MCS51单片机控制的电话录音系统设计.docx

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MCS51单片机控制的电话录音系统设计

毕业设计

题目MCS-51单片机控制的电话录音系统

学院

专业

班级

学生

学号

指导教师

二〇一三年五月十五日

摘要

本设计采用MCS系列单片机控制专用语音芯片T6668，通过一系列的外围电路，并与普通的电话机连用，组成一套电话语音录-放系统，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，摘机后将留言（存在DRAM中）以及固化留言（存在EPROM中），发给对方。

最后开始录入对方语音，直至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。

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。

本系统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。

本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程图，此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；语音芯片T6668；电话录音系统；数字化录音

ABSTRACT

ThisdesignusesMCSSeriesMicrocontrollerdedicatedvoicechipT6668,throughaseriesofexternalcircuitandusedinconjunctionwiththeordinarytelephone,atelephonevoicerecordingform-putthesystemtorealizethefunctionofrecordingtelephone,thatsystempoweraftercandetectincomingphonelineringing（ringing）.Oncedetected,thesimulationofringingwillpickup,pickupafterthemessage（inthepresenceDRAM）,andcuringamessage（inthepresenceEPROM）,toyourpartner.Finally,startrecordingtheothervoice,untilthedetectioncircuittoeachotherafterthebusytonehangup.Homeownermaybeputkeysontheothersidetosendoutamessage.Therecordingsystemasakindofcomputeraccessoriestoincreasetheirfunction,andthusgreatlyreducethepriceofrecordingsystem,andcangreatlyreducetheexistingrecordingsysteminstallation,commissioningmoredifficult.Thesystempresentsadigitizedanalogvoicesignalrecordingmethods,andappliedtotelephonerecordingsystem.Automatictelephonerecordingsystemhasarecordingforalongtime,goodsoundquality,stronganti-interference,andeaseofuse.Thisdesignintroducessinglechipmicroprocessortoautomaticallyrecordthetelephonesystemhardwareblockdiagramisgivenandtheprogramflowgraph,thephoneautomaticallyrecordingsystemespeciallysuitableforfamilyandoffices.

Keywords：

SCM；VoicechipT6668；Telephonerecordingsystem；Digitalrecording

目录

摘要……………………………………………………..…….….………….

ABSTRACT……………………………………….……………………..…………….

1前言........................……….…………………………………………….….……………..1

1.1电话录音系统的概况................................................………….………….………..1

1.2设计原理与要求................................……….......…………….………….………..3

2硬件设计…………........................……..….………………………….…..….………….4

2.1单片机……………………………………………………………………………..4

2.1.1单片机概述…………………………………………………….………………..4

2.1.28031单片机的硬件结构……………………………………….………………..5

2.1.38031单片机的引脚说明……………………………………….………………..6

2.2T6668语音芯片…..…………………………….………………...………………..8

2.2.1T6668芯片的特点...………………………….…………………………...8

2.2.2T6668的封装和引脚功能…………………….…………………………...8

2.2.3T6668的内部寄存器…………………….…………………..…………….10

2.2.4T6668的工作方式…………………….…………………..…………….....11

3外围电路设计……………………………………………..………...………………….12

3.1电源电路…………………………………………...………...………………….12

3.2极性转换电路……………………………………...………...………………….12

3.3铃流检测电路……………………………………...………...………………….13

3.4模拟摘机电路……………………………………...………...………………….14

3.5忙音检测电路……………………………………...………...………………….15

4软件设计……………………………………...……………………...…………………17

4.1系统主程序设计……………………………………...……...………………….17

4.2铃流检测程序设计…………………………………...……...………………….18

4.3留言录入和发送程序设计…………………………...……...………………….19

4.4忙音检测程序设计…………………………………...……...………………….20

4.5录音流程图…………………………………...……………...………………….21

4.6放音流程图…………………………………………...……...………………….22

5结论......................……….………….……………………..….……...…..….………...23

参考文献......................…………….…………………..….…..……………….………….24

致谢......................………………….……………………..…….…………...…………….25

附录......................…………………..……....…...…...…...…………………….………26

1前言

1.1电话录音系统的概况

21世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。

自从1876年，AlexanderGrahamBell（贝尔）发明电话以来，世界各国的电话网络发展非常迅速。

进十年来，中国的固定电话业务呈现出举世瞩目的快速增长。

1999年8月局用电话交换机总容量突破1亿门，网络规模跃居世界第二位，2009年7月固定电话用户总数突破4亿户。

现代电话网络是由交换机和电话传输线共同组成，它的性能已经有了很大的进展，而且可靠性非常高[1]。

随着生活水平的迅速提高，人们对电话机的质与量要求越来越高。

老式电话机正逐渐由集成电路或单片机等构成，高性能/价格比的按键式电话所取代。

应程控电话交换机的需要，双音频电子电话机成为正在迅速发展的新型电话机。

它可以大大缩短拨号时间，提高交换机设备利用率。

最初问世的双音频电话机，与普通使用的号盘式电话机相比较，主要区别在于用双音频（高低频率组）选号代替断续脉冲选号，它的音频振荡回路用LC构成，通话电路方面没有明显区别。

随着半导体集成电路技术及生产制造工艺的发展完善。

双音频电话机已经采用了专用集成电路。

音频振荡回路比LC回路要优越得多它具有音频准确，电平稳定，失真小的特点，几乎可以做到无需调整。

同时随着电子技术特别是数字技术的迅猛发展，电脑自动应答、数字点歌、自动音频服务、自动应答录音电话等各种自动答录系统在越来越多的场合发挥着重要的作用。

这些技术极大地方便了人们的工作和生活，提高了效率。

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。

电话录音系统可广泛的应用于商业电话、电力调度、热线服务电话、关键岗位电话、金融证券、投诉电话录音、传呼台录音、公安报警录音、安全部门的监听电话，宾馆酒店、学校、医院、报警、航空、铁路、交通运输调度录音及各行业的生产调度录音。

电话录音系统安装简单、成熟稳定、功能完善、维护量极小，可以使您用得省心、放心。

一、电话录音系统的作用

在商务服务领域，各行业都建立了客户服务中心代替传统的柜台业务，通过电话录音系统，可记录业务代表的服务质量，并依据此对其进行监督和考核，以提高企业的声誉；对公司员工的商务通话进行录音，防止员工溜单，是近年电话录音系统最常见的另类使用法。

在政府安全部门对一些重点监控对象的往来通信进行录音和实时监听，以及对某些重要指令实施录音，公安、消防、救护等公共事业部门的接处警状况，都离不开电话录音系统。

在生产指挥、机场管制、发射基地，电话录音系统可真实地记录调度指令的发布者所发布的指令的具体内容，以及指令执行者的执行情况。

以备事后有据可查，可见电话录音系统的作用不可小觑。

二、电话录音系统的种类

电话录音系统的发展走过了从模拟到数字的历程，总结起来有以下几类：

1、录音电话类

录音电话类又分早期的磁带录音系统和后期的数码录音系统。

这种录音系统的优点是方便、快捷、操作简单、价格便宜。

但缺点又显而易见，记录的录音时间短，存放不易，查询不便，只适合商务部门的简单录音，不适合企业或政府部门、公共事业部门的电话录音要求。

2、数字录音仪类

数字录音仪类主要分一体式录音仪和USB录音电话盒。

这种录音系统除具备上述录音电话类的录音系统的方便、快捷、操作简单、价格便宜等优点外，录音时间也大大地加强了。

缺点是可靠性不高；可满足一般录音部门的要求。

3、数字录音卡类

数字录音卡类电话录音系统自上世纪九十年代问世以来，已被广泛地用于企事业重要部门的电话录音，由于其高稳定性、高可靠性，已成为目前录音系统市场的主流产品。

他的优点除高稳定性、高可靠性外，记录时间长、存储可靠、查询方便、保密性强等特点是其它类录音系统无可比拟的。

缺点是需配备微机，价格较贵。

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。

1.2设计原理与要求

本设计采用8031单片机控制语音芯片T6668来构成电话录音系统，通过一系列的外围电路，并与普通的电话机连用，组成一套电话语音录-放系统，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，摘机后将留言（存在DRAM中）以及固化留言（存在EPROM中），发给对方。

最后开始录入对方语音，直至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。

此类单片机控制的电话录音系统，具有体积小、功耗底等优点，可广泛的应用于商业电话录音，电力调度录音，热线服务电话录音，投诉电话录音，关键岗位电话录音，传呼台录音，金融证券录音，公安报警录音,安全部门的监听电话，航空、铁路、交通运输调度录音及各行业的生产调度录音。

使得我们大大节省了人力，提高了工作效率。

多线路电话录音系统也广泛应用在电力、交通、石油等行业的指挥调度部门，机场、港口、保险、公安、安全、司法、军事等要害部门，为及时查询和发现事故原因以及提供准确可靠的原始录音记录，发挥了巨大作用。

设计要求及主要技术指标

（1）话路信号检测及控制电路

话路信号检测电路检测电路和忙音，当检测到铃流并确定为来电呼叫时，模拟摘机。

通过电话线路放送主人留言，随后进行录音，当检测到忙音时模拟挂机。

（2）留言录入和语音放大电路

留言录入有两种途径：

一、主人通过话筒将语音送入T6668进行A/D转换，然后存入DRMA中作为主人留言；二、当铃流检测通过并完成模拟摘机后，将对方的语音信号送入T6668进行A/D转换后存入DRAM中。

存放的语音数字信号经T6668进行A/D转换后，有两条输出途径：

一、放大后送入扬声器，播放对方的留言；二、放大后送电话网，发给对方。

（3）相关外文翻译资料一份（译文字数不少于2000汉字）；

（4）毕业设计方案1份，且符合毕业设计规范；

（5）电路原理图，接线图，PCB图等图纸一套；

（6）设计说明书1份（不少于1.5万字），查阅文献15篇以上，外文文献2篇以上。

2硬件设计

2.1单片机

2.1.1单片机概述

单片机的全称是单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）。

为了使用方便，它把组成计算机的主要功能部件：

中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM、EPROM、E2PROM或FLASH）、定时/计数器和各种输入/输出接口电路等都集成在一块半导体芯片上，构成了一个完整的计算机系统。

与通用的计算机不同，单片机的指令功能是按照工业控制的要求设计，因此它又被称为微控制器（Microcontroller）。

MCS-51系列单片机是美国Intel公司于1980年推出的一种8位单片机系列。

该系列的基本型产品是8051、8031和8751。

这3种产品之间的区别只是在片内程序存储器方面。

8051的片内程序存储器（ROM）是掩膜型的，即在制造芯片时已将应用程序固化进去；8031片内没有程序存储器；8751内部包含有用作程序存储器的4KB的EPROM。

由于8051的编程需要制造商的支持，8751的价格昂贵，因此8031获得了更为广泛的使用。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：

中央处理器、存储器和I/O接口电路等。

因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。

MCS-51系列单片机产品有8051，8031，8751，80C51，80C31等型号（前三种为CMOS芯片，后两种为CHMOS芯片）。

它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。

8051内部设有4K字节的掩模ROM程序存储器，8031片内没有程序存储器ROM，而8751是将8051片内的ROM换成EPROM。

由ATMEL公司生产的89C51将EPROM改成了4K的闪速存储器，他们的结构大同小异，下面主要介绍8031单片机的结构

8031是INTEL公司MCS-51系列单片机中最基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。

它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，标准MCS-51单片机的体系结构和指令系统。

8031内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出（I/O）口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路，是一个集成度很高的微型计算机芯片,但8031片内并无程序存储器，需外接ROM。

8031单片机有4个存储器空间，分别用来安排4种不同功用的存储器：

一\内部数据存储器；二\特殊功能寄存器；三\程序存储器；四\外部数据存储器。

内部数据存储器和特殊功能寄存器集成于片内，程序存储器和外部数据存储器则安排在寄存器是统一编址的除外，各存储器均分开编址，并用不完全相同的寻址方式来访问它们。

此外，8031还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。

在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。

掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。

8031有PDIP（40pin）和PLCC（44pin）两种封装形式。

本设计就采用简单且高集成度的8031单片机来控制整个电话录音系统的录音，放音及各个电路模块的有效工作。

2.1.28031单片机的硬件结构

如图2.1所示，为8031单片机的硬件结构图。

MCS-51具有比较大的寻址空间，地址线宽达16条，即外部数据存储器和程序存储器的寻址范围达64kB，这作为单片机控制来说已是比较大的，这同时具备对I/O口的访问能力。

此外，MCS-51采用模块化结构，可方便地增删一个模块就可引脚和指令兼容的新产品，从而容易使产品形成系列化。

由于MCS-51集成了几乎完善的8位中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加、减、乘、除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指令，这给应用提供了极大的便利。

8031是MCS-51系列单片机中的代表产品，它内部集成了功能强大的中央处理器，包含了硬件乘除法器、21个专用控制寄存器、4kB的程序存储器、128字节的数据存储器、4组8位的并行口、两个16位的可编程定时/计数器、一个全双工的串行口以及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。

频率基准源计数器

中断控制并行I/O口串行输入串行输出

图2.18031的内部结构图

2.1.38031单片机的引脚说明

MCS-51系列单片机是美国Intel公司开发的8位单片机，又可以分为多个子系列。

如图2.2所示，是8031单片机的引脚图。

在单片机的40条引脚中有2条专用于主电源的引脚，2条外接晶体的引脚，4条控制或与其它电源复用的引脚，32条输入/输出（I/O）引脚。

图2.28031引脚图

下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。

1、主电源引脚VCC和VSS

VCC——（40脚）接+5V电压；

VSS——（20脚）接地。

2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2

XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。

在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。

当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。

XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。

在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。

采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。

3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP

①RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。

推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与VCC引脚之间连接一个约10μF的电容，以保证可靠地复位。

VCC掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。

当VCC主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（5±0.5V）内，VPD就向内部RAM提供备用电源。

②ALE/PROG（30脚）：

当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。

即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。

然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LS型的TTL输入电路。

对于EPROM单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PROG）。

③PSEN（29脚）：

此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。

在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。

但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。

PSEN同样可以驱动（吸收或输出）8个LS型的TTL输入。

④EA/VPP（引脚）：

当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80C51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执