电话留言机单片机控制系统设计

电话留言机单片机控制系统设计内容摘要：

号发送 8 电路的元件选择 本课题主要研究单片机实现 能 远程电话控 制 的语音留言系统。 系统以单片机AT89C51 作为芯片，再以 ISD4003 作为储放音芯片，加上振铃电路， 4*4 键盘，摘机电路 ，电话筒电路 和双音多频解码集成电路 MT8870 为核心，通过电话线路遥控的远程电话录音系统。 由主近电路和接口电路 2 部分组成。 单片机构成主控部分。 进行主要的信息处理，接收外部操作指令形成各种控制信号，并完成对各种信息的记录；接口电路包括自动摘挂机控制电路、双音频 DTMF 译码、编码电路等。 作为数字录音系统，因价格以及技术成熟程度所以该系统选择了 AT89C51 芯片，使用拥有录音，放音以及储存功 能的 ISD4003 系列芯片。 因电话功能需要，该电路中加如了能响应来电的振铃电路，以及能实现远程操作的双音频解码电路。 系统功能分析 系统的功能包括以下几方面 1． 该系统主要应用于电话留言，能适用于嵌入式电话系统， 并适用于双音频解码 电话 2． 该系统能有 8 分钟的电话录音，并有 10 万次录音周期 ，能储存多个电话打入的录音。 3． 系统有 不怕断电，低功耗，耐用持久以及可靠性高等特点 4． 能在有电话接入时，自动检测是否有人接听，然后进入电话录音 程序 5． 操作方面，录音时能对远程操作反应，放音时使用 4*4 键盘控制 6． 录音时，挂电话能自动停 止录音。 主电路 见 PCB 原理图 电路分部 介绍 振铃电路 当电话接收到振铃信号时，电话线路上有交流 48V 的电压信号，电容 C1 阻断了直流，只让振铃信号（ 30Hz 左右）通过 zl1 将该指令信号整流， D1 将信号稳压， C2 将整流的信号滤波，抑制干扰。 被 C2 平滑后的直流电压被用于驱动光电耦合器的发光二极管，当振铃信号出现时光电耦合器的集电极电位变低，此信号的下降沿向 CPU 申请中断， 当电话线来电时，振铃电路经过的电压为正玄半波直流电压，当电压大于一定值时，发光二极管导通，从而光电耦合器导通， INT0 接受低 电平，当电压小于一定直时，二 9 极管关闭，光电耦合器关闭， INT0 又变为高电平，从而产生脉冲 电路如图 图 振铃电路图 摘机挂机电路和 DTFM 双音多频解码集成电路 该电路主要分为两部分， 其中 摘机挂机电路， 是 在主芯片响应振铃电路后，经查询电话筒电路，在没人应答的情况下， 接通 DTFM 双音多频解码集成电路 经 DTFM 电路音频解码后， 代表拨号值的 4 位 BCD 码 Q1Q4 送往 CPU 处理，其主要作用是对远程控制系统的输入进行解码响应。 电路如图 图 摘机挂机电路和 DTFM 双音多频解 码集成电路图 摘机挂机电路工作原理 摘机、挂机电路其实就是一个电子开关，它的作用是完成摘机、挂机的动作。 为避免电话占线，电话电路和电话线之间平时应该是处于断开状态的，当你打电话到家里来，如果出现了若干次铃响而且没人接听，这时候就需要让录音系统和电话线路接通，即完成摘机动作， 其实就是要在电话录音系统和电话线间放置一个开关，等电话打入没 10 人听时开关接通，平常断开 如图， 当 为低电平 0 时 ,v2 不导通，从而 V1 也不导通。 当电话接通并没人接听时，只要 89C51 端口 置 1， V2 接通， V2 的集电极也有了电流通过 ，由于 V2 的集电极是通过电阻 R4 和 V1 的基极连接的，当 V2 集电极有电流时， V1 的基极也就有了偏置电流和电压，因此 V1 也就导通了，从而 SL2， V1， R6 之 间行成回路，并且将线路上的信号在 R5 两端产生电压降，想当于把电话线的信号放于 R6 两端， R6 就相当于电话线的负载电阻了。 该原理其实可以归结为， 接通，该电路接通，从而 作为电话线和录音系统之间的开关，而 端口可以通过 89C51设置控制，通过振铃电路的响应和查询电话筒电路 的状态进行设置，得到能够控制的电话录音系统。 摘机挂机电路电路如 图。 摘机挂机电路后连接的是电话 DTFM 双音多频解码集成电路 图 摘机挂机电路 图 DTFM 双音多频解码集成电路 双音频是电话键号传输的一种方式。 从自动电话的制式来分，可分为 “脉冲制式 ”及 “双音频制式 ”两种。 脉冲制式 ”，也就是拨号的时候电话机发出的是一串一串的 “无电流脉冲 ”，比如当拨号码 1 的时候，发出去的是 1 个 “无电流脉冲 ”，也就是一个 “断电脉冲 ”，拨 2 的时候，发出去的是两个连续的 “无电流脉冲。 但是脉冲制式这种传输方式是极为容易被干扰的，经过长途线路传送以后，由于线路电感和电容的影响，脉冲的波形 11 会发生严 重畸变，传到对方以后很可能就完全变样了。 所以这类逐步淘汰的产品不宜选用。 双音频就是拨电话的时候，拨每一个号码，发出去的都是由两个不同频率的音频信号组合起来的双音频信号。 比如拨 0 的时候，发出去的两个音频信号分别是 941HZ 和1336HZ，拨 9 的时候发出去的两个音频信号分别是 952HZ 和 1477HZ 等等。 我们用电话进行拨号时都能从听筒中听到一种按键的声音，这种声音其实就是由两个不同的频率组合成的复合音。 双音频电话机具有接通速度快、声音清晰等很多优点，而且对于电话新功能的使用来说，双音频电话机是不可缺的。 所以该录 音系统选择的是音频解码电路。 电路 图 如下 图 图 双音频解码电路图 该电路使用 MT8870 他的芯片特点如下 （ 1） DTMF8880 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，微机可控制接收部分工作原理与 DTMF 信号接收器 MT8870 相同。 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； Φ2 为时钟输入端，与 R/W 配合完成读写数据； IRQ/CP 12 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。 本系统的双音频电路使用 MT8870 解码器，该解码器能以 4 位并行二进制码解码16 位键盘，解码图 如 图 图 MT8870 输出解码图 电话筒 检测 电路 该电路用于检测电话是否有人接听，当电话筒被拿起时， S1 断开， V4 不导通，从而 V5 基极为高电平， V5 导通， V5 集电极为低电 平，输出到 ，当电话无人接听，S2 接合，输出到 为高电平。 归结为有人接听，输出为高电平，无人接听，输出为低电平。 电路如 图 13 图 电话筒检测电路图 4*4 键盘电路 该电路为共阳极 4*4 键盘，电路如 图 图 4*4 键盘电路图 录放音主电路 录放音主电路是由 AT89C51， ISD4003 以及附属的录放音功放电路组成。 [1]i ATMEL公司的 AT89C51，其内含 4 KB的 FLASH存储器，大家都熟悉，不多做介绍。 美国 ISD公司推出的 ISD4003系 列单片语音录放电路，采用多电平直接模拟量存储技术，将每个采样值直接存储在片内的快闪存储器中，能够非常真实、自然地现语音、 14 音乐、音调和效果声。 该电路具有操作简单、接口方便、录音时间长、可任意分段录放、不怕断电及低功耗等诸多优点。 因此，被广泛应用于自动化通信系统、移动电话、智能仪器及其他需要语音提示的各种电子产品中。 ISD400。 的所有操作必须由微控制器控制，操作命令通过串行通信接口 (SPI或 Microwire)送人。 本文介绍一种用 51系列单片机作控制器，通过单片机的串行口对 ISD4003系列语音芯片进行录音、 放音等控制的方案。 该方案结构简单、控制可靠、有较高的实用价值。 ISD4003简介 1．单片 4 至 8 分钟语音录放 2．内置微控制器串行通信接口 3． 3V 单电源工作 4．多段信息处理 5．工作电流 2530mA,维持电流 1μA 6．不耗电信息保存 100 年 (典型值 ) 7．高质量、自然的语音还原技术 8． 10 万次录音周期 (典型值 ) 9．自动静噪功能 10．片内免调整时钟 ,可选用外部时钟 ISD4003系列工作电压 3V,单片录放时间 4至 8分钟 ,音质好 ,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。 芯片采用 CMOS技术 ,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。 芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制 ,操作命令可通过串行通信接口 (SPI或 Microwire)送入。 芯片采用多电平直接模拟量存储技术 , 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中 ,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。 采样频率可为 ,频率越低 ,录放时间越长 ,而音质则有所下降 ,片内信息存于闪烁存贮器中 ,可在断电情况下保存 100年 (典型值 ),反复录音 10万次。 一块ISD芯片上集成有麦克风前置放大器 (AMP)、自动增益控制电路 (AGC)、抗混淆和平滑滤波器、模拟存储阵列、扬声器驱动器、控制接口和内部精确的参考时钟，外部元件包括 :麦克风、扬声器、开关和少数电阻、电容，再加上电源和电池 ，为了减小噪声，芯片内部模拟、数字电路具有各自的电源、地线总线，以方便在印制板 上实现数字、模拟电路 15 电源和地线分开走线，形成单点接地的布线规则 ISD 系列有多种型号，包括以下几种 ISD4003 使用 SPI 协议， SPI 总线接口时序及命令格式 ISD4003 工作于 SPI 串行接口。 SPI 协议是一个同步串行数据传输协议 ,协议假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿动作。