數(shù)字存儲式自動應(yīng)答錄音系統(tǒng)

1、數(shù)字存儲式自動應(yīng)答錄音系統(tǒng)數(shù)字存儲式自動應(yīng)答錄音系統(tǒng)摘要：摘要：介紹用單片機進行控制，利用 ISD2590 芯片設(shè)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。 ; mso-hansi-font-family: Times New Roman關(guān)鍵關(guān)鍵詞：詞：單片機 ISD2590 芯片 錄音 雙音多頻（DTMF）隨著電子技術(shù)特別是數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展，電腦自動應(yīng)答、數(shù)字點歌、自動音頻服務(wù)、自動應(yīng)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(shù)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(shè)計實現(xiàn)的一種簡單的自動

2、應(yīng)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，具有一定程度的智能化及可擴充性。1 1 系統(tǒng)原理系統(tǒng)原理數(shù)字存儲式自動應(yīng)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(yīng)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。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 2 硬件設(shè)計硬件設(shè)計整個電路按功能主要分成兩大部分：語音收發(fā)電路和錄音部分。2.1 語音收發(fā)電路的實

3、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 300Hz3400Hz 之間。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(dāng)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(guān)使通話電路和發(fā)碼電話線接通，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，交換機檢測到即送到撥號音；然后交換機負(fù)責(zé)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

4、路用 TEA1061 實現(xiàn)，發(fā)碼電路使用可單片機接口的 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(shè)計需自動摘機，轉(zhuǎn)換開關(guān)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 公司的專門產(chǎn)品，具有音質(zhì)自然、使用方便、單片存儲、反復(fù)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(dǎo)體存儲器中存儲的技術(shù)，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

5、內(nèi)信息可保存 100 年（無需后備電源），存儲單元可反復(fù)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 1600 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OVF 端變低后，要將本端短暫變高復(fù)位芯片，才能使之再次工作。片選（CE）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/R 端的狀態(tài)。錄放模式（P/R）本端在 CE 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

6、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 CE 是前一種情況，芯片自動在錄音結(jié)束處寫入 EOM 標(biāo)志。放音時，由地址端提供起始地址，放音持續(xù)到 EOM 標(biāo)志。如果 CE 一直為低，或芯片工作在某些操作模式，放音會忽略 EOM，繼續(xù)進行。信息結(jié)尾標(biāo)志輸出端（EOM）信息何時結(jié)束在錄音時進行設(shè)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(shè)置一個信息結(jié)束標(biāo)志 EOM。當(dāng)由 CE 端脈沖觸發(fā)放音時，放音持續(xù)到 EOM 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

7、共有 2400 個定位點（4600=2400）。例如 ISD2590 采樣頻率為 5.3kHz，每行的尋址時間為 160ms，則 EOM 的分辨率為 40ms。這樣，從信息結(jié)束到 EOM 信號輸出的最大延時是 40ms。EOM 信號為負(fù)脈沖，脈寬為 20ms。上升沿實際上標(biāo)志信息的結(jié)束，因此語音在 EOM 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(dāng)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(dāng)前錄放操作的起始地址。當(dāng)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

8、模式和尋址是相互排斥的（具體的操作模式可參考有關(guān)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 CE 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 2.7k的固定增益放大器。對話筒輸入來說，ANA OUT 端應(yīng)通過外接電容連至本端。該電容和本端的3k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接至本端（繞過了 ISD 的前置）。話筒輸入信號端（MIC）本端用于放大 120mV 的信號

9、，它是增益可控的跨導(dǎo)放大器，輸入阻抗10k，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(yīng)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 0.1F 的耦俁電容，它和本端的 10k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 020dB 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(dāng)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 錄音部分的電路原理錄音部分的電路如圖 3 所示。（1） 單片機除了要

10、控制 ISO2590 的 CE、P/R、PD 和 EOM4 個控制端，還要控制地址端的高 4 位(A9A6)，以使信息的分辨率最小為 9.6s。（2） 圖 3 中的繼電器開關(guān) J1-2 可以控制芯片的錄音方式：當(dāng)如圖 3 所示連接開關(guān)，芯片從 MIC 錄音；當(dāng)斷開 J1-2，語音信號從 20 腳（ANA IN）錄入芯片，MIC 不起作用。3 3 軟件設(shè)計軟件設(shè)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：09、*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(yīng)子程序。這里

11、功能鍵共包括：ON/OFF、PLAY、READY、RECORD。流程圖如圖 4 所示。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(yīng)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(yīng)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(yīng)的鍵值是 10H。當(dāng)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(yīng)的鍵

12、值是 0DH。主人要把自己不在家的留言信息（例如：“您好，這是 XX 的自動留言機，主人不在家，請留言，留言時間是 80s”）。預(yù)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：選按下 RECORD 鍵，程序檢測到此鍵后，便開始示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A0A5 都接地，將 A6A9 連到單片機輸出端。這樣可以使信息的最小分辨率變?yōu)?9.6s（150ms2 6=9.6s）。利用單片機的 T0 中斷定時器從 ISD 的初始地址

13、（即 A6A9 都為 0）開始定時 9s，并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(zhǔn)備實現(xiàn)自動留言功能控制鍵，它對應(yīng)的鍵值是 0EH。當(dāng)主人出門前，預(yù)先按下此鍵等待。當(dāng)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(yīng)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(zhǔn)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

14、自動掛機。主人回家后，可以按下復(fù)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。3.6 PLAY 鍵子程序PLAY 鍵是播放留言控制鍵，它對應(yīng)的鍵值是 0FH。當(dāng)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。本文設(shè)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(xì)分成多段，每段多長時間預(yù)先設(shè)定好。也可在電路中加入摘掛機檢測電路，當(dāng)對方掛機時自動停止錄音