智能語音報(bào)警論文正文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文課題：智能語音撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng) Intelligent anti-theft alarm system學(xué) 院： 物理與信息工程學(xué)院專 業(yè)： 電子信息工程（光電信息工程）姓 名： 程 劍學(xué) 號(hào)： 200507303133指導(dǎo)教師： 李 建 民 2009年5月摘 要本文主要介紹了語音撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)的組成及其工作原理。重點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)在有危險(xiǎn)情況，如火災(zāi)、非法入室、視頻丟失等時(shí)實(shí)現(xiàn)語音撥號(hào)報(bào)警功能。使用AT89C51單片機(jī)為核心，利用MT8880，模 擬 開 關(guān) 芯 片CD4067，可編程并行接口芯片8255等芯片制作成了可廣泛用于各種對(duì)安防要求較高的場(chǎng)合, 如智能樓宇、商場(chǎng)、銀行和工廠等的智能

2、語音撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、適用性強(qiáng)、功能靈活多樣，可廣泛應(yīng)用于商店現(xiàn)代化 。關(guān)鍵詞: 單片機(jī) 自動(dòng)撥號(hào) 語音芯片 信號(hào)音檢測(cè)AbstractThis paper mainly introduces the voice dial-up warning system and its working principle. Focus on how to achieve in a hazardous situation, such as fires, illegal entry, video loss alarm when the voice dialing function. AT89C5

3、1 single-chipmicrocomputer used as the core, the use of MT8880, analog switch chip CD4067, programmable 8255 parallel interface chip such as chip production has become widely used for a variety of occasions, high security requirements, such as intelligent buildings, shopping malls, banks and factori

4、es, such as the intelligent voice dialing alarm system. A high degree of automation systems, the application of strong, flexible and diverse functions, can be widely used in modern shopsKey words：Single-chip；automatic dial-up voice sound chip； signal detection 目 錄第一章： 緒論5第二章：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 2.1 系統(tǒng)框圖.5 2.2

5、系統(tǒng)方案論證.6 2.21 方案一：模擬電路實(shí)現(xiàn)方法.6 2.22 方案二：數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)方法.7 2.23 總結(jié).7第三章：系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì). 3.1 光電隔離電路的設(shè)計(jì).8 3.2 警情采集電路的設(shè)計(jì).9 3.3 摘掛機(jī)電路設(shè)計(jì).10 3.4 語音錄放電路.11 3.5聲光報(bào)警電路.13 3.6 DTMF發(fā)送接收電路，MT8880與AT89c51及語音電路接口15第四章：系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì). 4.1 信號(hào)音的識(shí)別方法.17 4.2 軟件設(shè)置.18 4.3 編程中應(yīng)注意的幾點(diǎn)問題.19總結(jié)20致謝21參考文獻(xiàn)22第一章 緒 論隨著人們生活水平的提高和安防意識(shí)的增強(qiáng), 急需開發(fā)面向大眾、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠

6、的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。鑒于住宅電話和移動(dòng)通信設(shè)備的普及, 以及電話語音報(bào)警的快捷、有效及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn), 公共通信網(wǎng)成了報(bào)警系統(tǒng)的最佳傳輸媒介。本文介紹的報(bào)警系統(tǒng)就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種智能語音撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng), 該系統(tǒng)可廣泛用于各種對(duì)安防要求較高的場(chǎng)合, 如智能樓宇、商場(chǎng)、銀行和工廠等。電話自動(dòng)報(bào)警的主要功能為: 用戶根據(jù)需要把自己的手機(jī)號(hào)碼、辦公室電話或報(bào)警監(jiān)控中心的電話預(yù)存入報(bào)警主機(jī)。報(bào)警主機(jī)不斷地對(duì)所監(jiān)控的設(shè)備( 門禁、煙霧探測(cè)器、窗磁、攝像頭等) 狀況進(jìn)行巡檢, 當(dāng)有不安全情況 ( 如火災(zāi)、非法入室、視頻丟失等) 發(fā)生時(shí), 報(bào)警主機(jī)撥通預(yù)先存入的電話號(hào)碼, 播放相應(yīng)的警情語音。若電話占線或

7、者無人接聽,可撥下一個(gè)預(yù)存的電話號(hào)碼, 如果所有預(yù)存的電話都占線或者無人接聽, 則會(huì)自動(dòng)把所有的預(yù)存電話重?fù)芤槐? 保證了報(bào)警的有效性和可靠性第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案2.1 系統(tǒng)框圖：系統(tǒng)組成框圖如圖1 所示。采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心, 外接EPROM用于存儲(chǔ)電話號(hào)碼、設(shè)置參數(shù) (定時(shí)布 撤防、聯(lián)動(dòng)、視頻等)以及警情信息等。當(dāng)/AT89C51單片機(jī)實(shí)時(shí)巡檢到新的警情信號(hào)( 防區(qū)故障、視頻丟失主電斷電或上位機(jī)死機(jī)) 時(shí), 報(bào)警主機(jī)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行警情處理( 聲光報(bào)警、啟動(dòng)相應(yīng)聯(lián)動(dòng)、記錄警情以及撥號(hào)報(bào)警等) 。撥號(hào)報(bào)警的工作原理如下: 系統(tǒng)自動(dòng)地控制摘/掛機(jī)電路模擬摘機(jī), 同時(shí)AT89C5

8、1單片機(jī)通過可編程并行接口8255將MT8880置為呼叫模式, 檢測(cè)是否有撥號(hào)音。若有撥號(hào)音, 則將MT8880設(shè)為突發(fā)方式, 并按用戶預(yù)設(shè)的電話號(hào)碼自動(dòng)撥號(hào)。撥完電話號(hào)碼以后立即檢測(cè)對(duì)方是否摘機(jī),一旦檢測(cè)到對(duì)方摘機(jī), 就啟動(dòng)語音提示電路發(fā)送與警情相一致的語音信息,完成自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警。 圖1 系統(tǒng)框圖2.2 系統(tǒng)方案論證傳統(tǒng)話機(jī)多采用脈沖撥號(hào)方式,但由于其撥號(hào)時(shí)間長(zhǎng),已逐漸被淘汰,現(xiàn)有話機(jī)一般采用雙音多頻(DTMF)撥號(hào)方式,特別是在多功能電話機(jī)中,必須使用DTMF撥號(hào)。因此,如何利用單片機(jī)進(jìn)行自動(dòng)撥號(hào),在話機(jī)的設(shè)計(jì)中,對(duì)簡(jiǎn)化硬件電路有著極為重要的實(shí)際工程意義。DTMF撥號(hào)較為復(fù)雜。根據(jù)CCIT

9、TQ.23號(hào)建議,DTMF選號(hào)方式選用8個(gè)頻率,其中低音頻組有4種頻率:697Hz,770Hz,852Hz和941Hz；高音頻組也有4種頻率:1209Hz,1336Hz,1477Hz和1633Hz.每一個(gè)鍵號(hào)分別對(duì)應(yīng)于一種低音頻和一種高音頻的正弦波之和。表2.1列出了不同鍵號(hào)所對(duì)應(yīng)的2種正弦波頻率。目前DTMF撥號(hào)已采用集成電路來產(chǎn)生雙音頻率,利用按鍵盤的選號(hào)信號(hào)控制分頻器的分頻因數(shù),將振蕩器頻率分頻到需要的高低2組頻率,再加以混頻、放大,得到所需的DTMF信號(hào)。表2.1 鍵值與雙音頻對(duì)照表為實(shí)現(xiàn)DTMF自動(dòng)撥號(hào)功能，在此提出兩種設(shè)計(jì)方案。通過比較兩種方案的可行性，確定自動(dòng)撥號(hào)的最佳方案，以便

10、智能防盜報(bào)警系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確無誤的將盜情通知給系統(tǒng)設(shè)定的用戶。2.2.1 方案一：模擬電路的實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)話機(jī)自動(dòng)撥號(hào)的電路原理如圖2.2所示。從圖中可以看出,電路主要由電阻組成的D/ A 轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)和濾波器組成。這里采用600 11 變壓器與電話線接口,是因?yàn)殡娐冯娫幢仨毰c電話線饋電隔離。DTMF 撥號(hào)采用軟件模擬DTMF 數(shù)字信號(hào),通過單片機(jī)的輸出口輸出至7 位D/ A 轉(zhuǎn)換電路,產(chǎn)生DTMF 模擬信號(hào)送至電話線。圖2.2 自動(dòng)撥號(hào)電路根據(jù)每個(gè)鍵值所要求的低音頻與高音頻, CPU 將低音頻和高音頻正弦波的采樣值相加,得到7 位輸出值,并將該值送到R2 口的低7 位R2. 0R2. 6 ,由電阻網(wǎng)絡(luò)

11、組成的D/ A 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行D/ A 轉(zhuǎn)換。7 位D/ A 轉(zhuǎn)換器的電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻需5 %的精度。由于該電路會(huì)產(chǎn)生一些諧波,因此,在電路中設(shè)置了低通濾波器(LPF)和高通濾波器(HPF) . 理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)表明,低音頻和高音頻在該濾波器的頻響曲線中間,能夠滿足系統(tǒng)性能要求。此外,電話線的輸出電平可通過電阻R 1大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用如圖2 所示的電阻網(wǎng)絡(luò)會(huì)帶來一定的誤差。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,DTMF信號(hào)對(duì)幅值的誤差并不敏感。故電阻網(wǎng)絡(luò)造成的誤差對(duì)DTMF信號(hào)并沒有影響。2.2.2 方案二：數(shù)字電路的實(shí)現(xiàn)方法MT8880 是MITEL 公司推出的專門用于處理DTMF信號(hào)的專用集成電路芯片,不僅具有接收和

12、發(fā)送DTMF信號(hào)的自動(dòng)撥號(hào)功能,還可以檢測(cè)電話干線上撥號(hào)音、回鈴音和忙音等信號(hào)音。適合與單片機(jī)接口,外圍電路簡(jiǎn)單。MT8880 內(nèi)部有五個(gè)寄存器,分別為接收數(shù)據(jù)寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、收發(fā)控制寄存器CRA和CRB以及收發(fā)狀態(tài)寄存器。在本設(shè)計(jì)中,由于僅采用發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、收發(fā)控制寄存器CRA和CRB發(fā)送DTMF信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)功能,因此在此僅介紹這三個(gè)寄存器。發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)決定要發(fā)送的雙音頻信號(hào)的頻率,因此只能向發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)。兩個(gè)收發(fā)控制寄存器占用同一個(gè)地址,因此根據(jù)CRA中的寄存器選擇位的值決定是否對(duì)CRB進(jìn)行操作。其接口電路如圖2.3所示。圖2.3 MT8880發(fā)送與接收電

13、路2.2.3 總結(jié)采用MT8880芯片制成自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地完成撥號(hào)功能。不僅如此，它還能夠檢測(cè)撥號(hào)后話干線上的撥號(hào)音、回鈴音和忙音等信號(hào)音，判斷對(duì)方是否摘機(jī)。如對(duì)方?jīng)]有摘機(jī)，單片機(jī)將控制MT8880芯片自動(dòng)撥下一個(gè)預(yù)存的電話號(hào)碼，以保證盜情能夠及時(shí)通知給對(duì)方；如對(duì)方摘機(jī)，單片機(jī)將控制語音電路將預(yù)先存儲(chǔ)的錄音播放給指定用戶，通知對(duì)方發(fā)生盜情的具體位置。而用方案一實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)則不具備這些功能。因此，為了能夠準(zhǔn)確判斷是否發(fā)生盜竊事件，并能及時(shí)通知指定用戶，防止造成巨大的損失，在此選擇方案二來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警功能。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 光電隔離電路設(shè)計(jì)光電耦合器由發(fā)光器及光

14、探測(cè)器兩部分組成,發(fā)光器由發(fā)光二極管構(gòu)成,光探測(cè)器主要有三極管和可控硅(包括雙向可控硅)2種。它可構(gòu)成高壓驅(qū)動(dòng)器和固態(tài)繼電器,光電耦合器在信號(hào)隔離方面具有十分重要的意義?，F(xiàn)采用實(shí)用線性隔離放大器。微機(jī)控制系統(tǒng)日益復(fù)雜,各功能模塊之間干擾不可避免。對(duì)于模塊間數(shù)字信號(hào)的傳輸,可以使用光電耦合器進(jìn)行徹底隔離,但是光電耦合器具有較大的非線性,直接用來傳輸模擬量時(shí),精度較差,而傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)電路和非線性補(bǔ)償電路既復(fù)雜又龐大,也很不適用?，F(xiàn)介紹一種精度較高、電路簡(jiǎn)單的隔離傳輸電路,可以較好地完成模擬信號(hào)傳輸。該電路又稱隔離放大器,如圖3.11所示,電路的核心是2個(gè)光電耦合器V1和V2,V2和R3組成輸出級(jí)

15、;V1和V2的級(jí)串連,公用同一激勵(lì)電流I1;V1和R2模仿輸出形式,組成負(fù)反饋電路。設(shè)V1和V2的電流非線性傳輸函數(shù)分別為g1(I1)和g2(I1)。即I2=g1(I1)(1) I3=g2(I1)(2)A是單電源運(yùn)算放大器,根據(jù)理想運(yùn)放的概念,有下列關(guān)系:Ui=UA=I2R2UO=I3R3則放大器電壓增益為G=UO/Ui=I3R3/(I2R2) (3)將式(1)、式(2)代入式(3)得G=R3R2·g2(I1)g1(I1)=Kg2(I1)g1(I1)式中K=R3/R2圖3.11 線性隔離放大器如果V1和V2是同型號(hào)光電耦合器或是同一封裝的雙光電耦合器,那么,可以認(rèn)為它們的傳輸函數(shù)的溫

16、度特性和電流非線性是完全一致的,即g1(I1)=g2(I1),則G=K。常數(shù)K即為該隔離放大器的電壓傳輸比。由此可見,利用光電耦合器V1和V2電流傳輸系數(shù)的對(duì)稱性,一個(gè)作輸入,一個(gè)作反饋,可以巧妙補(bǔ)償其非線性。由于光電耦合器初、次級(jí)之間存在著傳輸時(shí)延,V1和R2組成的負(fù)反饋電路顯得遲緩,容易引起自激振蕩。電容C1可以消除自激振蕩,其容量可根據(jù)電路頻率特性來選取。實(shí)踐證明,選用快速非達(dá)林頓型光電耦合器可以改善電路的整體性能。為了提高該隔離放大器的輸出能力,降低輸出阻抗,可以在輸出級(jí)加一個(gè)電壓跟隨器作緩沖。 經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)表明,如果V1和V2采用夏普雙光耦合器PC827,該電路的線性誤差不超過0.2%

17、。又由于該電路的輸入與輸出之間僅有光的耦合,而沒有電的聯(lián)系,所以,能很好的隔斷模擬干擾,解決了模塊之間模擬信號(hào)傳輸干擾問題。3.2 警情采集電路的設(shè)計(jì)信號(hào)采集電路由16路防區(qū)輸入信號(hào)采集電路和16路視頻丟失檢測(cè)采集電路組成。16路防區(qū)輸入信號(hào)采集電路如圖3.21所示。采集電路通過一片可編程并行接口芯片8255與AT89C51單片機(jī)的P0口接口，而16路防區(qū)輸入信號(hào)則通過光電隔離后與8255的PA口和PB口相接。PA口和PB口均設(shè)為輸入口，這16個(gè)輸入口分別對(duì)應(yīng)16路探測(cè)器的輸入。系統(tǒng)通過采集8255的PA、PB口的數(shù)據(jù)來判斷是否有警情產(chǎn)生。圖3.21 防區(qū)信號(hào)采集電路圖3.22視頻信號(hào)采集電路

18、16路視頻丟失檢測(cè)采集電路如圖3.22所示。該電路首先通過一片16路模擬開關(guān)芯片CD4067進(jìn)行視頻通路選擇，隨后經(jīng)過視頻信號(hào)檢測(cè)電路，最后再與AT89C5l單片機(jī)的P13口相接。系統(tǒng)首先將視頻通路號(hào)送給模擬開關(guān)CD4067然后將采集的數(shù)據(jù)送給Pl.3口，來判斷視頻是否丟失。3.3 摘掛機(jī)電路設(shè)計(jì)如圖3.31所示，摘機(jī)、掛機(jī)電路其實(shí)就是一個(gè)電子開關(guān)，它的作用是完成摘機(jī)、掛機(jī)的動(dòng)作。電路版和電話線之間雖然是連接起來的，但是中間還必須要有一個(gè)電子開關(guān)存在，平時(shí)這個(gè)開關(guān)應(yīng)該處于斷開的狀態(tài)，以免造成電話線占線，當(dāng)你打電話到家里來，希望控制家中的電器時(shí)，如果出現(xiàn)了若干次鈴響而且沒人接聽，這時(shí)候就需要讓試

19、驗(yàn)板和電話線路接通，即完成摘機(jī)動(dòng)作，也就是將電路板和電話線之間的開關(guān)打開，這樣電路版才能接收到線路上送來的各種控制指令，這個(gè)電子開關(guān)就是摘機(jī)掛機(jī)電路。圖 3.31 摘、掛機(jī)電路摘機(jī)掛機(jī)電路位于電路板的最前端，是和電話線直接連接的。該電路由QD1、V1、V2等元件組成，圖3.31中的L1、L2兩個(gè)點(diǎn)是和電話線連接的。QD1是由4個(gè)分立的二極管組成的全波整流電路，其作用是將線路上不確定極性的電壓轉(zhuǎn)換成確定的極性，也就是說，L1和L2兩條線的正負(fù)極是不確定的，因?yàn)殡娫捑€在接入電話機(jī)或者電路板的時(shí)候是不分正極和負(fù)極的，可以隨便連接，但是到了電路板內(nèi)部，就必須區(qū)分出來哪一個(gè)是正極、哪一個(gè)是負(fù)極，用全波整

20、流電路QD1即可將正負(fù)極給定下來，因?yàn)闊o論L1和L2是如何連接的，從QD1出來以后，正極和負(fù)極總是固定的，因?yàn)門P4這一點(diǎn)始終是正極，這樣線路上48V的直流電壓經(jīng)QD1出來以后，其正負(fù)極就明確了。下面我們分析一下摘機(jī)、掛機(jī)電路的實(shí)現(xiàn)過程，即電路的工作原理。在圖3.31中，TP1和TP2后面的電路我們暫且不用管它，看圖中TP3這個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)是和單片機(jī)的P1.4口相連接的。首先分析一下當(dāng)P1.4口的狀態(tài)為低電平0時(shí)的情況。當(dāng)P1.4為低電平0時(shí)，TP3相當(dāng)于對(duì)地短路，這樣三極管V2由于沒有基極偏置電壓因此不能導(dǎo)通，即V2的集電極沒有電流通過，相當(dāng)于開路，由于V2的集電極是通過電阻R4和V1基極連接的

21、，當(dāng)V2集電極沒有電流時(shí)，V1的基極也就沒有偏置電壓和電流，因此V1也不會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)的V1也處于開路狀態(tài)。由以上分析可見：當(dāng)單片機(jī)通過P1.4口給TP3點(diǎn)施加一個(gè)低電平信號(hào)0時(shí)，開關(guān)管V1并不會(huì)導(dǎo)通，電話線路上也沒有電流通過，相當(dāng)于電話機(jī)的叉簧斷開。接下來再分析分析一下當(dāng)P1.4口的狀態(tài)為高電平1時(shí)的情況，如圖18所示。和上面的情況正好相反，當(dāng)P1.4為高電平1時(shí)，TP3點(diǎn)有+5V的高電平直流電壓，該電壓就是三極管V2的基極偏置電壓，由于有了基極偏置電壓，因此V2導(dǎo)通了，V2的集電極也有了電流通過，由于V2的集電極是通過電阻R4和V1的基極連接的，當(dāng)V2集電極有電流時(shí)，V1的基極也就有了偏置電

22、流和電壓，因此V1也就導(dǎo)通了，此時(shí)從QD1出來的正電壓將通過V1的發(fā)射極和集電極后，再經(jīng)過R5形成導(dǎo)通回路，并且將線路上的信號(hào)在R5兩端產(chǎn)生電壓降，此時(shí)R5相當(dāng)于電話線路的負(fù)載電阻，電流的流向如圖3.32中的紅色線條所示。圖 3.32 由以上分析可見：當(dāng)單片機(jī)通過P1.4口給TP3點(diǎn)施加一個(gè)高電平信號(hào)1時(shí)，開關(guān)管V1導(dǎo)通，試驗(yàn)板接通線路上的遙控信號(hào)，相當(dāng)于電話機(jī)的叉簧接通，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)摘機(jī)。平時(shí)P1.4為低電平0，因此V1斷開，相當(dāng)于試驗(yàn)板與電話線之間斷開了，起到了掛機(jī)的效果。以上的論述可以簡(jiǎn)單的歸結(jié)為：當(dāng)單片機(jī)P1.4口為高電平時(shí)，V1導(dǎo)通；當(dāng)單片機(jī)的P1.4口為低電平0時(shí)，V1不導(dǎo)通，因此

23、V1就好像一個(gè)受P1.4口控制的開關(guān)一樣。如圖3.33所示。實(shí)際上V1就是一個(gè)電子開關(guān)，該開關(guān)的導(dǎo)通與否受到單片機(jī)P1.4口的控制。因此摘機(jī)、掛機(jī)電路的原理可簡(jiǎn)化為圖3.33所示。圖 3.33 摘、掛機(jī)簡(jiǎn)化電路3.4 語音錄放電路ISD系列語音錄放芯片是美國半導(dǎo)體信息存儲(chǔ)器件公司生產(chǎn)的新穎單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路 ,它采用了先進(jìn)的模擬數(shù)字語音存儲(chǔ)專利技術(shù) ,把語音信號(hào)以原始的模擬形式直接存儲(chǔ)在片內(nèi)的 EEPROM存儲(chǔ)器中 ,而無需象其它語音電路那樣 ,要經(jīng)過A/D、D/A轉(zhuǎn)換 ,減少了失真 ,大大提高了錄放音質(zhì)量 ,在眾多的語音錄放電路中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，ISD1420為美國ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語音錄

24、放電路由振蕩器、語音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音內(nèi)容存入永久存儲(chǔ)單元，提供零功率信息存儲(chǔ)，這個(gè)獨(dú)一無二的方法是借助于美國ISD公司的專利-直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)（DAST TM）實(shí)現(xiàn)的。利用它，語音和音頻信號(hào)被直接存儲(chǔ)，以其原本的模擬形式進(jìn)入EEPROM存儲(chǔ)器。直接模擬存儲(chǔ)允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現(xiàn)。不僅語音質(zhì)量?jī)?yōu)勝，而且斷電語音保護(hù)。（一）、ISD1420電特性：工作電壓：5V靜態(tài)電流：典型值0.5A，最大值2A工作電流：典型值15mA，最大值30m

25、A（16歐姆）(二)、ISD1420引角描述：ISD1420芯片的引角如下圖所示：圖 3.41 ISD1420引角腳（三）有 COB、DIP和 SOIC三種封裝形式ISD1420芯片采用 CMOS技術(shù) ,內(nèi)含振蕩器、話筒前置放大、自動(dòng)增益控制、抗混迭濾波器、平滑濾波器、音頻放大器及高密度 EEPROM存儲(chǔ)陣列。ISD1420 的 EEPROM的容量為 128K,可存儲(chǔ)160段語音信息 ,每段存儲(chǔ)0.125s的語音信息 ,總共可存儲(chǔ)20s的信息。芯片在錄放操作結(jié)束后 ,自動(dòng)進(jìn)入低功耗節(jié)電模式 ,功耗僅0.5 A芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù) ,每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在芯片內(nèi)單個(gè) EEPROM單元中

26、 ,因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲 ,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。（四）ISD1420與單片機(jī)的接口圖3.4289C51與 ISD1420硬件電路連接圖ISD1420采用總線技術(shù),適宜與單片機(jī)接口如圖3.42所示 ,89C51通過P1、P3口實(shí)現(xiàn)對(duì)ISD1420 的各種控制與操作 ,P1口與ISD1420的地址線相連,用以設(shè)置語音段的起始地址P3.0用以控制錄音狀態(tài) ,P3.1用以控制放音狀態(tài)。P3.0 低電平 ,開始錄音 ,P3.0高電平 ,錄音結(jié)束 ,芯片自動(dòng)寫入一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)志(EOM)。P3.1低電平 ,開始放,P3.1 高電平

27、,放音結(jié)束(或遇到 EOM標(biāo)志 ,或內(nèi)存結(jié)束 ,放音都會(huì)結(jié)束)。表1 語音信息錄音地址3.5 聲光報(bào)警電路（一） 報(bào)警電路功能介紹報(bào)警電路具有兩方面的功能.圖3.51是故障發(fā)生時(shí)的電路方框圖,當(dāng)故障一旦發(fā)生時(shí),報(bào)警裝置便記憶故障內(nèi)容,發(fā)出聲響報(bào)警,同時(shí)故障指示屏發(fā)出閃光報(bào)警,以顯示故障的內(nèi)容.圖3.5-1 故障方框圖圖3.52是消音后的電路方框圖,值班人員知道故障發(fā)生和故障內(nèi)容后,按下消音按鈕,聲響報(bào)警解除,故障指示屏由閃光變?yōu)槌Ａ溜@示,若此時(shí)故障已經(jīng)消失,則報(bào)警裝置已經(jīng)切斷電源,故障指示屏自然熄滅.圖3.5-2 消音方框圖（二）報(bào)警電路組成及原理報(bào)警電路原理如圖3.53所示,本裝置由故障檢測(cè)

28、單元、故障內(nèi)容記憶單元、故障內(nèi)容顯示單元、閃光振蕩源單元、消音按鈕、自檢試驗(yàn)按鈕及聲響元件等組成.當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí),開關(guān)K閉合,光電耦合器PC817原方二極管發(fā)光,副邊光敏三極管導(dǎo)通,P24伏電源經(jīng)三極管BG1加到三端穩(wěn)壓器7815輸入端,7815輸出P15伏,為振蕩源電路提供電源,電源指示燈HL2發(fā)光.同時(shí)P24伏經(jīng)電容器C1微分后,繼電器K1吸合,記憶故障內(nèi)容,并通過K1-2觸點(diǎn)自鎖,P24伏電源經(jīng)二極管D1和K1-1觸點(diǎn)給故障指示燈HL1,繼電器K1的觸點(diǎn)K1-1轉(zhuǎn)換至閃光報(bào)警源的輸出端U0.7815輸出端P15伏電源通過K1-3閉合后,電子報(bào)警器因通電而發(fā)出聲響報(bào)警,閃光振蕩源在U0端輸出

29、方波脈沖信號(hào),驅(qū)動(dòng)故障報(bào)警指示燈HL1閃光報(bào)警.振蕩源由5G555時(shí)基集成元件及R7、R8、C2、R9、R10、BG2、BG3等元件組成,R7、R8、C2決定了振蕩源的振蕩頻率F的快慢.SB1為自檢試驗(yàn)按鈕,按下SB1按鈕后,報(bào)警通道的光耦PC817導(dǎo)通,以檢驗(yàn)報(bào)警檢測(cè)通路是否處于良好狀態(tài).SB2為消音按鈕,在故障出現(xiàn)后,按下SB2按鈕后,K1繼電器因失去自鎖而釋放,故障記憶復(fù)位,觸點(diǎn)K1-3斷開,音響報(bào)警及閃光振蕩源因失電而停止工作,同時(shí)K1-1觸點(diǎn)恢復(fù).此時(shí),若故障信號(hào)仍舊存在時(shí),P24伏電源通過二極管D1使故障指示燈HL1由閃光轉(zhuǎn)為常亮;若故障已經(jīng)消失,則光電耦合器PC817截止,三極管

30、BG1截止,電源指示燈HL2熄滅,故障指示燈由閃光轉(zhuǎn)為熄滅.圖3.5-3 報(bào)警電路原理圖（三）報(bào)警電路的特點(diǎn)(1)該報(bào)警電路在沒有故障出現(xiàn)時(shí),由于光電耦合器PC817及三極管BG1截止,故整個(gè)電路無電源,這樣無故障即無電源,無靜態(tài)功耗.(2)性能穩(wěn)定,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng).由于故障輸入信號(hào)采用光電耦合器輸入和采用小型密封繼電器K1作為記憶元件,使電路抗干擾能力增強(qiáng).(3)該報(bào)警電路使用元件少,線路簡(jiǎn)單實(shí)用.(4)本裝置工作電壓為DC24伏,操作安全.3.6 DTMF發(fā)送接收電路，MT8880與AT89c51及語音電路接口 MT8880是MITEL公司推出的專門用于處理DTNF信號(hào)的專用集成電

31、路芯片，不僅具有接收和發(fā)送DTMF信號(hào)的自動(dòng)撥號(hào)功能，還可以檢測(cè)電話干線上撥號(hào)音、回鈴音和忙音等信號(hào)音。適合與單片機(jī)接口，外圍電路簡(jiǎn)單。    MT8880內(nèi)部有五個(gè)寄存器，分別為接收數(shù)據(jù)寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、收發(fā)控制寄存器CRA和CRB以及收發(fā)狀態(tài)寄存器。在本設(shè)計(jì)中，由于僅采用發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、收發(fā)控制寄存器CRA和CRB發(fā)送DTMF信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)功能，因此在此僅介紹這三個(gè)寄存器。發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)決定要發(fā)送的雙音頻信號(hào)的頻率，因此只能向發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)。兩個(gè)收發(fā)控制寄存器占用同一個(gè)地址，因此根據(jù)CRA中的寄存器選擇位的值決定是否對(duì)CRB進(jìn)行操作 M

32、T8880 的結(jié)構(gòu)及工作原理 管腳及引腳功能MT8880 有兩種封裝形式:20-pin 的DIP 和28-pin 的LCC。管腳排列如圖3.61所示。圖 3.61 MT8880引腳圖管腳定義如下:IN + :運(yùn)放輸入IN - :運(yùn)放輸入GS : Gain Slect ,運(yùn)放輸出端REF :參考電壓Vss :電源負(fù)極OSC2 :時(shí)鐘輸出OSC1 :DTMF 時(shí)鐘/ 振蕩器輸入,采用3. 579545MHz 的時(shí)鐘R/ W:讀寫控制CS :片選RSO :寄存器選擇CK:系統(tǒng)時(shí)鐘輸入IRQ/ CP :中斷請(qǐng)求/ 呼叫處理,向CPU 發(fā)中斷申請(qǐng)。當(dāng)選擇了呼叫處理模式時(shí),輸入信號(hào)線上有呼叫信號(hào)時(shí)輸出就發(fā)

33、出與之相應(yīng)的方波信號(hào)D0D3 :數(shù)據(jù)線Est :滯后前輸出。當(dāng)檢測(cè)到有效音頻對(duì)時(shí),就變?yōu)楦唠娖?信號(hào)條件不滿足時(shí)又立刻返回低電平St/ Gt : 滯后輸出/ 保護(hù)后輸出。當(dāng)電壓高于時(shí), 保存檢測(cè)到的音頻對(duì),同時(shí)更新輸出鎖存器內(nèi)容。當(dāng)電壓低于V TST時(shí),芯片就可重新接收新的音頻對(duì)。Gt 的輸出對(duì)滯后時(shí)間常數(shù)有影響,它的狀態(tài)是Est 和加到St 的電壓的函數(shù)VDD :電源正極MT8880 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)T8880 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.62 所示。圖 3.62 MT8880內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖MT8880 的工作原理(1) 接收方式 當(dāng)MT8880 作為DTMF 接收器的時(shí)候,DTMF信號(hào)經(jīng)由IN + 和IN -

34、 輸入,經(jīng)過運(yùn)算放大并且濾除信號(hào)中的撥號(hào)音頻率,然后發(fā)送到雙音濾波器,分離出低頻組和高頻組信號(hào)。通過數(shù)字計(jì)數(shù)的方式檢出DTMF 信號(hào)的頻率,并且通過譯碼器譯成四位二進(jìn)制碼。四位二進(jìn)制編碼被鎖存在接收數(shù)據(jù)寄存器中,此時(shí)狀態(tài)寄存器中的延時(shí)控制識(shí)別位復(fù)位,狀態(tài)寄存器中的接收數(shù)據(jù)寄存器滿標(biāo)識(shí)位置位,對(duì)外來說,當(dāng)寄存器中的延時(shí)控制識(shí)別位復(fù)位時(shí)IRQ/ CP 由高電平變?yōu)榈碗娖?。如果用IRQL/ CP 作為單片機(jī)的中斷信號(hào), IRQL 由高電平變?yōu)榈碗娖?向CPU 發(fā)出中斷申請(qǐng),當(dāng)CPU 響應(yīng)中斷,讀出寄存器中的數(shù)據(jù)后, IRQL 返回高電平。(2) 發(fā)送方式當(dāng)MT8880 作為DTMF 發(fā)送器時(shí),數(shù)據(jù)總

35、線D0D3 上四位二進(jìn)制碼被鎖存在發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中,發(fā)送的DTMF 信號(hào)頻率由3. 58MHz 的晶振分頻產(chǎn)生。分頻器首先從基準(zhǔn)頻率分離出8 個(gè)不同頻率的正弦波,行列計(jì)數(shù)器根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù),以八取二方式分離出一個(gè)高頻信號(hào)和一個(gè)低頻信號(hào),經(jīng)開關(guān)電容作D/ A 轉(zhuǎn)換,在加法器中合成DTMF 信號(hào),并從TONE 端輸出MT8880接口技術(shù) MT8880 采用了標(biāo)準(zhǔn)的微處理器接口,這樣使得信號(hào)的接收和發(fā)送變得簡(jiǎn)單。MT8880 內(nèi)部有5個(gè)寄存器,這5 個(gè)寄存器可分為數(shù)據(jù)暫存寄存器、收發(fā)控制寄存器和收發(fā)器狀態(tài)寄存器。數(shù)據(jù)暫存寄存器有接收數(shù)據(jù)寄存器和發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器,接收數(shù)據(jù)寄存器用于存放最后一次

36、接收到的有效值,是一個(gè)只讀寄存器;發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)決定要發(fā)送的雙音頻信號(hào)的頻率組成,我們只能向發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中寫入數(shù)據(jù)。收發(fā)控制寄存器也有CRA 和CRB ,它們占用同一個(gè)地址,輪流使用。對(duì)CRB 的操作是通過CRA 中某一個(gè)特定位的置位操作來實(shí)現(xiàn),因此在程序的開始和加電、系統(tǒng)復(fù)位時(shí),在軟件上要對(duì)控制寄存器進(jìn)行初始化。圖3.63 MT8880與AT89C51及語音電路的接口電路第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1信號(hào)音的識(shí)別方法系統(tǒng)在巡檢到警情信號(hào)后就模擬摘機(jī)。為了識(shí)別模擬摘機(jī)后電話系統(tǒng)是否處于可撥號(hào)的狀態(tài)、電話撥完號(hào)碼后電話是否接通以及對(duì)方是否摘機(jī)接聽電話等幾種狀態(tài)，系統(tǒng)必須進(jìn)行信號(hào)音的識(shí)別。為

37、了識(shí)別信號(hào)音，必須知道各種信號(hào)音的特性。各種信號(hào)音特性如下：    撥號(hào)音：450±25Hz連續(xù)蜂音；    忙音：O35s斷035s通的450±25Hz蜂音，音斷周期為O7s；    回鈴音：4s斷l(xiāng)s通的450±25Hz蜂音，音斷周期為5s。    這些電話信號(hào)均是模擬信號(hào)，然而單片機(jī)是無法識(shí)別模擬信號(hào)的，故必須先將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，然后再根據(jù)脈沖信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行識(shí)別。這些電話音頻信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)可用下式計(jì)算：  &

38、#160; N=tm/T    式中，N為每音段周期的脈沖個(gè)數(shù)；T為電話音頻信號(hào)的音頻周期，單位為s；tm為信號(hào)音斷周期的通時(shí)間，單位為s。    在實(shí)際使用中，主要需要識(shí)別撥號(hào)音、忙音和回鈴音。分析這三種信號(hào)的特性可以看出，在一定的計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)，其脈沖個(gè)數(shù)是不一樣的。在設(shè)計(jì)之初，考慮采用5s為一個(gè)計(jì)數(shù)單位來判斷這三種信號(hào)音，但通過實(shí)際的調(diào)試發(fā)現(xiàn)：當(dāng)對(duì)方摘機(jī)時(shí)，要等待一段時(shí)間才能聽到報(bào)警語音。通過反復(fù)研究及調(diào)試，最終采用2s計(jì)數(shù)判斷撥號(hào)音，采用2.8s(即4個(gè)忙音周期)判斷是否為忙音，若否則代表電話撥通了。隨后采用ls為一個(gè)計(jì)數(shù)單元，采用計(jì)五次后的累加脈沖數(shù)來判斷對(duì)方是否接聽電話。若有，則放相應(yīng)的報(bào)警提示語音；否則再計(jì)ls，然后計(jì)算最后5s內(nèi)的脈沖數(shù)，再次判斷對(duì)方是否摘機(jī)。如此反復(fù)。直到超過等待時(shí)間仍沒有人接聽電話就掛機(jī)。由于干擾和一些其他因素的存在，難免會(huì)有誤判的現(xiàn)象而導(dǎo)致漏報(bào)警情。因此采取在所有預(yù)先設(shè)定的電話至少有一個(gè)撥通就只撥一遍如果全部投撥通或者沒人接聽則把所有預(yù)存電話重?fù)芤贿叄@樣漏報(bào)報(bào)警的概率就非常低以致可忽略不計(jì)。4.2 軟件設(shè)置自動(dòng)撥號(hào)程序的流程圖如圖4.21所示。 圖4.21 撥號(hào)子流程框圖4.3 編程中應(yīng)注意的幾點(diǎn)