基于MSP430单片机的电话语音应答系统的设计及实现剖析.docx

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基于MSP430单片机的电话语音应答系统的设计及实现剖析

应用技术

太原科技２００９年第１０期

文章编号：

1006－4877（2009）10－0085－02

TAIYUAN

SCI-TECH

基于MSP430单片机的

电话语音应答系统的设计及实现

李长旭，杨平先

（四川理工学院电子与电信工程系，四川

自贡

643000）

摘提出了基于MSP430单片机的电话自动语音应答系统的设计方案，并对系统进行硬件设计和软件调试。

系统要：

主要由中央控制电路、DTMF音频解码电路、语音提示电路、时钟电路和液晶显示电路等部分组成，具有一定的实用价值。

关键词：

DTMF；自动语音应答；MSP430单片机中图分类号：

TN912.13

文献标志码：

A

显示

语音芯片音频功率放大器

单片机

模拟摘机

双音多频

解码芯片变压器

振铃检测键盘

时钟芯片

随着现代商业市场的发展，企业对服务的细节提出了越来越高的要求。

很多企业尤其是面向大众的服务型企业，在建设自己的服务体系时，设立了客户服务电话。

电话语音自动应答技术的发展使用户自助服务成为通用且流行的服务方法，并被广泛应用于各种领域。

笔者提出了一种基于MSP430单片机的电话语音应答系统的设计方案，它可用清晰的方式引导客户完成各种操作，能够实现查询、咨询、报修、充值、缴费等功能。

E2PROM

图１系统的总体结构框图

２关键器件2.1

系统的核心MSP430F149

本系统所选用的单片机为美国德州仪器公司生产的MSP430F149。

MSP430系列单片机是16位混合信号处理器，具有超低功耗、处理能力强、运行速度快、资源丰富、开发方便等优点[1]。

它集成了大量的功能模块，包括多通道10～14位AD转换器、双路12位DA转换器、比较器、液晶驱动器、电源电压检测、串行口USART、硬件乘法器、看门狗定时器和多16位定时器、8位定时器、DMA控制器、

１系统方案及工作原理1.1

系统方案

基于MSP430单片机的电话语音应答系统的总体结构框图见图1。

该系统主要由核心控制单元

MCUMSP430F149和MT8870DS双音多频译码器、PCF8563时钟芯片、AT24C02低功耗CMOS串行E2PROM、LM386M-1低电压音频功率放大器、PM50语音芯片、4×4键盘、C00511-A液晶显示器

组成。

1.2工作原理

主板上电后，读取存储器中的系统设置，然后

FLASH存储器等。

MSP430的芯片上包括JTAG接

口，因此，通过一个JTAG接口转换器就可以完成仿真调试的功能，节约了开发成本[2]。

根据其中的设置初始化整个系统，调用时钟显示程序，随后系统进入等待状态，判断是否有振铃响。

没有振铃响，继续等待；有振铃响，进入模拟摘机状态，系统通过语音菜单的形式向用户提示服务款项以及对应的操作，用户可通过按键完成所需的功能，挂机后系统返回到初始状态。

2.2DTMF信号接收处理的专用芯片MT8870

双音多频解调是由MT8870来完成的。

MT8870

是DTMF信号接收处理的专用芯片，其功能是将接收到的DTMF信号解码为4位二进制码，由Q1～Q4输出给单片机进行信号处理和操作。

其结构见第86页图2。

收稿日期：

2009－06－14；修回日期：

2009－09－03

李长旭（1984-），男，辽宁沈阳人。

2007年9月就作者简介：

读于四川理工学院，攻读硕士学位。

MT8870的数据输出端Q4～Q1连接到MSP430F149的P2.4～P2.7上，单片机经P2口识别4位代码，电话按键与相应译码的输出相对应。

对

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太原科技

２００９年第１０期

TAIYUANSCI-TECH

VCC

IN+IN-GSVRefINHPWDNOSC1OSC2VSS

123456789

181********3121110

VDDSt/GTEStStDQ4Q3Q2Q1TOE

D14148

8765

P3.0P3.1

C331030.1μF

Y1C27

2

U31

VDDOSC1

2

OSC0CLKOUT3SCL/INT4VSSSDAPCF8563T

图２ＭＴ８８７０引脚结构

于“0”字号码，MT8870输出的8421码并非是“0000”，而是“1010”。

另外“*”

“＃”字号码，

C280.1μF

1—脚为振荡器输入；2—脚为振荡器输出；

3—脚为中断输出（开漏；低电平有效）；4—脚为地；

5—脚为串行数据I/O，接单片机P3.1；6—脚为串行时钟输入，接单片机P3.0；7—脚为时钟输出（开漏）；8—脚为正电源

图３ＰＣＦ８５６３Ｔ管脚配置图

MT8870输出的分别为“1011”和“1100”。

2.3

实时时钟芯片PCF8563

PCF8563是一款低功耗，可编程为时钟输出、

中断输出和低电压检测功能的CMOS芯片，所有地址和数据都通过串行PC总线传输，最高速率可达

400kb/s，内置的字地址寄存器在每次读写结束后

自动为1，主要特点是可提供基于32.768Hz晶振的年、月、日、时、分、秒和世纪标记。

显示、键盘、语音、时钟、双音多频解码等部分[3]。

本系统的主程序流程为：

首先，系统进行初始化，调用日历时钟子程序和显示子程序；然后，系统进入振铃等待状态，当检测到振铃时根据软件设定的振铃呼叫次数，进行检测比较。

当到达设定值时，启动摘机和语音提示，用户通过语音提示进行按键选择，系统则通过对双音频信号的解码，得知哪个按键被按下，然后转入相应的子程序中，从而实现用户需要的不同功能。

键盘采用常见的4×4键盘，操作简单、方便。

键盘触点的闭合或断开瞬间，由于机械触点的弹性作用，会产生短暂的抖动现象。

抖动的时间长短与其机械特性有关，一般约为5~10ms，抖动过程引起电平信号的波动，有可能令CPU误解为多次按键操作，而引起误处理。

消除键盘抖动通常采用软件延时的方法，即在判断有按键按下时，以软件延时的方式给出一段时间间隔，再检测一次键盘状态，如果仍有按键按下，才确认是键闭合，并进行相应的处理工作，否则，按照键抖动处理。

对于键抖动的处理，可以视为无键闭合而返回主程序。

该系统在正常日历时钟显示的同时，实现了自动语音应答的功能，用户按照系统语音提示，通过按键输入完成了自己所选择的服务，系统整体设计达到了预期的效果。

３设计方案的实现3.1

硬件部分

1）电话部分。

电话部分包括振铃检测和模拟

摘机和挂机。

振铃检测电路的工作目的是将电话线上的振铃信号转化成脉冲方波，使单片机适时控制模拟摘机电路工作。

在待机状态下，电话线路上的电压一直保持在52V；当用户呼叫时，电话线路上出现振铃信号，振铃信号为（90±15）V，（25±3）Hz的蜂音，振铃检测电路是以光耦为主构成的。

当电话振铃信号到来时，铃流经过整流桥整流以及滤波后进入光耦输入端，并在输出端输出通时断的脉冲方波信号，送至单片机。

有振铃信号时，振铃信号输出端为低电平，无振铃信号时为高电平，单片机以此判断有无振铃信号及振铃次数。

由于语音信号和双音频信号电压远低于振铃信号电压，该电路不会引起误判。

电话打入并等待默认的振铃次数后，单片机向继电器的开关送出摘机信号，完成摘机。

使用结束后，单片机发送挂机信号，系统进入挂机状态。

2）时钟部分。

PCF8563T的管脚配置图见

图3。

3.2软件设计

根据系统的硬件选择和设计需要，系统的软件

４结束语

为了降低系统功耗，笔者提出的电话语音应答系统设计没有选用成本较低的51系列单片机，而是选择了具有超低功耗特点的MSP430（下转第89页）

编程是在IAREmbeddedWorkbenchforMSP430

V3.10A的环境下，用C语言编写的，包括主程序、

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2）高性能NAS系统。

采用NetStreamer的NAS3150高性能文件服务器作为NAS网关，NAS3150内部运行WindowsStorageServer2003操

作系统，主要用来做数据共享区。

根据具体情况，给每个人分配一定的空间做数据存储和交换。

实现各种数据包括数据库的在线备份与恢复。

３结束语

SAN作为一种新技术，具有速度快和可扩展性

好的优势，但也存在一定的局限性。

为了最大限度地保护投资和实现最大资源的集中共享，SAN＋NAS存储系统是较好的选择。

参考文献：

[1]傅丰.网络存储技术的探讨[J].河南科技学院学报,2005,33

（2:

94-96.[2][3]

叶硕累.存储区域网（SAN的基本结构和应用环境[J].科学论坛,2005（17:

90-91.

孙功星.SAN存储区域网络[M].北京:

机械工业出版社,

3）SAN核心存储交换机系统。

基于该厂的实

际环境，应采用2个IBMH16交换机作为SAN，为关键数据整合及连续访问提供高可用性、可管理性、可伸缩性和高性能。

作为核心存储区域网络，能配合存储量的迅速增长，满足不可预见的应用需求。

4）磁带库备份系统。

由于该厂网络数据量不

大，应采用IBM3581磁带自动加载机作为离线备份设备，并采用BakboneNetVault备份管理软件，

2002.

（责任编辑

梁志刚）

ApplicationofSAN-basedStorageTechnologyinaFactory

ZHANGGuo-jun，ZHANGYu-ping，HOUYang-quan，TIANLi-hong

（TaiyuanProductivityPromotionCenter,Taiyuan030009,China）

Abstract:

ComparingwithNASandSANstoragetechnologies,combiningwithafactory’spractice,wedecidedthedatastoragetechnologyshouldcombinebothSANandNAStechnologies.Alsowedesignedaspecificprogrambasedonthesetechnologies.

Keywords:

storagetechnologies;SAN;NAS

（上接第86页）

系列单片机[4]。

在功耗方面，其处理器功耗（1.8～

北京:

北京航空航天大学出版社,2002.

3.6V，0.1～400μA，250μ/MIPS）和口输入漏电流

（最大50nA）在业界都是最低的，远远低于其他系列产品[5]。

基于MSP430单片机的电话语音应答系统具有实用性强、稳定度高等特点，能够很好地实现日历时钟显示、电话双音频信号接收、译码、自动语音提示和应答、键盘选择等功能。

参考文献：

[1]

胡大可.MSP430系列Flash型超低功耗16位单片机[M].

[2][3][4][5]

沈建华.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用

[M].北京:

清华大学出版社,2004.

王德银.MSP430系列单片机实用C语言程序设计[M].北京:

人民邮电出版社,2005.

祁伟.单片机C51程序设计教程与实验[M].北京:

北京航空航天大学出版社,2006.

胡大可.MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用

[M].北京:

北京航空航天大学出版社,2000.

（责任编辑

梁志刚）

DesignandImplementationofMSP430Microcontroller-basedTelephone

VoiceResponseSystem

LIChang-xu，YANGXian-ping

（ElectronicsandTelecommunicationsEngineeringInstituteofSichuanUniversityofTechnology,Zigong

643000,China）

Abstract:

Inthispaper,wepresentedMSP430-basedautomaticvoiceresponsesystemdesignandsystemhardwaredesignandsoftwaredebugging.Thesystemismainlycomposedofthecentralcontrolcircuit,DTMFaudiodecodercircuit,voicecircuit,clockcircuitandliquidcrystaldisplaycircuit,andsoon.Ithassomepracticalvalue.Keywords:

DTMF;automaticvoiceresponse;MSP430singlechip

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