毕业设计（论文）-电话自动接听系统的设计.doc

长江大学 毕业设计毕业设计( (论文论文) ) 题 目 名 称 电话自动接听系统的设计 题 目 类 别 毕业设计 学 院（系） 电子信息学院 专 业 班 级 通信 学 生 姓 名 指 导 教 师 毕业答辩日期 2010 年 6 月 15 日 目录 摘要i abstract错误！错误！ 未定义书签。未定义书签。 第一章 绪论错误！错误！ 未定义书签。未定义书签。 1.1 电话自动接听系统的现状及发展方向 1.2 系统设计指标 第二章 系统设计与方案确. 第三章 系统实现 3.1 振铃模块 3.2 自动摘机模块 3.3 时序控制模块 3.4 音频功放模块 3.5 语音应答模块 总结与致谢. 参考文献 附录 1 附录 2 附录 3 附录 4 摘要 本设计制作的固定电话自动接听系统为纯硬件电路设计，不需 要编写程序控制，采用基本的原件（555 定时器、计数器、运算放 大器等）组成系统的各个模块，实现振铃检测、自动摘挂机、自动 录放音等功能。电路简单，使用方便，而且成本低廉。如果使用 pcb 设计，那么模块小巧，非常实用。 关键词：关键词：自动接听 音频功放 语音芯片 abstractabstract this is a pure hardware design of automatic telephone achieving ringing detection, automatic pick hang up, automatic audio recorders which dont need to write process to control. it consists of several basic cintegrated circuits such as 555 timer,calculagraph, operational amplifier and so on.the system is not only simple , convenient but also cheap.it will be small and exquisite if designed by pcb. keywrods:keywrods: automatic answering, recorders, sound chip 第一章第一章 绪论绪论 1.1 电话自动接听系统的现状及发展方向电话自动接听系统的现状及发展方向 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，贝尔发明电话以来，世界各国的电话网络发展非常迅 速。近十年来，中国的固定电话业务呈现出举世瞩目的快速增长。 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。由于半 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，是真小的特点，几乎可以做到无需调整。 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。老式的电话机正逐渐由集成电路或单片机所构成的高性能价格 比按键式电话机所取代。固定电话单一的通话功能已经不能满足人 们日常生活的需要，因此，电话自动接听系统因运而生。固定电话 的自动接听系统在越来越多的场合发挥着极大的作用，极大的方便 的人们的生活与工作，提高了效率。 1.21.2 系统设计目的和具体要求系统设计目的和具体要求 通过该课题掌握该各单元电路的硬件设计方法；掌握常用数字 集成电路，通信集成电路、语音集成电路应用的基本方法。 具体要求：具体要求： （1）在规定的响铃次数后实现自动摘机，播放存储的语音信息，自 动询问被叫方 （2）将主叫方应答直接放大播放，请主叫方稍候并延时等待 （3）被叫方可在设置的延时时间内接听，接听后系统立即关闭本系 统，进入正常通话 （4）如在规定时间内无人接听，则系统自动回复主叫方“无人接听” 并自动挂机，等待下次来电 第二章第二章 系统设计与方案确系统设计与方案确 在本设计中，采用 isd1420p 语音芯片。isd1420p 语音芯片是 美国 isd 公司出品的新型单片优质语音录放电路，较之以往所有的 语音电路 ，具有专利技术队模拟处理存储方式，使录放音质极佳， 没有常见的背景噪音，且电路断电后语音内容仍不丢失。电路内部 由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干 扰滤波器、输出放大器组成。一个最小的录放音系统仅由一个麦克 风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。 联合振铃检测、自动摘挂机、时序控制和音频放大等功能模块， 实现固定电话的自定接听应答。其系统框图如下： 图 2.1 系统框图 第三章第三章 系统实现系统实现 3.13.1 振铃模块振铃模块 振铃模块的主要功能是产生设定次数的电话振铃声和自动摘机 信号。采用集成振铃芯片 ls1240 将交换机送来的铃流信号 （25hz,90v）转换为音频电压。采用集成运算放大器 lf411 组成比 较电路，将铃流信号的变化转化成输出数字脉冲信号，然后由 cmos 型十进制计数器 4017 计数。当振铃达到设定的次数（本机暂设为 3 次）时，4017 的相应引脚变为高电平。振铃模块电路图如图 3.1 所 示。 图 3.1 振铃模块电路图 在外线来电时，ls1240 输出的振铃信号使光耦 4n26 导通工作， 其光敏管输出一个低电平，触发 lf411 输出一个正脉冲，二极管 1n4148 导通，该脉冲的下降沿触发计数器 4017。当第 3 次振铃触发 后，4017 的 7 脚输出高电平，此高电平即为自动摘机信号。 3.23.2 自动摘机模块自动摘机模块 自动摘机摘机模块的主要功能是当 3 次振铃信号触发后实现自 动摘机，同时将主叫方的语音信号耦合到音频功率放大模块进行放 大，提示被叫方接听，自动摘机模块电路图如 3.2 所示。 图 3.2 自动摘机模块 自动摘机模块的 xl、x2l 端接电话线，当自动摘机信号为高 时，5551 就会导通，从而使 5401 导通，实现自动摘机，同时可将 电话线中的主叫方的音频信号耦合到音频放大模块放大扬声。当收 到时序控制模块产生的自动挂机信号即复位信号（此信号为低电平） 时，5551 不导通， 5401 也不能导通。电话线中的主叫方音频信号 被隔断，不能进行耦合放大，实现自动挂机。 3.33.3 时序控制模块时序控制模块 时序控制模块的主要功能是产生时钟信号。该系统要自动完成 一系列功能，必须严格遵守一定的时序，否则会出现系统功能紊乱 的现象。本设计采用 555 作为时基电路，完成两段语音的触发和自 动挂机（即系统复位）功能。时序控制模块的电路图如图 3.3 所示。 图 3.3 时序控制模块 自动摘机信号反相后形成的负脉冲触发第一个 555 组成的单稳 态触发器，3 脚输出正脉冲触发第一段语音信号，同时触发第二个 和第三个 555 组成的单稳态触发器；第三个 555 的 3 脚输出的正脉 冲输出正脉冲触发第二段语音信号，同时触发第四个 555 组成的单 稳态触发器；第四个 555 的 3 脚输出的正脉冲使整个系统复位，实 现自动挂机的功能。 3.43.4 音频功放模块音频功放模块 音频功放模块的主要功能是将主叫方的所有语音信号和语音芯 片中固化的语音信号进行放大，方便提示被叫方接听，采用 lm386 作为音频功率放大器，音频功放模块电路图如图 3.4 所示。 图 3.4 音频功放模块 此电路引入两路声源，分别为主叫方声音和存储语音，且放大 增益设置为 50.为避免两路声源相互干扰，使用 1uf 的电容进行隔 离。有语音信号传输到来时，需经过音频放大器进行 50 倍放大，再 用扬声器播放。为滤除多余的噪音保证优质原声，需用一个 100uf 的电容进行滤波。 3.53.5 语音应答模块语音应答模块 语音应答模块的主要功能是系统自动摘机后，根据不同情况输 出存储在语音语音芯片中的不同语音信号，从而提示主叫方和被叫 方。 本模块采用语音芯片 isd1420p，仅由一个麦克风、一个扬声器、 少数电阻和电容就可完成语音录放功能。在芯片中固化两段语音， 分别是：“您好！这里是请问您找哪位?”,“很抱歉，不 在，请稍后再拨！” 。这两段语音分别由，时序控制模块的第一个 555 定时器的 3 脚和第三个 555 定时器 3 脚输出的两个正脉冲信号 进行触发，触发后的语音信号被耦合到音频功放模块，放大输出供 监听应答状况。语音应答模块电路如图 3.5 所示。 图 3.5 语音应答模块 该芯片内置了地址模式和若干操作模式，本设计可采用最少的 外围器件选择相应的操作模式来实现录音和放音功能。操作模式由 高位地址 a7、a6控制。当 a7和 a6都为 1 时，其他地址置高就选择相 应的模式。根据设计要求选用操作模式 a4，即录放连续的多段信息。 故需将 a4 口置高电平，其他各输入端口均置低电平。 系统自动摘机后，由时序控制电路产生的脉冲信号连续触发语音 芯片，使其输出固化的语音，完成自动提示功能。 总结与致谢总结与致谢 在完成本次设计过程中,遇到过一些的问题。刚开始不知道怎么 把电话线上的语音信号录制到语音芯片中，也不知道怎么把语音芯 片中的语音信号上传到电话线上，后来查阅很多相关资料后原来是 使用变压器进行耦合的。但是，还是不知道实际操作时是怎样耦合 的，再继续尝试摸索后才慢慢清楚了。 在本次设计过程中遇到的这些问题问题，让我感觉比较困难， 看似很简单的电路，要动手把它给设计出来，原来也是很难的一件 事。主要原因是自己没有经常动手设计电路，接触这方面的东西不 多，不够熟练。另外资料的查找也是一大难题，为了保证制作硬件 电路时能够正常的工作，每个元器件的功能参数都要清清楚楚，在 大量的资料文献中能够取其精华去其糟粕，做到精益求精。不论是 对我们的学习还是工作，都会起到很大的促进和帮助。同时，通过 本次设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践 从真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅 相关文献资料，和组织材料的综合能力；从中认识到自己哪方面有 欠缺、不足，以便于在日后的学习中得以改进、提高；通过使用电 子电路设计软件 protel99se , 也让我们了解到计算机辅助设计 (cad)的智能化,有利于提高工作效率，虽然在设计中遇见很多的问 题，但通过查阅书刊和网上收集资料，逐步解决了遇见的问题，对 设计中出现的比较生疏的芯片进行了收集和学习，对掌握新的知识 能力有了进一步的提高，节省了电路的设计需要。仔细认真的完成 每一个细节，更重要的是要学会把从书本中的理论和实际电路联系 起来，做到活学活用，举一反三。 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，我的指导老师佘新 平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。在此我向老师致以真诚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谢意！ 参考文献参考文献 1 黄春根，陈小桥，张望先.电子设计教程m.北京：电子工业出版社，2007. 2 全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编 2003.北京：北京理工大学出版社，2005 3 李令奇，胡广成.电话机原理与维修m.北京：人民邮电出版社，2003. 4周丽娜.protel99se 电路设计技术（基础.案例篇）m.北京：中国铁道出 版社，2009. 5 郭惠，解书刚.protel99se 常用功能及与应用m.北京：电子工业出版社， 2008 6 振铃芯片 ls1240adatasheet 7 计数器 cd4017datasheet 8 定时器 555datasheet 9 音频功率放大器 lm386datasheet 10 语音芯片 1420pdatasheet 附录一：附录一： lm386lm386 说明：说明： 一、概述(des cription): lm386 是美国国家半导体公司生产的音频功率放大 器,主要应用于低电压 消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为 20。但在 1 脚和 8 脚之间增 加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位 参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在 6v 电源电压下,它的静态功 耗仅为 24mw,使得 lm386 特别适用于电池供电的场合。 lm386 的封装形式有塑封 8 引线双列直插式和贴片式。 二、特性(features): 静态功耗低,约为 4ma,可用于电池供电 工作电压范围宽,4-12v or 5-18v 外围元件少 电压增益可调,20-200 低失真度 典型应用电路典型应用电路 附录二：附录二： isd1420isd1420 说明：说明： isd1420是美国isd公司出品的新型单片优质语音录放电路，较之以往所有 的语音电路，具有专利技术的模拟处理存储方式，使录放音质极佳，没有常见 的的背景噪音，且电路断电后语音内容仍不丢失。电路内部由振荡器、语音存 储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。 一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数 电阻电容组成。 一、一、 特点特点 重现优质原声 基本上不耗电信息存储 信息可保存100年,可反复录放10万次 选址处理多达160段信息 具有自动节电模式 维持状态,仅需0.5a电流 二、二、 电特性电特性 工作电压:5v 静态电流:0.52a 工作电流:1530ma 三、三、 引出端功能说明引出端功能说明 名称引脚功能 a0-a51-6地址 a6、a79、10地址（msb） sp+/-14、15扬声器输出+、- anaout21模拟输出 anain20模拟输入 mic17麦克风输入 playe24放音，边沿触发 playl23放音，电平触发 rec27录音 recled26发光二极管接口 四、四、 地址模式地址模式 a0-a7地址输入有双重功能,根据地址中的a6,a7的电平状态决定功能。如果 a6,a7有一个是低电平,a0a7输入全解释为地址位,作为起始地址用。根据 playl、playe或 rec的下降沿信号,地址输入被锁定。 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。 五、五、 操作模式操作模式 如果a6,a7同为高电平时,它们即为模式位。地址位仅作为输入端,在操作过 程中不能输出内部地址信息。使用操作模式有两点要注意: 1、所有初始操作都是从0地址开始,0地址是isd1420存储空间的起始端,以 后的操作可根据模式的不同,而从不同的地址开始工作。当电路中录放音转换或 进入省电状态时，地址计数器复位为0。 2、当 playl、playe或 rec变为低电平,同时a6,a7为高电平时,执行对应操 作模式。这种操作模式一直执行到下一个低电平控制输入信号出现为止,这一刻 现行的地址/模式信号被取样并执行。 操作模式可以与微控制器一起使用,也可用硬件连线得到所需系统操作。 a0-信息检索( playe或 playl only)不知道每个信息的实际地址,a0可 使操作者快速检索每条信息,a0每输入一个低脉冲,可使得内部地址计数器跳到 下一个信息。这种模式仅用于放音,通常与a4操作同时应用。 a1- 删除 eom 标志( rec only)可使录入的分段信息成为连续的信息, 用a1可删除掉每段中间信息后的 eom 标志,仅在所有信息后留一个 eom 标志。 当这个操作模式完成时,录入的所有信息就作为一个连续的信息放出。 a2- 未用。 a3- 循环重放信息( playe或 playlonly)可使存于存储空间始端的信息 自动地连续重放。一条信息可以完全占满存储空间,那么循环就可以从头至尾进 行工作,并由始至终反复重放。 a4- 连续寻址：在正常操作中, 当一个信息放出,可防止地址计数器复 位,使得信息连续不断地放出。 a5- 未用。 附录三：附录三： 555555 定时器：定时器： ne555 为 8 脚时基集成电路，各脚主要功能： ne555 内部结构图： 555 定时器的内部由分压器、电压比较器 c1 和 c2、简单 sr 锁存器、放电 三极管 t 及缓冲器 g 组成。三个 5k 的电阻串联成分压器，为比较器提供参考电 压。当控制端 5 悬空时（可对地接上 0.01uf 左右的滤波电容） ，比较器 c1 和 c2 的基准电压分别为vcc和vcc。 3