2017毕业论文-智能电话留言机.doc

贵州大学本科毕业论文（设计） 第40页目 录智能电话留言机2中文摘要2Abstrct3前 言4第 一 章5一 方案比较5二 方案论证7第 二 章8一 系统分析82.1.1主要控制信号82.1.2 电话线接口相关电路8二 主要芯片分析92.2.1 ISD2590单片主要特性92.2.2 HA16830F芯片简介112.2.3 74LS14芯片简介122.2.4 MT8870双音多频接收芯片简介12三 主要电路分析152.3.1振铃检测电路152.3.2 忙音检测电路162.3.3 消侧音电路172.3.4 电话自动摘机和挂机电路182.3.5 语音信号录放电路设计192.3.6 密码保护电路202.3.7 DTMF解码模块电路202.2.8 语音放大电路212.2.9 电源电路22第 三 章25软件控制流程253.1 振铃检测程序263.2 忙音检测263.3 DTMF信号解码27第四章284.1 整体调试284.2 调试的步骤284.2.1 5V稳压电源284.2.2 振铃音检测284.2.3 模拟摘挂机294.2.4双音频检测29结 论30致 谢31参考文献32附注33附注一AT89C51单片机简介33附注二 ISD2590管脚说明34附注三 LM386简介36附注四DTMF信号37智能电话留言机中文摘要随着通讯业的发展，电话早已进入千家万户。原来的单一通话功能已不能成为电话销售的优势卖点，这就要求电话功能已从原来的单一功能向多功能方向发展。市场主导产品，该设计虽然不是最率先的设计，但在我国大陆地区，电话语音留言系统极为低下的普及度为我们提供了一个广阔的开发环境。该设计操做简单，用户使用起来极为方便。关键词 振铃检测 忙音检测 自动摘机/挂机电路AT89C51 ISD2590录/放音 DTMF信号解码 Intelligence telephone message machineAbstrctWith the development of the communications industry, has already entered the household telephone. The original function of a single call can not be a selling point of the advantages of telephone sales, which requires phone features from the original single-function to multi-functional direction. Market-oriented products, the design is not the first to design, but in Chinas mainland, telephone voice mail system is extremely low for all of us with a broad development environment. The simple design to do gymnastics, the user is extremely easy to use. Key words: ringing detection ,busy tone detection ,automatically pick / hang up circuit ,DTMF signal decoder前 言本文以介绍AT89C51单片机和ISD2590语音芯片为基础，结合忙音检测芯片HA16830F，MT8870解码芯片应用电路及 AT89C51的外围设备设计了一台智能电话留言系统。当电话无应答时，使用电话留言功能可以让来电者为自己留言。呼叫者按1#键后将电话转到留言模式即可留言。有留言时留言机的指示灯闪烁告知，以便及时得知并回复。来电者留言后，用户可以通过电话听取留言。该功能实用，操作快捷、使用自然、方便，准确而有效地方便用户在忙时只处理重要电话，而将次重要电话做留言处理以便日后空闲时处理。另外，留言机设有密码锁保护，可以防止产品滥用。具体要求（1）来电时，在规定的振铃几次后自动摘机；（2）在通话过程中，检测到对方挂机后自动挂机，也可以主动地进行强制挂机；密码错误，自动挂机；（3）能够将电话线上的传输的DTMF信号转换成为数字信号，并通过自定义通信口传送给其它模块；（4）系统要有高可靠性；（5）用户操作简洁方便第 一 章一 方案比较方案一 以AT89C51系列单片机和ISD2590语音芯片为基础，利用AT89C51的外围设备设计了一台多功能电话留言系统本系统由于需要较多的端口，所以选择AT89C51作为主控制器，方便开发和调试，而且便于扩展，能满足大多数有关微处理器开发和应用。多功能电话系统的原理图如图一所示，其模拟部分基本上援用普通电话的电路（在此不作介绍）。它主要是由AT89C51和ISD2590及其外围设备和接口组成。主要电路有：键盘控制电路，语音IC电路，放大电路和对模拟电话部分的控制电路。振铃/检测电路摘挂机电路DTMF译码接收电路收发电路语音电路忙音检测电路电源电路单 片 机电 话 接 口键盘控制电路图1.1 多功能电话系统的系统框图方案二 利用家里已有的录音机，结合继电器的作用，完成留言。当来电时，该装置能模拟电话自动摘机，继电器吸和语音电路，播放语音集成模块中录制的留言，然后有一定的时间让对方留言，倘若你想听到对方的留言，可把装置上的开关拨到录音机档，这时录音机接通电源，把磁带倒过来，你就可以听到录音机你的留言了。其电路方框如下所示：图1.2 继电器式电话留言机该这个电路能随着电话机的摘机、挂机自动同步启、停磁带录音机并记录下谈话内容。 图1.3 继电器式电话留言机工作原理：电路原理见图1.3。集成电路IC1 （LM741）及外围元件组成电压比较器，用以监测电话外线L1、L2之间的电压状况。普通拨号电话挂机时L1、L2之间的电压为60V左右；有铃流时迭加了一个100V左右的交流信号；当拿起听筒时，L1、L2之间电压降至10V左右。利用这个电压变化，便可判定出电话机的工作状态。每当拿起听筒时，控制电路自动给录音机加电，开始录音；当挂上电话机时，录音机自动断电，停止录音。运放比较器IC1的正输入端由电阻R3、R4偏置为V/2。V是录音机的工作电压，一般为9V。则IC1正输入端电压为4.5V。静态电，L1、L2之间电压为60V，经R1、R2分压，则IC1的负输入端电压经为6V。由于IC1的风输入端电压比正输入端电压高，则IC1输出低电平，三极管VT截止，继电器J触点断开，录音机断电不工作。振铃时，尽管有时IC1的负输入端电压降到5V，但仍然高于正正输入端的4.5V，故IC1仍输出低电平，录音机仍处于断电状态。当振铃后拿起听筒，L1、L2之间电压降至10V。此时IC1的负输入端电压降为1V左右，低于正输入端电压，故IC1输出跳变为高电平，三极管VT导通，继电器J触点吸合，9V电压经CZ2给录音机供电，开始录音（录音机应事先置于“录音守候”状态。通话完毕，挂上听筒时，L1、L2之间电压又升至60V，如前所述，继电器J又断开，录音停止。用户可将开关S2闭合，直接给录音机加电重放、整理录音资料。注意，开关S2平时应置于断开位置。S1用于控制自动录音，当不需电话录音时，可将S1打开。录音机的音频输出信号是由L1、L2传输，经C3、T1隔直耦合至录音机的MIC输入口。录音机的电源由三端稳压器IC2提供。一般录音机的工作电压多为6V、9V、12V。IC2应根据录音机的额定工作电压选用78系列三端稳压器。选用不同的工作电压，应调整R3、R4，使之符合原理要求，本例中，R3、R4可从10K200K之间选取，二者应相等。R6、LED组成电源指示。VD1的作用是消除继电器线圈的反向电动势，保护VT。二 方案论证对于方案二，其在实现智能化控制方面有着很大的缺陷，效果不佳。就方案而言，方案一更具人性化。其从用户出发，坚持操作简单方便。电话留言机的提示语音和听留言的方式有本地按键方式和电话遥控方式两种，使用方便。在安全性上，方案一也比方案二安全性高得多。方案一的密码保护电路，可以防止其他人盗听留言。同时，用户同样可以利用键盘通过CPU自行更新密码.从功能上，方案一拓展了功能。它结合了单片机及其外围设备，将留言机的得以拓展。利用单片机，结合相关芯片，其稳定性得以提高。基于价格，方案一的确实比较高，但其在普通消费者承受范围之内。基于以上，选用方案一。第 二 章一 系统分析系统框图见图1.1 多功能电话系统的系统框图。当电话无应答时，振铃信号通过振铃检测电路后，经过放大，整形后送入CPU内计数。达到预先设计振铃次数后（假定为7），CPU发出摘机信号实现自动摘机，同时触发语音芯片工作，播放事先录制的留言，提示对方进行相关操作。乙方（称为通话的另一方）根据话机中的提示按键。1#留言；2#查看留言/修改密码。乙方按键信号经过DTMF解码电路后，信号送入CPU。CPU判断后发出相关信号，触发语音芯片的留言功能，或查看语音芯片内的留言，或修改密码。通话过程中，若检测到忙音信号，则触发挂机电路挂机，通话结束。由于挂机依据的是忙音检测结果，而语音中包含了忙音450Hz这个频率，所以在线路上声音比较大时，有可能影响忙音检测的进程，使得电路误挂机。为防止误挂机动作，系统增加了消侧音电路，提高系统的可靠性。另外，留言机设有密码锁保护，可以防止产品滥用。2.1.1主要控制信号振铃信号振铃信号个数是CPU作为判断电话摘机的依据，90V15V、25Hz3Hz、3s通、4s断的蜂音。免提信号由CPU发出的，触发免提电路，同时它也是语音芯片工作的触发信号。挂机信号（忙音）CPU通过对其检测，触发电话机挂机的依据，O35s断035s通的45025Hz蜂音，音断周期为O7s。远程按键信号(拨号音)乙方键盘操作发出的信号，须经过DTMF解码电路后才能作为语音芯片留言/播放的触发信号,45025Hz连续蜂音。DTMF解码信号由DTMF解码芯片解码所得，它是语音芯片进行留言/播放的触发信号。回铃音：4s断ls通的45025Hz断续的蜂音，音断周期为5s。2.1.2 电话线接口相关电路电话线接口电路主要按功能来划分可分成以下几块：来电振铃检测电路；忙音检测电路 ；消侧音电路；自动摘挂机电路 ；语音提示电路及录音电路；密码保护电路；信号放大电路；DTMF信号解码电路；键盘控制电路。二 主要芯片分析2.2.1 ISD2590单片主要特性美国ISD公司的2500芯片，按录放时间60秒、75秒、90秒和120秒分ISD2560、2575、2590和25120四个品种。ISD2590系列和1400系列语音电路一样，具有抗断电、音质好，使用方便等优点。它的最大特点在于片内EPROM容量为480K(1400系列为128K)，所以录放时间长；有10个地址输入端(1400系列仅为8个)，寻址能力可达1024位；最多能分600段；设有OVF（溢出）端，便于多个器件级联。图2.1 ISD2590表2.2 DIP封装图及各引线端功能引线端名称 功能1-7A0/M0A6/M6地址8-10A7A9地址11AUX IN辅助输入12,13VSSD、VSSA数字和模拟地14,15SP+、SP-扬声器输出16,28VCCA 、VCCD模拟、数字信号电源正极17,18MIC、MIC REF麦克风输入和输入参考端19AGC自动增益控制20,21ANA IN、OUT模拟信号输入和输出22OVF溢出23CE片选(低电平允许芯片工作)24PD芯片低功耗状态控制25EOM录放音结束信号输出26XCLK外部时钟27P / R录/放控制选择详见附注二操作模式当最高位地址(MSB)A8、A9都为高电平时，地址端就作为操作模式选择端 （高电平有效）。表2.3 ISD2590操作模式模式控制 功能 典型应用A0/M0 信息检索 快速检索信息A1/M1 删除EOM标志 在全部语音录放结束时，给出EOM标志A2/M2 未用 当工作模式 操作时，此端应接低电平A3/M3 循环放音 从0地址开始连续重复放音A4/M4 连续寻址 可录放连续的多段信息A5/M5 CE电平触发 允许信号中止A6/M6 按钮控制 简化器件接口分段录放音2500系列最多可分为600段，只要在分段录/放音操作前(不少于300纳秒)，给地址A0A9赋值，录音及放音功能均从设定的起始地址开始，录音结束由停止键操作决定，芯片内部自动在该段的结束位置插入结束标志（EOM）；而放音时芯片遇到EOM标志即自动停止放音。2500系列地址空间是这样分配的：地址0599作为分段用(见下表)，地址600767未使用，地址7681023为工作模式选择。表2.4 2560/75/90系列地址空间分配十进制二进制信息时间(秒)A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0256025752590000000000000005000001100105.06.257.50100000110010010.012.5015.00250001111101025.031.2537.50300010010110030.037.5045.00400011001000040.050.0060.00500011111010050.062.5075.00599100101011159.974.8789.85表2.5 ISD2590地址功能表地址状态功能状态DIP开关12345678910（ON=0，OFF=1）地址位A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9（1为高电平，0为低电平，*为高或低电平）地址模式0000000000一段式最长60秒录放音，从首地址开始。1000000000以十位二进制表示地址，每个地址代表100毫秒。0000000010一段从A6地址开始的12秒录放音。*0只要A8、A9有一位是0，就处于地址模式。操作模式0001000011循环放音操作，按住CE键不放循环放音第一段。0000100011按顺序连续分段录放音，录音时压住CE键不放，放音时每触发一次CE键即放音一段，按PD键复位。每段语音长度不限。按钮模式00000010112.2.2 HA16830F芯片简介HA16830F是日立公司生产的一种用锁相环对450Hz忙音进行检测并用整流波对话音进行检测的专用集成电路。它能提供应答电话机终端检测功能，其典型工作电源电压为5V，电源电压适用范围在4566V之间，工作温度在2070。该集成电路具有以下特点：集成了全部终端检测功能；提供有可由外部附加器件调整的宽捕捉范围；话音控制的传输检测电平可由外部附加电阻进行调节；带有两级滤波放大器便于调节频率特性；音控传输检测电路由具有滞后功能的比较器、滤波放大器、音控传输放大器组成，可对0.33.4kHz范围内的话音进行检测。管脚功能及数据HA16830F采用DIP20封装，管脚排列及内部结构如图2.7所示，其管脚名称和功能如表2.8所列。图2.6 HA16830F集成块的内电路方框图表2.7 HA16830F集成电路的管脚功能及数据引脚符号功能直流偏压（V）典型输入输出阻抗（）1FIL1-OUT滤波器1输出2.5202FIL1-IN滤波器1输入2.530M（最小）3VREF基准2.5204FIL2-OUT滤波器2输入2.55FIL2-IN滤波器2输出2.5206VOX-DET音控传输检测7COM-ADJ比较器电平调整30K8VOX-OUT音控传输输出ON 10 OFF 10K9VCC电源5.010NC空脚-11NC空脚-12GND地013BT-OUT忙音输出ON 10 OFF 10K14DET2-OUT相位检测2输出3.9K15VCO1压控振荡频率调整16VCO2压控振荡频率调整100K17DET1-OUT相位检测1输出10K18DET-IN相位检测输入2.12.5K19AMP-OUT放大器输出2.52020AMP-IN放大器输入2.5200K2.2.3 74LS14芯片简介 图2.8 74LS14管脚74LS14 是一个6反向器，引脚定义如上图：A端为输入端，Y端为输出端，一片芯片一共6路，即1，3，5，9，11，13 为输入端；2，4，6，8，10，12 为输出端，输出结果与输入结果反向。即如果输入端为高电平，那么输出为低电平。 如果输入低电平，输出为高电平。74LS14输入是施密特输入（有滞回特性）。74LS14一般用于某些信号的整形或者异受干扰/关键信号的信号缓冲等。2.2.4 MT8870双音多频接收芯片简介图2.9 MT8870的引脚排列MT8870是双音多频接收芯片，可用来完成DTMF信号的接收、分离和译码；能输出由相应16和DTMF频率组合4位并行二进制码。MT8870的引脚排列如图2所示。各主要引脚功能如下： IN+、IN-：运放同相、反相输入端，连接前手段微分放大器；GS:增益选择，前端微分放大器的输出，用于连接反馈电阻；FB：运放输出端； VREF：基准电压输出端； OSC1、OSC0：振荡器输入、输出端，外接3.58MHz的标准晶体； TOE：数据输出允许端。为“1”时允许数据输出；为“0”时禁止数据输出； Q1Q4：16种DTMF信号所对应的4位二进制并行码数据输出端该4个引脚的状态取决于输入端所接收到的双音频信号的频率组合。也就是取决于对方按压的是哪一个号码键，其对应关系见表2.10所示；表2.10 按键与Q1Q4输出DV：延迟控制输出，当一组有效的双音频信号被接收时输出“1”；否则输出“0”； ECO：初始控制输出端。若电路检测出可识别的单音对，则此端变成高电平，若无输入连续失真，则ECO返回低电平； StD：延迟控制输出。当接收到的音频信号已寄存，并且输出寄存器关系后，出现一个逻辑高电平，当St/Gt管脚的电压低于VTSt时，返回一个逻辑低电平，每当该芯片接收到一对有效的双音频信号时，该脚就变为高电平1，接收的双音频信号消失后，该脚即刻变为低电平0。因此单片机通过判断该脚的状态，来确定线路上的信号音是否为有效的双音频拨号音；St/Gt:控制输入/保护时序输出（双向）。如果在St检测到高于VTST的电压，电路会寄存检测到的音频信号，并更新输出寄存器。如果检测到低于VTST的电压，电路将允许接受新的音频信号。GT输出用来复位外部控制时间常数，它的状态与ECO和ST的电压函数关系;CI：时间监控输出端。应用电路图2.11 MT8870应用电路图2.11中右下角的方框内是生产厂家推荐的外围元件参数，该参数除了晶体必须使用3.58MHz或者更精确的3.579545MHz的标准晶体以外，其他的元件允许误差可以放得很宽，比如R1推荐使用102K的，我们选用100K左右的就行了，R2要求使用71.5K的，我们选用75K左右的就可以了，当然选100K的也是可以工作的。特点：（1）MT8870是CMOS大规模集成电路功耗低（52mW），并且将发送和接收电路集成在一个芯片内，所以集成度高。 （2）可编程控制，容易与微机接口。发送部分采用开关电容式D/A变换器，因此DTMF信号失真小，频率精度高，片内计数器对双音频模式的占空时间进行精确定时。（3）RSO为寄存器选择输入端；2为时钟输入端，与R/W配合完成读写数据；IRQ/CP为中断请求信号输出端，OC输出电路，或者在CP模式时，输出方波，标志已收到DTMF信令编解码及各种公式模式选择。（4）具有多种工作模式，所以功能很强。三 主要电路分析2.3.1振铃检测电路铃流检测电路的作用就是检测电话线上的铃流信号，以便于为单片机提供电话铃响的次数。铃流检测电路由C1、R1、D、4N25、R2组成，由于电容器C1不能通过直流电压，因此在待机状态下收铃电路没有电流通过。当电话线路上没有振铃信号时，电话线路由电话交换机提供大约48V的直流电压。当电话振铃信号到来时，电话交换机发出的约25Hz、90V的交流信号，经全桥Bridge1极性校正后，使用高压稳压二极管进行降压，然后输入至光耦4N35的输入端。当光敏三极管接受LED照射时，集电极和发射极立即导通，此时2点电压降为0V。在交流电的两个半周中，其中有一个半周经过二极管D导通，另一个半周通过IC5内部的LED导通。由此可见，2点的脉冲是随着铃流信号的出现而出现的，因此只要检测到2点有低电平脉冲出现，就说明线路上有铃流信号了，而且2点在单位时间内出现的脉冲个数就代表了振铃时间的长短，因此通过累加A点的脉冲个数就可以判断出振铃时间的长短和铃响次数的多少。输出的脉冲波信号再经放大、整形后送至AT89C51的T0（计数器）端，CPU对振铃信号计数，完成整个振铃检测计数的过程。桥堆的作用：(1)将不确定的线路供电正负变为固定的正负输出；(2)将交流的振铃信号变换为脉动直流以供检测。由于语音信号和双音频信号电压远低于振铃信号电压，因此该电路不会引起误判。另外图中的RZ是一个脉冲高压吸收电阻，该电阻直接连接在电话线的入口处，平时该电阻是不导通的，阻值为无穷大，因此对电路没有任何影响，但是一旦线路上因雷电等因素出现瞬间的脉冲高压时，此时RZ立即导通，并出现永久性短路，将电话线路两端给短接起来，避免该试验板上的其他元件遭受雷击等高压脉冲影响，对电路板起到了很好的保护作用。图2.12 振铃检测电路2.3.2 忙音检测电路通话中一方挂机后，交换机会向另一方发送忙音信号。电话远程模块必须具备的一个功能就是在查询者挂机后，检测出忙音，自动挂机。忙音检测电路由滤波放大器、相位检测器1、相位检测器2、压控振荡器和比较器组成，可对450Hz回铃音、忙音、空号音等信号音进行检测。回铃音和忙音、线路错误音等电话进程音是载波为450Hz的信号，各种信号的不同只是调制的周期、占空比不同；所在这些信号的检测主要是检测450Hz信号的周期与占空比。该电路用来对电话线路输入的信号进行滤波放大、音控传输，以确定话音的有无。其中，HA16830F内部滤波放大器可对电话线上输入的信号进行滤波，话音信号由脚2输入，经由FIL1（高通滤波）和FIL2（低通滤波）组成的带通滤波器后从脚5输出。该带通滤波器的上下限频率由下式决定：HA16830F内部带通滤波器的上限频率为2.12KHZ，下限频率为309Hz，锁相环电路压控振荡器的自由振荡频率可由R6、C9调整。按图所示元件可计算出其上限频率为2.12kHz、下限频率为309Hz。信号经带通滤波器输入到HA16830F的内部比较器，并由比较器确定语音信号的翻转电平。比较器的比较电平可以用7脚连接的电阻VR1来调节。当VR1的值增大时，比较器将在比较高的输入电平下翻转。第8脚输出电平的高低可用来确认话音是否输入到了单片机中。该电路用于把程控交换机送来的40Hz信号经带通滤波后放大，而后经锁相环检测并从比较器的13脚输出。其中放大器1的增益用R7和R8来调节，锁相环电路中的压控振荡器的自由振荡频率可由外部的电阻R6和C9进行调整，这些器件在数值上稍有变化均可使自由振荡频率发生变化，而且也会使锁相环的捕捉范围发生改变，因此必须采用高精度的电阻和电容。锁相环的带宽特性将随着外部C10数值的变化而变化，C10数值太小或太大均可能出现不锁定或带宽特性变坏。锁相环的锁定时间和保持时间将随着外部电容C8的数值而改变。通常C8应大于0.22F，因为在0.22F以下锁相环将不锁定。 图2.13 忙音检测电路2.3.3 消侧音电路 原始话音通过送话器把声音信号转化为电信号，经通信线路一路传送到对方，一路回传到本方受话器，使讲话人能听到自己的声音，这就是侧音。侧音的存在是不利的。较大时能引起啸叫振鸣，影响通话的进行。消除侧音的电路，称为消侧音电路或消侧音网络。同时挂机依据的是忙音检测结果，而语音中包含了忙音450Hz这个频率，所以在线路上声音比较大时，有可能影响忙音检测的进程，使得电路误挂机。消侧音电路可以减少在放音过程中系统的误动作，提高系统的可靠性和稳定性。消侧音的原理是通过桥式电路或补偿电路使本地声音信号反相一部分加到受话器上，以抵消掉部分本地的声音。 图2.14消侧音电路原理图上图为消侧音网络和匹配网络：由于语音信号通过接口电路输送至市话线的过程中，还有一部分信号会分流至听筒，造成回音同时降低了信号输出电平。消侧音（Sidetone）网络的作用是消除这部分信号，使听筒接收的信号清晰无回音。电路中采取的使阻容电桥式消侧音电路，将发送电路和接收电路分别接在电桥的两个对角线上。从电桥平衡原理可知，发送输出的信号在接电路中为零，所以接收器中不会有侧音。其电路图见下图2.17。图2.15消侧音接口电路2.3.4 电话自动摘机和挂机电路如图2.16所示，J1为电话线进线插座，J2为该装置所并联的电话机插座，R1为保险电阻，D1、D2、D3、D4为极性保护电路，D1至D4将线路上极性不确定的电压转换成极性固定的电压，保证无论电话线的正负极如何连接，都能使进入开关管V1发射极的一端始终是正电压。V1是电子开关，该开关的“通”与“断”受单片机P3.7口控制。当振铃检测计数达到设定次数时，单片机P3.7输出高电平，V2和V1相继导通，电话线路上的48V电压通过V1后加在R5两端，电话线上有了电流通过，此时处于摘机状态；当P3.7为低电平0时，P3.7相当于对地短路，这样三极管V2由于没有基极偏置电压因此不能导通，即V2的集电极没有电流通过，相当于开路，由于V2的集电极是通过电阻R4和V1基极连接的，当V2集电极没有电流时，V1的基极也就没有偏置电压和电流，因此V1也不会导通，此时的V1也处于开路状态。V2和V1都不导通，电话线上没有电流通过，此时处于挂机状态。在摘机状态，由电话机房送出的48V供电电压大部分由电话线的线路电阻衰减，在R5两端产生的电压降大约在5V至15V之间。 以上的论述可以简单的归结为：当单片机P1.4口为高电平时，V1导通；当单片机的P3.7口为低电平0时，V1不导通，因此V1就好像一个受P3.7口控制的开关一样。实际上V1就是一个电子开关，该开关的导通与否受到单片机3.7口的控制。图2.16电话自动摘机和挂机电路2.3.5 语音信号录放电路设计电话远程控制系统利用语音提示电路实现用户和系统的交流。语音提示电路预先存储若干段系统提示音，AT89C51中央处理单元电路判断用户发送的DTMF信号后，对语音提示电路进行寻址，播放相应的提示音，从而向用户反馈信息提示下一步该如何操作。图2.17 语音信号提示电路在图2.17所示的电路中，标有字母P1.1, P1.2, P1.3 ,P1.4的部位,这4条线就是确定录音分段用的地址线，该部位是用来对语音芯片的录音地址进行编程；SP+管脚线是ISD2590的语音输出线，由于从ISD2590出来的音频信号十分微弱，因此需要进行功率放大。标有P1.7的那一条线是和话筒MIC连接的，由于从电话线出来的信号也需要送入ISD2590进行录音，因此需要将这条线引出来，以便于设法耦合到电话线路上去；标有MIC的部位本来只有一个话筒MIC，由于需要将电话线路上送来的声音信号耦合到语音芯片ISD2590中去，因此在MIC的另一端接了一个电容器到地，这样从电话线进来的声音信号就能够在话筒MIC两端产生电压降，从而将电话线路上的声音信号耦合到ISD2590的输入端即第17、18脚了。标有P1.0的部位是和录、放音按钮相连的，由于远程控制录音和放音时需要由单片机来控制，因此也要和单片机相连，以便于实现通过电话线在远方进行录音操作和放音操作；2.3.6 密码保护电路图2.18密码保护电路掉电存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前用户设定的信息。AT24C02是ATMEL公司的2KB字节的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10Ua(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8脚的DIP封装，使用方便。 图中R5、R6是上拉电阻，其作用是减少AT24C02的静态功耗，由于AT24C02的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线SCL（移位脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机传送数据。每当设定一次密码，系统就自动调用存储程序，将密码信息保存在芯片内；当系统重新上电的时候，自动调用读存储器程序，将存储器内的密码信息，读到缓存单元中，供主程序使用。2.3.7 DTMF解码模块电路图2.19 M8870解码电路DTMF解码电路的主要作用是接收从电话线上传来的双音多频信号并将其转换成二进制编码，然后输至单片机进行数据处理，进而实现控制功能。双音多频解码电路如图2.19所示。本系统采用常用的双音多频解码芯片MT8870，该芯片外围电路简单、功耗小、抗干扰能力强。由电话线送进来的双音多频(DTMF)信号经电容隔直后送到入MT8870，由MT8870内部放大后送入两级滤波器，第一级为拨号音滤波器，滤除350Hz和440Hz的信号，防止拨号音干扰电路正确解码，然后将信号送人高频群和低频群信号滤波器，取出高频音和低频音，送入数字计数电路解调出高频音和低频音的频率，当检测到正确的高频音和低频音信号后，解调出对应按键正确的BCD数据并将解调值锁存，置STD信号为高，输入到单片机中，单片机将TOE置高并通过Q1Q4引脚读入指令代码。CPU从P1口读入数据，去掉高四位后将数据保存于内部R7寄存器单元，并对读入的数值进行判断，从而得到远程控制者的输入命令。图2.19中，远程用户通过电话按键发送的DTMF信号，经耦合电容的隔直、滤波后，DTMF信号输入点与图2.16中三极管V1集电极TP1相连接。当V1导通时，从电话线路上送来的双音频信号音经过V1后进入图2.19的输入点，由MT8870接收并进行硬件译码，经过MT8870内部放大处理以后，从数据输出端Q1、Q2、Q3、Q4输出解码后的状态数据。该数据输出端与单片机的P3.0、P3.1、P3.6、P3.7分别相连，MT8870接收到有效的DTMF信号并解出正确的BCD数据时，会使DV端置高电平，通知CPU取走数据。通过单片机进行数据采集、判断和处理。另外，从MT8870的DV出来的状态信号进入单片机的P3.5端口，通知单片机读取数据。2.2.8 语音放大电路语音放大电路（本系统采用差分驱动放大器）是对语音输出信号进行放大处理，以达到输出信号的要求，使用功率放大器（图2.20）来驱动扬声器，通过放大滤波可以使扬声器发出清晰而且响亮的语音信号。 图2.20 语音放大电路音频放大电路的作用是放大语音芯片输出的语音信号。由集成块LM386完成，LM386为8脚封装（详见附注三）功放芯片，该芯片使用非常简单，只需要按照如图所示的电路连接即可，下面对LM386功放电路予以简单介绍。电路图如图2.20 所示。从语音芯片ISD2590输出端14脚输出的语音信号经C1送给音量调整电位器R1进行音量调整，从R1的中心抽头提取出音量调整以后的声音信号送给IC4的第3脚，从3脚进入IC4进行功率放大，经IC4放大以后从第5脚输出，从5脚输出的信号又分为3个支路：第一个支路经C3耦合给外接监听喇叭，当外接喇叭不使用时，由R3充当功放负载；第二路经C2和R2入地，由于C2的容量和R2的阻值选的都很小，因此可以滤除掉叠加在语音信号中的高频哨叫声，而对频率相对较低的话音信号衰减很弱，起到了静噪效果；第三路经C3以后耦合到图2.16中三极管V1的集电极，以便于在V1导通时将语音信号耦合到电话线路上，以便让操作者听到提示音。2.2.9 电源电路电源电路的作用是提供稳定的+5V直流工作电压，供系统工作，电源电路如图2.21所示。变压器次级线圈输出9V交流电压，再经过全桥Q1进行全波整流，输出的脉动直流电压经过电容C1、C2滤波，从7805的第3脚输出稳定的5V直流电压，该5V电压再经过C3、C4进一步滤波后，输出更加平滑、稳定的直流电压。图2.21 电源电路7805型稳压器输入、输出端电压差通常取3V7V之间比较合适，如果输入、输出电压差过大，当电源电流较大时容易发热，因此使用时最好加装散热片。C1、C3的作用是滤除掉线路上的高频脉冲干扰，由于电解电容对高频电脉冲滤波效果较差，因此在电解电容C2、C4两端各并联了一个0.1uF的瓷片电容，瓷片电容的高频滤波性能要比电解电容好得多，因此可弥补电解电容高频滤波较差的不足。发光二极管LED为电源指示灯， R1为LED的限流电阻，该电阻的阻值通常取几百欧姆1K之间，该限流电阻的阻值取的越大，LED亮度越小，反之，限流电阻越小，LED亮度越高，对于高亮度的发光二极管，有时限流电阻的阻值可以取2K以上的。电源指示灯要用绿色的，这是行业标准，除了电源指示灯以外，该板剩余的所有LED全部用红色的，以达到醒目的效果。在电源+5V的输出端还串接了一个30欧姆的保险电阻R2,该电阻由于阻值很小，正常工作时两端的电压降极小，不会影响电路的正常工作；但是在业余调试、试验的时候，如果出现负载短路的意外发生，尤其是板子上出现电源短路的情况时，此时该电阻就能起到限制输出电流，保护电源及负载元件的作用。第 三 章软件控制流程图3.1 软件控制流程软件首先对所用到的寄存器和存储器进行初始化，然后进入节电模式。系统一直监测线路信号，在7次振铃后接通电路。如果有振铃信号，则通过中断方式进行响应。振铃7次后接通电话；对于异常情况，如振铃只响过一次对方就已经挂机，则不响应。振铃检测电路检测铃流信号，如果无人接听电话，振铃次数少于7次，对程控电话的使用不造成影响，当振铃次数达到7次后(次数可以通过软件任意设定)，启动摘机电路。单片机接收到摘机信号后，启动语音提示电路发出提示音询问是否进入语音录音模式。提示音通过8电阻耦合到电话线路上后，就可以进行DTMF信号的通信。按“1#”键，语音芯片进入录音模式状态，按“2#”键，查看录音，按“3#”,修改密码准备系统检测电话线上的DTMF码；同时检测线路否有忙音信号，判断对方是否已挂机，若对方挂机则本地也挂机。在挂机后系统返回初始等待状态。语音提示操作者输入密码或是留言(系统支持在线修改密码)。输入的密码经DTMF接收，转换成二进制数并与事先存储在单片机中的密码比较，如果主叫方三次密码输入错误，则通知电话查询模块主动挂机；如果密码相符则语音提示选择控制通道。主叫方在接通电话以后长时间没有输入需要查询的记录时间，电路也会主动挂机(时间可由软件设定)。图3.2 键盘操作流程3.1 振铃检测程序中断处理程序中首先将中断屏蔽掉（以避免同一次铃流而产生几次中断），计时4s后打开断；如果超过8s仍然没有下一次铃流来触发中断，则清除计数器，跳转到程序开始。累计振铃7次后，关掉中断，避免其他干扰信号打断程序的正常运行。此后进入主程序。为了保证程序的实时性且不丢失数据，主程序为一个主循环。循环中根据输入和标志位来判断是否有DTMF数据需要接收，是否有数据需要发送，是否需要挂机。而数据的接收检测、发送和忙音检测是在定时中断中来做。3.2 忙音检测在忙音时HA16830F的输出是一个0.35s0.05s的方波。此时对方已经挂机，其他的任务已基本不需要占用时间，所以可以采取一种比较严格的检测方法。本文在检测到有忙音信号，即I/O3变低时，开始连续监测，每隔100s检测一次，如果连续100ms中有85ms均为低电平，即检测1000次中至少有850次为低，则认为检测到一次方波的低电平部分，然后延时200ms后再开始检测高电平。在检测到高以后，同样监测100ms，然后再检测低电平。一共检测3个周期，如果检测都通过，即认为收到一个合格的忙音信号，挂机。3.3 DTMF信号解码在检测到有DTMF信号时，即I/O4变为高电平时，设置接收标志位，在主程序中接收数据，并且缓存在RAM中。因为接收到的数据除了密码，还有按键信号。在时钟中断服务程序中仅设置标志位，在主程序中读取。这个接口电路经过实际运行检验，具有电路可靠、使用灵活、成本低等特点。 MF信号时，MT8870可以将其解码得出四位二进制代码，同时产生一个STB信号，用作与其它控制芯片连接。 为了保证程序的实时性且不丢失数据，主程序为一个主循环。循环中根据输入和标志位来判断是否有DTMF数据需要接收，是否有数据需要发送，是否需要挂机。而数据的接收检测、发送和忙音检测是在定时中断中来做。第四章4.1 整体调试整体调试所使用的测试仪器仪表和工具：1、IBM-PC/XT兼容机一台，主频：50Hz，有软驱和25针串行接口；2、ME-5103单片机仿真机一个；3、MF116万用表一个；4、5V稳压电源一个；5、SR8双踪示波器； 6、Manley In-Circuit Emulator Debugger(MBUG)开发软件；本装置的调试主要分为硬件调试、软件调试和联机调试等三大部分。经过初步的分析设计后，在制作硬件电路的同时，调试也在穿插进行。这样有利于问题的分析和解决，不会造成问题的积累，而且不会因为一个小问题而进行整体电路的检查，从而可以节约大量的调试时间。软件编程中，我是首先完成单元功能模块的调试，然后进行系统调试，整体上与硬件调试的方法差不多。联机调试是最重要的一部分，同时也是本装置成功的关键。有许多新问题都不是很容易解决的。4.2 调试的步骤4.2.1 5V稳压电源本装置使用单5V稳压电源供电，要求交流成分小。经过示波器测量5V稳压电源输出端，其交流部分电压的峰-峰值为6mV，符合本装置的电源要求，稳压电源调试完毕。4.2.2 振铃音检测将本装置的电话线两端并联在电话机两端，摘机拨打“190”，然后挂机，市交换机会回送连续的测试振铃音。经过测量，这种测试振铃音和正常的振铃信号的频率、振幅等特性都一样，只是正常的振铃信号是1秒通4秒断，而这种测试振铃音是连续的。当送测试振铃音时，用万用表的直流档测量光电耦合器4N25的输出端，有明显的电压，这说明可以形成中断响应信号。因为单片机T0所响应的外部中断信号是低电平有效，所以在光耦输出端接了一个开关三极管T1控制指示灯，在三极管的输出端接了三个反向器。经过三极管T1的开关作用和三个反向器的反向作用，输出应该为低电平。但是在测量反向器输出端时发现：振铃指示灯亮，但反向器输出端为高电平。说明振铃信号可以通过三极管，但无法通过反向器。分析原因可能是反向器74LS04坏了，换之，再测，还是老问题。经过细心测量三极管的发射极电压发现：有振铃时Ve=1.1V，这时反向器74LS04认为是低电平，当无振铃脉冲信号时，还是认为是低电平，所以振铃信号无法通