电话自动录音系统的设计Word下载.docx
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附录一原理图·
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摘要
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，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设计目的和要求
1.1设计目的
通过设计一个电话自动录音系统,时期能在用户不在时及时收录来电留言,以方便工作生活。
通过这次设计与专业知识相联系，提高对专业的了解与掌握。
1.2设计要求
本设计要求实现一个能电话自动录音系统。
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。
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。
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
2.1.1ISD2590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1～600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。
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1～600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A0～A9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。
IS 3.4 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
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
1K
R2、R3
10K
R4
5.1K
R5
470K
C1
电容
220u
C2、C3、C4、C7、C8
0.1u
C5
4.7u
C6
22u
LED
发光二极管
S1
开关
3
MIC
驻极体话筒
电压电流参考录音机
U1
语音芯片
ISD2590
_U_/mA'
E'
x
~0
3.4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300Hz～3400Hz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（A9～A6），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（ANAIN）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：
0～9、*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。
3.5.3ON\OFF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。
3.5.4RECORD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A0～A5都接地，将A6～A9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×
26=9.6s）。
利用单片机的T0中断定时器从ISD的初始地址（即A6～A9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。
3.5.5READY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。
3.5.6PLAY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
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；
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。
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《程控交换原理》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。
通过设计也加深了我对通信领域内的一些前沿知识的了解与认识，体会到了专业的深远，加强了我对本专业的求知欲。
在设计的过程和设计说明书的撰写过程中，高焕兵老师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！
在我的学习过程中，其他老师和同学也给了我耐心的指导和帮助。
我在此对各位老师表示诚挚的感谢！
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