(重要看)电话自动录音系统的设计.doc

目 录摘 要I1 设计要求12设计原理22.1 电话自动录音系统的概况22.2 相关芯片原理22.1.1 ISD2590芯片的简介22.2.2 主控制单片机32.3 录音系统原理43 设计内容与步骤53.1 电话录音系统概述53.2 方案设计53.3 器件选型63.4 系统设计63.5 软件设计73.5.1 主程序73.5.2 键盘扫描子程序83.5.3 ONOFF键子程序83.5.4 RECORD键子程序83.5.5 READY键子程序93.5.6 PLAY键子程序10总结与致谢12参考文献13附录一 原理图14 摘 要本设计做的是一个电话自动录音系统，设计中介绍了以单片机为微处理器的电话自动录音系统，电话自动录音系统是可以附加在通常的电话通信网之上，作为电话通信的附属终端设备，和电话机一起为用户提供电话通信功能。该系统和电话机并联在用户电话线上，当有电话呼入时，如果用户在规定时间内摘机应答，则录音系统不起任何作用；如果用户在规定时间内未摘机应答，则录音系统自动摘机，并向主叫用户给出 如“请在信号音后留言”等语音提示，并对主机用户录音。当有新录音时，能给出明显的指示。本设计中给出了硬件框图和程序流图，电话自动录音系统特别适用于家庭和办公室。关键词：单片机；电话录音；语音芯片；自动答录1 设计要求 本设计要求实现一个电话自动录音系统。该系统可以附加在通常的电话通信网之上，作为电话通信的附属终端设备，和电话机一起为用户提供电话通信功能。该系统和电话机并联在用户电话线上，当有电话呼入时，如果用户在规定时间内摘机应答，则录音系统不起任何作用；如果用户在规定时间内未摘机应答，则录音系统自动摘机，并向主叫用户给出 如“请在信号音后留言”等语音提示，并对主机用户录音。当有新录音时，要给出明显的指示，如指示灯、液晶显示器显示汉字提示等。用户可以方便的管理录音，可浏览、播放、删除录音。1根据已知参数对输入信号特征进行分析、需求分析，选择确定处理器型号、语音电路芯片型号，完成处理基本电路、语音电路、自动摘挂机电路、键盘电路、显示电路等硬件设计。 2基本教学要求：每人一台计算机，计算机安装Protel、程序开发环境等软件。2设计原理2.1 电话自动录音系统的概况语音处理技术是计算机中文信息处理领域的一项重要技术，它是把语言信号转化成数字信号，然后进行压缩存储，或把数字信号解压还原成语音信号。计算机电话录音系统就是语音处理技术的一项重要应用，它是现代通讯技术和计算机技术相结合的产物。 通过对各种录音电话的深入研究，本设计提出了一种新型的录音系统，将录音系统作为计算机的一种附件，增加其功能，从而大大降低录音系统价格，并且可以大大降低现有录音系统的安装、调试难度。该系统还提出了一种模拟语音信号进行数字化录音的方法，并将其应用于电话录音系统中。电话录音系统安装简单、维护量极小，客户用得省心、放心。电话自动录音系统具有录音时间长、音质好、抗干扰性强以及使用方便等优点。电话录音系统专业、成熟稳定、性价比极高。 该设计介绍了以单片机为微处理器的电话自动录音系统，给出了硬件框图和程序流图，电话自动录音系统特别适用于家庭和办公室。2.2 相关芯片原理2.1.1 ISD2590芯片的简介ISD2590芯片，它是美国ISD公司的专门产品，具有音质自然、使用方便、单片存储、反复录放、低功耗、抗断电等特点。该芯片采用模拟数据直接在半导体存储器中存储的技术，不需经过A/D或D/A转换。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”。片内信息可保存100年（无需后备电源），存储单元可反复录音十万次。（1） 芯片的电路特性手动操作/微控制器控制兼容；多段信息处理，可分1600段；输入采样频率5.3kHz；典型带宽2.3kHz；外部时钟频率1024.0kHz。（2） 部分引脚描述节电控制（PD）：本端拉高使芯片停止工作，进入不耗电的省电状态。芯片发生溢出，即OVF端变低后，要将本端短暂变高复位芯片，才能使之再次工作。片选（CE）：本端变低后（而且PD为低），允许进行录放操作。芯片在本端的下降沿锁存地址线和P/R端的状态。录放模式（P/R）：本端在CE的下降沿锁存。高电平选择放音，低电平选择录音。录音时，由地址端提供起始地址，录音持续到CE或PD变高，或内存溢出。如果CE是前一种情况，芯片自动在录音结束处写入EOM标志。放音时，由地址端提供起始地址，放音持续到EOM标志。如果CE一直为低，或芯片工作在某些操作模式，放音会忽略EOM，继续进行。信息结尾标志输出端（EOM）：信息何时结束在录音时进行设定。只要CE端上升沿到来，录音就停止，此时ISD芯片会在内部一个独立的EEPROM单元内设置一个信息结束标志EOM。当由CE端脉冲触发放音时，放音持续到EOM位为止。ISD芯片存储阵列的每一行都可以独立寻址，每一行中均匀地布置4个EOM定位点，因此芯片共有2400个定位点（4×600=2400）。例如ISD2590采样频率为5.3kHz，每行的寻址时间为160ms，则EOM的分辨率为40ms。这样，从信息结束到EOM信号输出的最大延时是40ms。EOM信号为负脉冲，脉宽为20ms。上升沿实际上标志信息的结束，因此语音在EOM处于低电平时仍继续从芯片输出，而在上升沿时停止。2.2.2 主控制单片机本系统由于需要较多的端口，所以选择MSP430作为主控制器。TI公司设计的MSP430系列单片机是一种超低功耗的混合信号微控制器。这些微控制器通过16位RISC结构、CPU中的16个寄存器和常数发生器使MSP430微控制器能达到最高的代码效率；灵活的时钟源可以使器件达到最低的功率消耗；数字控制的振荡器(DCO)可使器件从低功耗模式迅速唤醒，在少于6us的时间内激活到活跃的工作方式。MSP430的16位定时器经常被应用于工业控制中如:纹波计数器、数字化电机控制电表和手持式仪表等的理想配置，它的硬件乘法器大大加强了其功能并提供了软硬件相兼容的范围，提高了数据处理的能力。MSP430Fx1x 系列具有FLASH 存储器，不同型号单片机的存储器容量和外围模块各不相同，使用者可以根据需要具体选择。MSP430系列器件均是工业级的，运行环境温度为-40+85。2.3 录音系统原理本系统选用美国ISD公司的ISD2590单片语音录放集成电路作为语音提示电路的核心部分。具有音质自然、使用方便、单片存储、反复录放、低功耗、抗断电等特点。该芯片采用模拟数据直接在半导体存储器中存储的技术，不需经过A/D或D/A转换。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”。片内信息可保存100年（无需后备电源），存储单元可反复录音十万次。 ISD2590采用E2PROM存储器,信息可永久保存,零功能存储;它还采用了DA盯直接模拟量存储技术,因而能较好地保留语音信息中的有效成分,提高录放音的清晰度。ISD2590可以存储长达90s的语音,能够实现1600段语音分段,每段录放音均有一个起始端,该起始端地址选择由A0A9确定。ISD2590的外围电路也非常简单,只需少许阻容元件即可,并且它易与单片机接口,实现分段寻址功能。IS3.4系统上线离线/复位电路。录音电路主要用ISD2590芯片，录音电路原理图见附录1。3 设计内容与步骤3.1 电话录音系统概述电话自动录音系统是计算机技术与语音处理技术的完美结合。本系统用单片机控制专用语言芯片，构成一套语音录-放系统。若将该系统与电话机连用，便可实现录音电话的功能，即在系统上电后，可以检测电话线路发来的振铃（铃流）。一旦检测到铃流，便进行模拟摘机，摘机后将主人留言（存在DRAM中）及固化留言（存在EPRAM中），发送给对方。最后开始录入对方语音，直到检测到对方挂机后的线路忙音为止。主人回家后可按放音键将对方留言发送出来，以便主人及时得到对方的留言信息3.2 方案设计数字存储式自动应答录音系统的原理如图1所示，其核心器件是单片机。利用单片机检测键盘、摘/挂机、铃流等输入信号，并相应地控制和实现双音多频（DTMF）信号的发送、语音芯片的录放音等功能。3.3 器件选型元器件清单见下表。编号名称型号数量R1电阻1K1R2、R3电阻10K2R4电阻5.1K1R5电阻470K1C1电容220u1C2、C3、C4、C7、C8电容0.1u5C5电容4.7u1C6电容22 u1LED发光二极管1S1开关3MIC驻极体话筒电压电流参考录音机1U1语音芯片ISD259013.4 系统设计在电话自动录音系统中，电源方面，振铃电路和通话电路由电话线上的直流馈电直接提取，其它电路用外电源（5V）供电。系统分为硬件和软件两部分。整个电路按功能主要分成两大部分：语音收发电路和录音部分。语音收发部分的内部组成如图2所示。要求可传送的语音信号在300Hz3400Hz之间。语音收发电路主要包括三大部分：振铃电路、通话电路和发码电路。工作过程为：平时通话电路和发码电路同电话线断开；当振铃信号到达时，振铃电路工作，促使蜂鸣器发声；摘机后，即通过转换开关使通话电路和发码电话线接通，交换机检测后立即停止发送振铃信号，而转接双方的话音信号，通过通话电路实现通话。若欲向外输出话音信号，首先摘机动作使发码电路与电话线接通，交换机检测到即送到拨号音；然后交换机负责把呼叫方拨发的DTMF信号送给被叫方，使被叫方电话振铃。振铃电路主要用SGS公司的LS1240芯片，通话电路用TEA1061实现，发码电路使用可单片机接口的HT9200A芯片，可实现DTMF数据的发送，且容易对其进行软件控制。录音时主要用ISD2590芯片。录音部分的电路如附录一中电路图所示。单片机除了要控制ISO2590的CE、P/R、PD和EOM4个控制端，还要控制地址端的高4位(A9A6)，以使信息的分辨率最小为9.6s。图中的继电器开关J1-2可以控制芯片的录音方式：当图中所示连接开关，芯片从MIC录音；当断开J1-2，语音信号从20脚（ANA IN）录入芯片，MIC不起作用。3.5 软件设计3.5.1 主程序先扫描键盘（采用非编码键盘），若所按键的键值小于或等于0CH，表示要发码，转入发码（SENDCODE）程序。这些键共包括：09、*和#键。若键值大于0CH，则表示是功能控制键，依次判断是哪个键，然后转入相应子程序。这里功能键共包括：ON/OFF、PLAY、READY、RECORD。流程图如图3所示。3.5.2 键盘扫描子程序程序采用非编码键盘，单片机必须对所有按键进行监视。一旦发现有键按下，单片机应通过程序加以识别，找出它的行列值，并求出它的键值，然后转入相应的处理程序，实现该键功能。3.5.3 ONOFF键子程序ON/OFF键是摘挂机控制键，它对应的键值是10H。当有振铃信号输入或欲输出话音时，要将通话电路与电话线接通。此时可以按下ON/OFF键，单片机检测到此键便控制继电器JK1(使P1.4取反)完成此要求。3.5.4 RECORD键子程序RECORD键是录主人留言信息控制键，它对应的键值是0DH。主人要把自己不在家的留言信息（例如：“您好，这是XX的自动留言机，主人不在家，请留言，留言时间是80s”）。预先录入ISD2590芯片中，以便需要时可以随时调用。在这里留有9s的时间用来录这段话。具体操作是：选按下RECORD键，程序检测到此键后，便开始示主人留言信息并启动单片机的T0中断定时。9s后自动停止。由于对ISD2590进行直接寻址时，信息的最小分辨率是150ms，所以将A0A5都接地，将A6A9连到单片机输出端。这样可以使信息的最小分辨率变为9.6s（150ms×2 6=9.6s）。利用单片机的T0中断定时器从ISD的初始地址（即A6A9都为0）开始定时9s，并段时间留作主人留言区（剩下大约0.6s不用）。把接下来的80s用来录对方留言信息。3.5.5 READY键子程序READY键是准备实现自动留言功能控制键，它对应的键值是0EH。当主人出门前，预先按下此键等待。当有振铃信号输入时，振铃检测电路检测到振铃响了4次后，便发给单片机一请求信号。单片机响应后，首先将通话电路与电话线接通（模拟摘机），然后将主人留言信息发给呼叫方，发送完毕后马上准备进行录音。本程序留有80s的时间录对方留言信息，每次录音都从上次录音结束处开始到此次对方录音完毕并挂机为止，循环录制（自动覆盖最前面信息），每次录音完毕自动挂机。主人回家后，可以按下复位键，再进行其他的操作（比如播放留言信息）。流程图如图4所示。3.5.6 PLAY键子程序PLAY键是播放留言控制键，它对应的键值是0FH。当主人要听自己留言信息或对方留言信息时可以按下此键，这时便开始播放第一段信息（主人留言）；若不想听此段信息，可以不等其播放完，再按一下PLAY键，便从第二段开始播放（对方留言）；若再按此键，便重新播放第一段信息；只要按的不是PLAY键，就跳出此子程序，ISD2590停止播放。流程图如图5所示。本文设计实现了一种数字芯片存储式自动答录系统。该系统具有实用性强、稳定性高等诸多优点，适合家庭和商业两用，且在功能上可以扩展。总结与致谢通过本次课程设计，使我对录音系统中的语音芯片和单片机等都有了一定的掌握和理解，巩固了我在现代交换原理课程中所学的基本理论知识和实验技能，使我对专业课程中的知识有了更深入的了解，锻炼了思维创造能力，与动手能力。进一步激发了我对所学专业学习的兴趣；提高了我的专业理解能力。本次设计设计的系统具有自动录音等特点，能够在有电话呼入时，如果用户在规定时间内摘机应答，则录音系统不起任何作用；如果用户在规定时间内未摘机应答，则录音系统自动摘机，并向主叫用户给出 如“请在信号音后留言”等语音提示，并对主机用户录音。当有新录音时，给出明显的指示。但同时存在一些不足，其录音时间较短，声音不清晰。在设计的过程和设计说明书的撰写过程中，孙雪梅老师和同学们给予了我热心的帮助和大力的支持，给我提了诸多的宝贵意见，拓宽了我的思路。在此我向老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！参考文献1 叶敏. 数字程控交换与交换网M.北京:北京邮电大学出版社,2003.2 李正吉, 边祥娟. 程控交换技术实用教程M. 西安:西安电子科技大学出版社,2002.汪安民.DSP嵌入式系统开发典型案例M.北京:人民邮电出版社,2007.3 张卫宁.TMS320C2000系列DSPs原理与应用M.北京:国防工业出版社,2004.4斯洛斯（Sloss,A.N.）.ARM嵌入式系统开发：软件设计与优化M.北京:北京航空航天大学出版社,2005.5 ARM&Linux嵌入式系统教程M.北京:北京航空航天大学出版社,2004.6季昱, 林俊超, 宋飞编ARM嵌入式应用系统开发典型实例M北京:中国电力出版社，20057马忠梅.单片机的C语言应用程序设计M.北京:北京航空航天大学出版社,2003. 8胡汉才.单片机原理及其接口技术M.北京:清华大学出版社,2004.9边海龙，贾少华USB2.0设备的设计与开发M.北京:人民邮电出版社，200410肖踞雄.翁铁成.宋中庆.USB技术及应用设计M.北京:清华大学出版社,200311 Mark I.Montrose著.刘元安等译.电磁兼容和印刷电路板-理论、设计和布线M. 北京:人民邮电出版社M,2002.12王瑞刚, 李燕. IP电话终端设备原理、电路及应用M. 西安:西安电子科技大学出版社, 2003.13许永和编著EZ-USB FX系列单片机USB外围设备设计与应用M.北京:北京航空航天大学出版社, 2003.附录一 原理图ISD2590录音电路图