擦写Flash闪烁存储器，闪烁存储器允许在线+5V电擦除、电写入或使用编程器对其重复编程。数据存储器比51系列的单片机相比大了许多为259字节RAM。AT89C52单片机的指令系统和引脚功能与MCS-51的完全兼容。 CPU时钟定时器计数器输入输出接口FLASHRAM串行通信口 图2-1 AT89C52的硬件结构图2.1.3 AT89C5

27、2的主要功能特性 兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写(1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz 2个串行中断 可编程UART串行通道 2个外部中断源 共8个中断源 2个读写中断口线 3级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能2.1.4 AT89C52的引脚说明AT89C52P为40脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的

28、初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（3239脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12脚、

29、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。图2-2为AT89C52引脚图。图2-2 AT89C52引脚图P0口P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1口P1是一个带内部上拉电阻的8

30、位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。 与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），在表2-1所示。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。表2-1 P1.0和P1.1的第二功能表引脚号功能特性 P1.0T2，时钟输出P1.1 T2EX（定时/计数器2）P2口P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/

31、O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。 在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。 Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。 P3口P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门

32、电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。 P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，在表2-2所示。 P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。表2-2 P3口的第二功能表端口引脚 第二功能P3.0RXD(串行输入口) P3.1TXD(串行输出口)P3.2INT0 （外中断0）P3.3INT1(外中断1)P3.4T0（定时/计数器0）P3. 5T1（定时/计数器1）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）RST复位输入。当振荡器工作时，

33、RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。 对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条 MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置A

34、LE禁止位无效。 PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。 如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。 Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vp

35、p。 XTAL1振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2振荡器反相放大器的输出端。2.1.5 AT89C52的复位电路复位电路是为确保微机系统中电路稳定可靠工作必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V5%，即4.755.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。目前为止，单片机复位电路主要有两种类型：一种是上电复位，一种是手动复位。其中复位的原理如图2-3所示。 上电复位原理：VCC上电时，C充

36、电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。 手动复位原理：工作期间，按下S，C放电。S松手，C又充电，在10K电阻上出现电压，使单片机复位。几个毫秒后，单片机进入工作状态。图2-3 复位电路本系统由于工作在无人状态下，故选择上电复位电路。2.2 双音多频译码器MT8880 2.2.1 MT8880功能概述MT88805是电话拨号应用中常用的一款芯片6，它集发送、接收于一体。MT8880是一个带有呼叫处理滤波器的单片DTMF信号收发器。他的制造采用MITEL公司的低功耗、高稳定性的ISO-CMOS技术。DTMF信号

37、的接收部分采用DTMF信号接收单片机MT8870的工业制造标准；发送部分采用开关电容进行DA转换发送高精度、低畸变的DTMF信号。内部寄存器提供一个群模式。在双音频群模式下DTMF信号可以通过精确的时序被发送出去。可选择呼叫处理滤波器让一个微处理器处理呼叫音频信号。MT8880还具有标准的微处理器总路线与6800系列的微处理器直接连接。2.2.2 MT8880的内部结构图 整合了收发功能的MT8880的结构包括一个带有可变增益的内部放大器的高性能接收器和一个带有脉冲计数器的发射器。一个可以访问MT8880内部的寄存器的标准的微处理器接口。MT8880的内部寄存器包括1个状态寄存器、2个数据寄存

38、器和2个控制寄存器，如图2-4所示。 D0-D3TONEOSC1OSC2GSIN+IN-IRQLCKCSLR/WLRSO ESt St/GtVDD RET VSSD/A行列计数器发送寄存器数据总线寄存器双音频门控电路控制逻辑状态寄存器逻辑中断拨号音滤波器高音频滤波器低音频滤波器数字检测算法控制寄存器A控制寄存器B输入输出控制振动电路偏置电路控制电路滞后逻辑接收数据寄存器图2-4 MT8880内部结构图2.2.3 MT8880引脚图及引脚功能描述MT8880 具有与微控制器(单片机)相连的接口，必须与单片机配合使用，其双列直插式 20脚封装引脚，其引脚图如图2-5。图2-5 MT8880引脚图I

39、N+、IN：分别为内部放大器的同相输入端和反相输入端，即接收DTMF信号的输入端；GS：内部放大器的输出端，外接一个负反馈电阻至IN_端；UREF：内部参考电压输出端，该参考电压等于UDD2；UDD、Uss：分别为电源的正、负端，供电电压为5V；OSCl、OSC2：外接一个358MHz晶体，形成晶体振荡器；TONE：双音频信号输出端；RW；读写控制端，该端施以高电平时读MT8880，施以低电平时写MT8880；RSI：用于选择内部各寄存器的控制端，该端施以高电平时选中控制寄存器或状态寄存器，施以低电平时选中发送数据寄存器或接收数据寄存器。更具体的对应关系必须根据 RW端的状态共同确定，详见表2

40、-3。表2-3 RSI与R/W对应关系表RSIR/W 内部寄存器及其功能00写数据发送寄存器01读数据接收寄存器10控制寄存器CRA或CRB11读状态寄存器IRQ：在双音频模式并且在中断模式时，当收到有效 DTMF信号或准备发送DTMF信号时该端由高电平变到低电平；在呼叫处理模式且检测到有效信号音时，该端输出方波；D0D3：写入命令或读出状态的数据线。2.2.4 MT8880的工作原理工作原理：外部输入的DTMF信号从-IN端进入运算放大器放大后，进入双音滤波器。双音滤波器是2个6级开关电容构成的高低通滤波器，它能有效的将DTMF信号中的高频群和低频群区分开来。被区分开的高、低频群，在经过各自

41、的滤波器及整形电路后送入译码电路，译码电路由数字检测。编码转换和三态输出电路等几部分构成，数字检测电路采用对输入音频信号进行数字技术的方式以确定DTMF信号的频率并核查是否与标准的DTMF信号相一致，在此过程中，采用一套复杂的算法，对DTMF信号的频率偏差提供一定的容差范围以提高对干扰频率和噪声的抗干扰能力。输入的DTMF信号被检测到之后，经编码转换电路进行8-4-2-1编码后送入锁存器所存。当输出控制端TOE为高电平时，DTMF信号所对应的8-4-2-1编码即出现在D3D0端。2.2.5 MT8880的译码FLOW F HIGH 数字 D3 D2 D1 D0697 1209 1 0 0 0

42、1697 1336 2 0 0 1 0 697 1477 3 0 0 1 1770 1209 4 0 1 0 0770 1336 5 0 1 0 1770 1477 6 0 1 1 0852 1209 7 0 1 1 1852 1336 8 1 0 0 0852 1477 9 1 0 0 1941 1209 0 1 0 1 0941 1336 * 1 0 1 1941 1477 # 1 1 0 0697 1633 A 1 1 0 1770 1633 B 1 1 1 0852 1633 C 1 1 1 1941 1633 D 0 0 0 0MT8880是一款双音频的语音拨号芯片。它通过用二个音频

43、信号形成一位的数据信号发出去，一组为低频的、一组是高频的信号。当对方在语音提示下按了数字键，MT8880接收到该双音频信号并译码后，从D0D3引脚输出一组二进制码，代表一位数字或符号(参见图2-6)，由单片机读取并进行相应处理。图2-6为译码图（0=低电平 1=高电平）。图2-6 译码图2.3 语音芯片ISD40042.3.1 ISD4004功能概述ISD40047由美国ISD公司制造的一种新款语音芯片。它与ISD其它系列语音产品不同的是，ISD4004是一种微控制器“从”设备, 而“主”控制器可以是内置有SPI兼容接口的微控制器, 也可以用I/O口仿真SPI通信协议。ISD4004系列工作电

44、压3V,单片录放时间816min,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI或Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术,每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率可为4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可

45、在断电情况下保持100a (典型),反复录音10万次。将需要提示的语音信息按段录入到芯片后，在CPU的控制下将录入的信息顺序由音频输出端输出，然后经音频功率放大器放大后输送到电话线路。 2.3.2 ISD4004引脚及其功能描述ISD4004引脚图如下图2-7所示。图2-7 ISD4004引脚图电源:(VCCA,VCCD)：为使噪声最小,芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线,并且分别引到外封装的不同管脚上,模拟和数字电源端最好分别走线,尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽量靠近器件。地线:(VSSA,VSSD)：芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线。同相模拟输入(ANA IN+)：这

46、是录音信号的同相输入端。输入放大器可用单端或差分驱动。单端输入时,信号由耦合电容输入,最大幅度为峰峰值32mV,耦合电容和本端的3K电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。差分驱动时,信号最大幅度为峰峰值16mV，为ISD33000系列相同。反相模拟输入(ANA IN-)：差分驱动时,这是录音信号的反相输入端。信号通过耦合电容输入,最大幅度为峰峰值16mV音频输出(AUD OUT)：提供音频输出,可驱动5K的负载。片选(SS) ：此端为低,即向该ISD4004 芯片发送指令，两条指令之间为高电平。串行输入(MOSI)：此端为串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端,供

47、ISD输入。串行输出(MISO)：ISD的串行输出端。ISD未选中时,本端呈高阻态。串行时钟(SCLK)：ISD的时钟输入端,由主控制器产生,用于同步MOSI和MISO的数据传输。数据在SCLK上升沿锁存到ISD,在下降沿移出ISD。中断(/INT)：本端为漏极开路输出。ISD在任何操作(包括快进)中检测到EOM 或OVF 时,本端变低并保持。中断状态在下一个SPI周期开始时清除。中断状态也可用RINT指令读取。OVF标志-指示ISD的录、放操作已到达存储器的未尾。EOM标志-只在放音中检测到内部的EOM 标志时,此状态位才置1。行地址时钟(RAC)：漏极开路输出。每个RAC周期表示ISD存储

48、器的操作进行了一行(ISD4004 系列中的存贮器共2400行)。该信号175ms保持高电平,低电平为25ms。快进模式下,RAC的218.75s是高电平,31.25s为低电平。该端可用于存储管理技术。25ms200ms外部时钟(XCLK)：本端内部有下拉元件。芯片内部的采样时钟在出厂前已调校,误差在+1%内。商业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化在+2.25%内。工业级芯片在整个温度和电压范围内,频率变化在-6/+4%内,此时建议使用稳压电源。若要求更高精度,可从本端输入外部时钟(如前表所列)。由于内部的防混淆及平滑滤波器已设定,故上述推荐的时钟频率不应改变。输入时钟的占空比无关紧要,因

49、内部首先进行了分频。在不外接地时钟时,此端必须接地。自动静噪(AMCAP)：当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时,自动静噪功能使信号衰弱,这样有助于养活无信号(静音)时的噪声。通常本端对地接1mF 的电容,构成内部信号电平峰值检测电路的一部分。检出的峰值电平与内部设定的阈值作比较,决定自动静噪功能的翻转点。大信号时,自动静噪电路不衰减,静音时衰减6dB。1mF 的电容也影响自动静噪电路对信号幅度的响应速度。本端接VCCA 则禁止自动静噪。2.3.3 ISD的SPIISD4004工作于SPI串行接口。SPI协议是一个同步串行数据传输协议,协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK 的下

50、降沿动作,因此对ISD4004 而言,在时钟止升沿锁存MOSI 引脚的数据,在下降沿将数据送至MISO引脚。协议的具体内容为：1.所有串行数据传输开始于SS下降沿。2.SS在传输期间必须保持为低电平,在两条指令之间则保持为高电平。3.数据在时钟上升沿移入,在下降沿移出。4.SS变低,输入指令和地址后,ISD才能开始录放操作。5.指令格式是(8位控制码)加(16位地址码)。6.ISD的任何操作(含快进)如果遇到EOM或OVF,则产生一个中断,该中断状态在下一个SPI周期开始时被清除。7.使用读指令使中断状态位移出ISD的MISO引脚时,控制及地址数据也应同步从MOSI端移入。因此要注意移入的数据

51、是否与器件当前进行的操作兼容。当然,也允许在一个SPI周期里,同时执行读状态和开始新的操作(即新移入的数据与器件当前的操作可以不兼容)。8.所有操作在运行位(RUN)置1时开始,置0时结束。9.所有指令都在SS端上升沿开始执行。2.3.3.1 信息快进用户不必知道信息的确切地址,就能快进跳过一条信息。信息快进只用于放音模式。放音速度是正常的1600倍,遇到EOM后停止,然后内部地址计数器加1,指向下条信息的开始处。2.3.3.2 上电顺序器件延时TPUD(8kHz 采样时,约为25毫秒)后才能开始操作。因此,用户发完上电指令后,必须等待TPUD,才能发出一条操作指令。例如,从00从处发音,应遵

52、循如下时序:1. 发POWERUP命令;2. 等待TPUD(上电延时);3. 发地址值为00的SETPLAY命令;4. 发PLAY命令。器件会从此00地址开始放音,当出现EOM时,立即中断,停止放音。如果从00处录音,则按以下时序:1. 发POWER UP命令;2. 等待TPUD(上电延时);3. 发POWER UP命令4. 等待2倍TPUD;5. 发地址值为00的SETREC 命令;6. 发REC命令。器件便从00地址开始录音,一直到出现OVF(存贮器末尾)时,录音停止。详见表2-4。表2-4 指令表指令8位控制码操作摘要POWER UP00100XXX上电：等待TPUD后器件可以工作SET

53、 PLAY11100XXX从指定地址开始放音。后跟PLAY指令可使放音继续进行下去PLAY11110XXX从当前地址开始放音（直至EOM或OVF）SET REC10100XXX从指定地址开始录音。后跟REC指令可使录音继续进行下去REC10110XXX从当前地址开始录音（直至OVF或停止）SET MC11101XXX从指定地址开始快进。后跟M指令可使快进继续进行下去MC11111XXX执行快进，直到EOM。若再无信息，则进入OVF状态STOP0X110XXX停止当前操作STOP WRDN0X01XXXX停止当前操作并掉电RINT0X110XXX读状态：OVF和EOM2.3.3.3 SPI端口的

54、控制位如图所示：MISOMOSIOVF EOM PO P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 0 0 0C4 C3 C2 C1 C0 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Message Cueing（MC）Ignore Address Bit(IAB)Power UP(PU)Play/Record(P/R)RUN 图2-8 SPI端口控制位2.3.3.4 SPI控制寄存器SPI 控制寄存器控制器件的每个功能,如录放、录音、信息检索(快进)、上电/掉电、开始和停止操作、忽略地址指针等。详见表2-5。表2-5 SPI控制寄存器功能表位值功能位值

55、功能RUN= =10允许/禁止操作开始停止PU=1 0电源控制上电掉电P/-R=10录/放模式 放音录音IAB=1 0操作是否使用指令地址忽略输入地址寄存的内容使用输入地址寄存的内容MC10快进模式允许快进禁止P15-P0A15-A0行指针寄存器输出输入地址寄存器当IAB置0时,录、放操作从A9-A0地址开始。为了能连贯地录、放到后续的存储空间,在操作到达该行末之前,应发出第二个SPI指令将IAB置1,否则器件在同一地址上反复循环。这个特点对语音提示功能很有用。RAC脚和IAB位可用于信息管理。2.4 继电器2.4.1 继电器的介绍在各种自动控制设备中，都存在一个低压的自动控制电路与高压电气电

56、路的互相连接问题，一方面要使低压的电子电路的控制信号能够控制高压电气电路的执行元件，如电动机、电磁铁、电灯等；另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身的安全，电磁式继电器便能完成这一桥梁作用。 电磁继电器是在在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器,节能功率继电器。 (1)直流电磁继电器：输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。(2)交流电磁继电器：输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。 (3)磁保持继电器：将磁钢引入磁回路，继电器线圈断电后，继电器的衔铁仍

57、能保持在线圈通电时的状态，具有两个稳定状态。(4)极化继电器：状态改变取决于输入激励量极性的一种直流继电器。(5)舌簧继电器：利用密封在管内，具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。(6)节能功率继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器,但它的电流大(一般30-100A),体积小, 节电功能。电磁式继电器一般由控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成，控制线圈和接点组之间是相互绝缘的，因此，能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。当我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的。 本次设计采用的继电器是HK4100F-DC5V-SH8，如图2-9所示。触点参数：触点形式：1C（SPDT）触点负载：3 220V AC/30V DC阻 抗：100m额定电流：3A电气寿命：10万次机械寿命：1000万次