(重要看)电话自动录音系统的设计.doc

山东建筑大学信电学院课程设计说明书 i 目 录 摘摘 要要 i 1 设计要求设计要求 1 2 设计原理设计原理 2 2 1 电话自动录音系统的概况 2 2 2 相关芯片原理 2 2 1 1 isd2590 芯片的简介 2 2 2 2 主控制单片机 3 2 3 录音系统原理 4 3 设计内容与步骤设计内容与步骤 5 3 1 电话录音系统概述 5 3 2 方案设计 5 3 3 器件选型 6 3 4 系统设计 6 3 5 软件设计 7 3 5 1 主程序 7 3 5 2 键盘扫描子程序 8 3 5 3 on off 键子程序 8 3 5 4 record 键子程序 8 3 5 5 ready 键子程序 9 3 5 6 play 键子程序 10 总结与致谢总结与致谢 12 参考文献参考文献 13 附录一附录一 原理图原理图 14 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 ii 摘摘 要要 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 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 本设计中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 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 1 1 设计要求设计要求 本设计要求实现一个电话自动录音系统 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 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 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 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 2 2 设计原理设计原理 2 1 电话自动录音系统的概况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 电话录音系统安装简单 维护量极小 客户用得省心 放心 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 电话录音系统专 业 成熟稳定 性价比极高 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 相关芯片原理相关芯片原理 2 1 1 isd2590 芯片的简介芯片的简介 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 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 3 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 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 4 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 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 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 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 5 3 设计内容与步骤设计内容与步骤 3 1 电话录音系统概述电话录音系统概述 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 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 6 语音芯片的录放音等功能 3 3 器件选型器件选型 元器件清单见下表 编 号名 称型 号数 量 r1电阻1k1 r2 r3电阻10k2 r4电阻5 1k1 r5电阻470k1 c1电容220u1 c2 c3 c4 c7 c8 电容0 1u5 c5电容4 7u1 c6电容22 u1 led发光二极管 1 s1开关 3 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 7 mic驻极体话筒电压电流参考录音机1 u1语音芯片isd25901 3 4 系统设计系统设计 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 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 8 接开关 芯片从 mic 录音 当断开 j1 2 语音信号从 20 脚 ana in 录入芯片 mic 不 起作用 3 5 软件设计软件设计 3 5 1 主程序主程序 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 3 on off 键子程序键子程序 on off 键是摘挂机控制键 它对应的键值是 10h 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 9 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 4 record 键子程序键子程序 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 2 6 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 5 ready 键子程序键子程序 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 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 10 3 5 6 play 键子程序键子程序 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 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 11 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 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 12 总结与致谢总结与致谢 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 现代交换原理 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 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 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 给出明显的指示 但同时存在一些不足 其录音时间较短 声音不清晰 在设计的过程和设计说明书的撰写过程中 孙雪梅老师和同学们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 山东建筑大学信电学院课程设计说明书 13 参考文献参考文献 1 叶敏 数字程控交换与交换网 m 北京 北京邮电大学出版社 2003 2 李正吉 边祥娟 程控交换技术实用教程 m 西安 西安电子科技大学出版社 2002 汪安民 dsp 嵌入式系统开发典型案例 m 北京 人民邮电出版社 2007 3 张卫宁 tms320c2000 系列 dsps 原理与应用 m 北京 国防工业出版社 2004 4 斯洛斯 sloss a n arm 嵌入式系统开发 软件设计与优化 m 北京 北京航空 航天大学出版社 2005 5 arm linux 嵌入式系统教程 m 北京 北京航空航天大学出版社 2004 6 季昱 林俊超 宋飞编 arm 嵌入式应用系统开发典型实例 m 北京 中国电力出 版社 2005 7 马忠梅 单片机的 c 语言应用程序