自動電話應(yīng)答系統(tǒng)(論文)

1、摘 要自動語音應(yīng)答系統(tǒng)是指在沒有工作人員值班的情況下，由系統(tǒng)自動處理來自用戶的呼叫，通過語音給出用戶各種操作提示，并根據(jù)用戶的操作來執(zhí)行相應(yīng)的命令，完成用戶所需要實現(xiàn)的功能或提供用戶所需要的信息。 例如當(dāng)前流行的一些語音電話系統(tǒng)，手機(jī)的客戶服務(wù)中心以及各種自動查分系統(tǒng)等都是自動語音應(yīng)答系統(tǒng)的具體應(yīng)用。電子技術(shù)的發(fā)展，各種功能的語音合成芯片在市場廣泛的出現(xiàn)，使得語音信號用于控制、測量、通信、儀表測量等方面成為現(xiàn)實。本文論述用單片機(jī)和語音合成芯片對電話進(jìn)行監(jiān)測而自動應(yīng)答。在沒有通話時，單片機(jī)對電話振鈴信號(受話和摘機(jī)信號(送話進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)檢測到振鈴信號后，單片機(jī)就轉(zhuǎn)為對語音合成芯片的管理，實現(xiàn)自動

2、應(yīng)答。當(dāng)檢測到摘機(jī)信號時，表明是本機(jī)打電話出去，單片機(jī)就進(jìn)入對掛機(jī)信號進(jìn)行檢測。檢測到掛機(jī)信號后，說明電話已打完，它又回到對振鈴信號和摘機(jī)信號的監(jiān)測狀態(tài)。自動電話應(yīng)答系統(tǒng)這一課題，正是通信領(lǐng)域智能化發(fā)展的重要表現(xiàn)，隨著時代的發(fā)展，為滿足人們的需求，我們考慮到當(dāng)話機(jī)旁邊沒人接聽的情況，所以對自動電話應(yīng)答系統(tǒng)進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：自動應(yīng)答Abstract Automatic voice response systems is to point to in no staff on duty of circumstances, the system is automatic processing from

3、 the user calls, through the speech given various operation user tips, and according to the operation of the user to perform the relevant orders, complete function of the realization of the users need or provide the user with the information they need. For example the current popular some voice phon

4、e system, mobile phone customers service center and all kinds of automatic check grade system is to be automatic voice response systems of the specific application.The development of electronic technology, features the voice synthesis chips in a wide range of emerging markets, making voice signals u

5、sed to control, measurement, communications, instrumentation, measurement and so on to become a reality. This article discusses using SCM and voice synthesis chips on the telephone monitoring and automatic responses. In the absence of a call, the phone ringing signal to the SCM (by then and pick sig

6、nal (send it to monitor, ringing signal is detected, the MCU on the chip to the voice of the management, and Automatic response. When detected pick signal that the machine is called out on the MCU to hang up into the signal for testing. To hang up after the detection signal that telephones have been

7、打完, it returned to the ring signals and pick signal monitoring state. The automatic answering system of the subject, it is significant to the development of intelligent communication field performance, with the development of The Times, to meet the demands of the people, we consider when the unit ne

8、xt to no answer, so for automatic telephone response system for research.Key words: automatic response目 錄第一章用單片機(jī)實現(xiàn)電話自動應(yīng)答 41.1 實現(xiàn)電話自動應(yīng)答各方案的簡介 41.1.1 用嵌入式方法實現(xiàn) 41.1.2 用CTI技術(shù)實現(xiàn): 51.1.3 用交互式語音應(yīng)答IVR系統(tǒng)實現(xiàn)： 71.2 用單片機(jī)和語音合成芯片實現(xiàn)電話自動應(yīng)答 71.2.1 系統(tǒng)的特性 71.2.2 系統(tǒng)工作原理 8第二章系統(tǒng)各部分的功能介紹 92.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 92.1.1 工作過程 92.1.2 系統(tǒng)硬件 9

9、2.2 語音合成技術(shù) 102.3 語音合成方法 102.3.1 語音合成芯片UM5101 112.3.2 8031芯片 112.3.3 自動摘掛機(jī) 132.3.4 振鈴音的檢測 132.3.5 控制電器 132.3.6 單片機(jī)與語音合成片UM5101接口電路 13第三章流程圖 153.1 系統(tǒng)軟件流程簡介 153.2 系統(tǒng)工作流程圖 163.3 單片機(jī)編程流程圖 17第四章 電話自動應(yīng)答系統(tǒng)的將來發(fā)展 184.1 發(fā)展 184.2 小結(jié) 18參考文獻(xiàn) 19謝辭 20第一章用單片機(jī)實現(xiàn)電話自動應(yīng)答本文論述用單片機(jī)和語音合成芯片對電話進(jìn)行監(jiān)測而自動應(yīng)答。在沒有通話時，單片機(jī)對電話振鈴信號(受話和摘

10、機(jī)信號(送話進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)檢測到振鈴信號后，單片機(jī)就轉(zhuǎn)為對語音合成芯片的管理，實現(xiàn)自動應(yīng)答。當(dāng)檢測到摘機(jī)信號時，表明是本機(jī)打電話出去，單片機(jī)就進(jìn)入對掛機(jī)信號進(jìn)行檢測。檢測到掛機(jī)信號后，說明電話已打完，它又回到對振鈴信號和摘機(jī)信號的監(jiān)測狀態(tài)。1.1 實現(xiàn)電話自動應(yīng)答各方案的簡介1.1.1 用嵌入式方法實現(xiàn)：嵌入式系統(tǒng)一般指非PC 系統(tǒng)，是把微處理器（CPU）或微控制器（MCU）的系統(tǒng)電路與其專用的軟件平臺相結(jié)合，以此來達(dá)到系統(tǒng)操作的最高效率。它包括軟件和硬件兩部分：硬件包括處理器、微控制器、存儲器及外設(shè)器件和書輸入/輸出端口等，如圖1-1所示，嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計算機(jī)處理系統(tǒng)，它不具備像硬盤那

11、樣大容量的存儲介質(zhì)，而大多使用EPROMEPROM或閃存作為存儲介質(zhì)；軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（要求實時和多任務(wù)操作）和應(yīng)用程序部分，操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用，而應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)和行為，有時設(shè)計人員把這兩種軟件組合在一起。嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢在于結(jié)合微處理器或微控制器的系統(tǒng)電路與其專屬的軟件來達(dá)到系統(tǒng)工作效率與成本的最高比。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路產(chǎn)生而出現(xiàn)的微型計算機(jī)，給人類生活帶來了根本性的改變，如果說微型機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可以毫不夸張的說，嵌入式微控制器技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。由嵌入式微控制

12、器組成的系統(tǒng)，最明顯的優(yōu)勢就是可以嵌入到任何微型或小型儀器、設(shè)備中。圖1-1嵌入式系統(tǒng)硬件框圖每年建立的計算機(jī)系統(tǒng)都有各自完全不同的目的：嵌入在大型的電子設(shè)備中，重復(fù)執(zhí)行一個特定功能，而通常沒有引起設(shè)備使用者的注意。嵌入式系統(tǒng)存在于各種常見的電子設(shè)備中，如消費類電子產(chǎn)品（移動電話、尋呼機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、便攜式攝影機(jī)、磁帶錄象機(jī)、掌上游戲機(jī)、計數(shù)器、個人數(shù)字助理）、家用電器產(chǎn)品（微波爐、留言機(jī)、自動調(diào)溫器、家庭安全系統(tǒng)、洗衣機(jī)以及照明系統(tǒng)）、辦公自動化設(shè)備（傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、掃描儀）、商用設(shè)備（收銀機(jī)、路邊收費器、報警系統(tǒng)、讀卡機(jī)、產(chǎn)品掃描設(shè)備以及自動提款機(jī)）以及車用設(shè)備（動控制、定速控制、燃

13、料噴射、防鎖死剎車器以及主動式懸吊）等。嵌入式系統(tǒng)有幾個不同于其他計算機(jī)系統(tǒng)的共同特征：（1） 功能單一：一個嵌入式系統(tǒng)通常只能重復(fù)執(zhí)行一個特定的功能。（2） 嚴(yán)格的約束：一般而言，嵌入式系統(tǒng)的成本必須在幾美金之內(nèi)，大小必須能做在單個芯片上，處理速度要夠快，以便處理實時數(shù)據(jù)，必須有最低的功耗，以延長電池壽命或避免使用散熱設(shè)備。（3） 反應(yīng)性與實時性：很多嵌入式系統(tǒng)都要不斷地對所處壞境的變化做出反應(yīng)，而且要實時地得出計算結(jié)果，不能延遲。1.1.2 用CTI技術(shù)實現(xiàn):21世紀(jì)是一個信息迅猛發(fā)展的時代，通信、計算機(jī)與信息融為一體，推動著人類社會以歷史上不曾有過的高速度向前發(fā)展，電話網(wǎng)和計算機(jī)網(wǎng)已成為

14、遍布全球的兩個最大的通信網(wǎng)絡(luò)。計算機(jī)電話集成技術(shù)(CT卜ComputerTelephoneIntegrationl門通過使用最新的數(shù)字處理技術(shù)實現(xiàn)了電話網(wǎng)語音流和計算機(jī)網(wǎng)數(shù)據(jù)流的有機(jī)結(jié)合，并以嶄新的信息化姿態(tài)應(yīng)用在社會的各服務(wù)行業(yè)中。隨著社會信息化程度的不斷提高，消費者對企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量也提出了越來越高的要求。企業(yè)如果想在市場競爭中占據(jù)領(lǐng)先地位，必須能夠準(zhǔn)確把握住消費者的需求，并以最快的速度做出響應(yīng)。顯然，那些以傳統(tǒng)方式經(jīng)營和服務(wù)的企業(yè)，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代客戶的要求，并在爭奪客戶資源的競爭中取得優(yōu)勢。為此，許多企業(yè)開始借助于信息化技術(shù)的應(yīng)用，利用基于CTI技術(shù)的電話語音系統(tǒng)LZI來改善服務(wù)。電話語

15、音系統(tǒng)不僅可以有效、快速地改善企業(yè)服務(wù)，提高客戶的滿意度，而且可以降低企業(yè)營運成本、完善營業(yè)網(wǎng)絡(luò)和營銷手段，挖掘潛在用戶、增加企業(yè)的綜合競爭力。對客戶而言，通過電話語音系統(tǒng)得到的最大益處就是:不管身在何處，隨手拿起一個電話，撥通一個指定的服務(wù)號碼，就能享受到企業(yè)提供的特定服務(wù)。本論文基于上述的需求背景提出了“基于CTI技術(shù)的電話自動應(yīng)答與語音信箱系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)”。電話自動應(yīng)答系統(tǒng)主要結(jié)合電話語音系統(tǒng)的特點實現(xiàn)了對來電的自動應(yīng)答功能;而電話語音信箱系統(tǒng)主要應(yīng)用于客戶服務(wù)中心，并提供留言、聽取留言、留言管理等功能。電話語音系統(tǒng)又稱電話電腦系統(tǒng)，是目前在CTI領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用最廣，發(fā)展最成熟的系統(tǒng)，它是

16、計算機(jī)與電話裝置相結(jié)合的產(chǎn)物，由計算機(jī)、電話語音卡、數(shù)據(jù)線以及軟件等組成，其系統(tǒng)簡圖如圖1-2所示：圖1-2電話語音系統(tǒng)的組成電話語音系統(tǒng)使用電話語音卡完成電話語音與微機(jī)數(shù)據(jù)之間的雙向轉(zhuǎn)換，即實現(xiàn)電話的語音模擬信號和計算機(jī)可以處理的數(shù)字信號之間的相互轉(zhuǎn)換。語音卡直接插在計算機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi)，并通過標(biāo)準(zhǔn)連接器聯(lián)入電話網(wǎng)，再輔以相應(yīng)的軟件，就組成了一個簡單的電話語音系統(tǒng)，這時的計算機(jī)就是一臺無人值守的電話機(jī)。用戶撥通這部電話的號碼時，電話語音系統(tǒng)就自動向用戶提供聲訊服務(wù)，用戶可以根據(jù)語音提示，通過按鍵來選擇所需要的服務(wù)；計算機(jī)則根據(jù)用戶的選擇，來相應(yīng)處理并完成指定的功能。然而目前的電話語音系統(tǒng)也存在一

17、些技術(shù)上的不足，主要體現(xiàn)在以下兩方面：（1）交互式語音應(yīng)答(工VR系統(tǒng)的功能比較單一，靈活性不強(qiáng)；（2）電話語音系統(tǒng)的服務(wù)還不夠智能化。可以預(yù)見，未來電話語音系統(tǒng)的發(fā)展將會聚焦在交互式語音應(yīng)答技術(shù)的日趨完善上，同時結(jié)合語音合成、語音識別等語音處理技術(shù)實現(xiàn)智能的電話語音服務(wù)系統(tǒng)。1.1.3 用交互式語音應(yīng)答IVR系統(tǒng)實現(xiàn)：傳統(tǒng)的IVR系統(tǒng)功能單一、應(yīng)用范圍狹窄，一個IVR系統(tǒng)只能針對一個特定的行業(yè)來應(yīng)用;而且大部分IVR系統(tǒng)的語音流程往往都是固化的，系統(tǒng)的稍微變化就必須對語音流程進(jìn)行修改或升級，這顯然是不可取的。本課題運用可靈活擴(kuò)展的設(shè)計思想設(shè)計并實現(xiàn)了IVR流程定制器，不僅使IVR系統(tǒng)的應(yīng)用不

18、再有行業(yè)的局限性，而且也為系統(tǒng)管理員提供了更方便的語音流程編輯器，使語音流程的修改和升級變得更為簡單。電話語音系統(tǒng)的服務(wù)器中一般儲存一些固定的語音數(shù)據(jù)，以便于固定信息、的播放，然而大部分的語音信息需要從數(shù)據(jù)庫中提取，實時生成。傳統(tǒng)的操作流程是:管理員每隔一段固定的時間查詢數(shù)據(jù)庫，將最新的資料提取出來，然后根據(jù)文本信息錄制成相應(yīng)的聲音文件，最后加載新生成的聲音文件到IVR流程中。由此可見整個流程均有人工完成，這不僅給管理員添加了繁重的工作，而且大大降低了系統(tǒng)運行的效率。鑒于此點，本課題結(jié)合聲音文件合成51和文語轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)了語音信息的動態(tài)生成，整個過程可在系統(tǒng)后臺自動運行，而不需人工介入，極大地

19、改善了電話語音系統(tǒng)的管理和運行效率。要實現(xiàn)電話自動應(yīng)答的功能，除以上介紹的方法外，還有許多，在此不一一介紹了。1.2 用單片機(jī)和語音合成芯片實現(xiàn)電話自動應(yīng)答隨著電子技術(shù)特別是數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展，電腦自動應(yīng)答、數(shù)字點歌、自動音頻服務(wù)、自動應(yīng)答錄音電話等各種自動答錄系統(tǒng)在越來越多的場合發(fā)揮著重要的作用。這些技術(shù)極大地方便了人們的工作和生活，提高了效率。本文介紹以數(shù)字存儲方式設(shè)計實現(xiàn)的一種簡單的自動應(yīng)答錄音系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用UM5101語音合成芯片進(jìn)行數(shù)字錄音，其特點是：音質(zhì)好，且可隨時更改主人留言信息。另外該系統(tǒng)利用單片機(jī)控制，具有一定程度的智能化及可擴(kuò)充性。數(shù)字存儲式自動應(yīng)答錄音系統(tǒng)的核心器件

20、是單片機(jī)。利用單片機(jī)檢測鍵盤、摘/掛機(jī)、鈴流等輸入信號，并相應(yīng)地控制和實現(xiàn)雙音多頻（DTMF）信號的發(fā)送、語音芯片的錄放音等功能。在電源方面，振鈴電路和通話電路由電話線上的直流饋電直接提取，其它電路用外電源（5V）供電。1.2.1 系統(tǒng)的特性利用8031單片機(jī)和UM5101語音合成芯片構(gòu)成的性能/價格比高、功能強(qiáng)、語音清晰的電話留言機(jī)。它可以外掛于電話機(jī)之外，構(gòu)成獨立的留言機(jī)，與電話機(jī)并聯(lián)使用；也可以將其與電話機(jī)組合起來構(gòu)成一體化的電話留言機(jī)。該留意機(jī)的特點為：（1）采用 DRAM存儲語音信號，既縮小了整機(jī)的體積，又可提高記錄謀體的可靠性。（2）可實現(xiàn)多人留言，通過增加存儲器容量，改變采樣頻率

21、、留意時間，可達(dá)到靈活設(shè)定留言人數(shù)的目的。（3）留言時間可定長或非定長，即給每個留言人規(guī)定固定的留言時間，或使留言時間隨話音時間長短來定。（4）若用戶不留言或留言滿，可自動掛機(jī)。（5）用戶可通過留言機(jī)上的小話筒自行存入須告知電話對方的各種信息。（6）用戶可在非留言狀態(tài)下，隨時、反復(fù)地回放留。（7）具有人工(按鍵、自動(定時方式消除留言的功能；人工清除是隨機(jī)的，而自動清除則是在留言保留一定時間后，允許接收新留言來覆蓋的留言。（8）具有自動振鈴檢測功能。即振鈴m次后，自動摘機(jī)。（9）設(shè)置了錄、放、聯(lián)機(jī)按鍵，以便用戶操作，同時指示燈為用戶提供該機(jī)的工作狀態(tài)。（10）外掛式留言機(jī)既可獨立地工作，又可與

22、電話機(jī)并行工作。1.2.2 系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)工作原理如圖1-3所示，圖1虛線框的部分是電話機(jī)的原理框圖。本系統(tǒng)對電話機(jī)不作任何改動，只在電話機(jī)話筒的掛機(jī)按鍵上加裝一個信號檢測點，提供給單片機(jī)進(jìn)行檢測。在電話機(jī)進(jìn)線前加接一個由繼電器控制的通斷觸點開關(guān)K，平時斷開，通話時由單片機(jī)控制接通。振鈴信號的獲得是在開關(guān)K前的電話線上，用一隔直耦合電容將振鈴信號送入全波整流器。整流濾波之后加到光耦管的輸入端，在輸出端的發(fā)射極有一個高電平，送給單片機(jī)進(jìn)行檢測。當(dāng)單片機(jī)檢測到高電平后，輸出一信號，控制繼電器J，使觸點開關(guān)K接通，準(zhǔn)備通話。電話機(jī)應(yīng)工作在免提鍵的方式下，即電話機(jī)內(nèi)的開關(guān)K2-1和K2-2(免提鍵開

23、關(guān)接通在1和2點上。此時電話機(jī)的鈴響電路被切除，免提揚聲器被接通。話筒處于掛機(jī)時，開關(guān)K1-1和K1-2接通2點。語音輸入的拾音器應(yīng)放在免提揚聲器的地方，語音輸出的揚聲器應(yīng)對準(zhǔn)電話機(jī)的免提拾音器的位置。圖1-3系統(tǒng)工作原理圖第二章系統(tǒng)各部分的功能介紹2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1.1 工作過程該留言機(jī)主要完成電話錄音、回放的功能，其工作過程為：當(dāng)電話用戶需外出時.可將聯(lián)機(jī)按鍵按下，使留言機(jī)接入電話網(wǎng)，并給留言機(jī)加電源。之后，用戶可通過MIC(話筒錄入想要告知電話對方的信息，這祥便做好了留言的準(zhǔn)備。一旦外部電話打進(jìn)來，留言機(jī)自動檢測m振鈴(表示無人接后，便自動摘機(jī)。留言機(jī)先將用戶事先存入的信息通過話路傳給

24、對方，對方聽完這段信息之后便可開始留言。若對方不需留言，即可掛機(jī)。留言機(jī)送完用戶信息后，轉(zhuǎn)入錄音狀態(tài)，同時檢測電話線上的“忙”音。若無“忙”音，則檢測留言時間到否，若留言時間到或有“忙”音出現(xiàn)，則結(jié)束錄音，立即自動掛機(jī)。一個留言錄制完，即準(zhǔn)備接收下一個電話留言，直到錄滿n個為止，便不再接收外來的電話。用戶回來后，便可通過SP(喇叭隨時、反復(fù)地回放全部留言，留言保留時間到、用戶清除留言或加電復(fù)位均可使留言機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，以便重新開始接收留言。2.1.2 系統(tǒng)硬件留言機(jī)硬件由控制器、語音合成電路及話路信號檢測電路組成。控制器由8031魚片機(jī)實現(xiàn)，它控制UM5101語音合成芯片進(jìn)行錄音及放音操作，檢

25、測振鈴、忙音、錄音鍵、放音鍵狀態(tài)，控制繼電器R切換，以及提供定時及中斷功能。它外帶一個地址鎖存器和一個用來存放控制程序的EPRoM。成電路包括UM5101語音合成芯片、動態(tài)存貯器、錄音電路及放音電路。UM5101語音合成芯片是采用ADMc(自適應(yīng)增量調(diào)制方式的錄、放音用單片C，MoS一LSI。聲音數(shù)據(jù)存貯于DRAM中，可供UM5101隨時使用。它利用外接的話筒、喇叭、放大器等音頻電路構(gòu)成錄、放音系統(tǒng)。UM5101具有可編程特點，由8031對其初始化，加載錄、放、停止命令.并可設(shè)定采樣頻率、記錄空間大小(即確定留言時間長短，以及對記錄空間分段，它允許模擬語音輸入，并提供模擬語音輸出。話路信號檢測

26、電路實現(xiàn)話音信號檢測、振鈴與忙音檢測。話音信號檢測電路實現(xiàn)從電話線上檢出有效的話音信號，并以適當(dāng)?shù)淖儞Q形式送入UM5101;或者將UM5101輸出的語音信號有效地加載至電話線上提供給對方。振鈴檢測電路檢出振鈴信號，并將其轉(zhuǎn)換為TTL電平狀態(tài)，以便8031檢測出振鈴次數(shù)。忙音檢測電路檢出忙音，并將其轉(zhuǎn)換為竹L電平狀態(tài)，為8031提供掛機(jī)狀態(tài)。另外，電路中設(shè)有兩個繼電器。繼電器Rl控制摘機(jī)，掛機(jī)以及選擇語音輸入源為Mlc或話路。繼電器RZ控制語音信號由話路輸出還是由喇叭輸出。還設(shè)置了一個聯(lián)機(jī)按鍵。設(shè)置聯(lián)機(jī)按鍵的目的在于，留言機(jī)不用時可脫離電話網(wǎng)，以減小電話線負(fù)載(這時，留言內(nèi)容不需保留的話，可使留

27、言機(jī)斷電停止工作。以上述電路稍加改動即可直接裝入到電話機(jī)內(nèi)，形成具有留言功能的電話機(jī)。2.2 語音合成技術(shù)語音是人際交往最直接的工具，也是現(xiàn)代重要信息交流方式之一。語音合成研究已有很長歷史，由于電子技術(shù)的迅速發(fā)展，大規(guī)模集成電路，微處理器的應(yīng)用等，使得語音處理技術(shù)取得了重大進(jìn)展，出現(xiàn)了各種語音合成芯片，使得語音合成技術(shù)進(jìn)入了一個新的應(yīng)用時代。2.3 語音合成方法語音合成信號是由聲波轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷哪M量，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字量，對這些數(shù)字量進(jìn)行分析、編輯、存儲、調(diào)用等，必須建立語音庫。要使聲音再現(xiàn)，又將數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量，經(jīng)揚聲器進(jìn)行電聲轉(zhuǎn)換。 語音合成方法很多，但主要可歸納為兩大類。一種是波形存儲

28、法，另一種是參數(shù)合成法，前者較容易，后者較困難。不同的語音合成主要表現(xiàn)在AD轉(zhuǎn)換時編碼方式不同。本文采用的語音合成芯片是UM5101，它的特點是采用波形存儲方式，為預(yù)測編碼，采用自適應(yīng)調(diào)制方式ADM(Adaptiue Delta Modulation，其應(yīng)用電路框圖如圖2-1所示。由于它采用一位量化編碼，比多位量化編碼所需的存儲單元最少，這是它突出的優(yōu)點。圖2-1調(diào)制和解調(diào)原理框圖2.3.1 語音合成芯片UM5101芯片特點：(1UM5101尋址能力為64K一位。 (2外接存儲器可選擇為2片。 (3語音信號的存儲要靠外接動態(tài)存取存儲器DRAM。 (4它屬ADM方式編碼。 (5CMOS工藝制作，

29、功耗低。 (6有手動和自動錄放模式。 (7采樣和放音速率有二種選擇。 (8具有重放兩次功能。 (940腳雙列直插式，雙電源+5V、+8V供電。 芯片只有八根地址線，對存儲器讀寫時，先輸出行地址，由行選通信號RAS將行地址鎖存在存儲器中。接著輸出列地址，由列地址選通信號CAS1和CAS2將列地址鎖存在存儲器中，這樣就實現(xiàn)64K的尋址能力。UM5101在自動模式下，只要接通電源或給一個觸發(fā)信號，它可以進(jìn)行32次錄制再生循環(huán)。在手動模式下，接通電源，并不進(jìn)入錄音過程，而是處于守候狀態(tài)。當(dāng)對RECORD腳輸入一個正脈沖時，就進(jìn)入錄音狀態(tài)，只要到達(dá)DRAM最大地址時，錄制結(jié)束，電路又進(jìn)入守候狀態(tài)。如果對

30、TRIG腳輸入一個正脈沖，它就進(jìn)入放音狀態(tài)，到達(dá)DRAM的末地址，放音結(jié)束，輸入守候狀態(tài)。決定錄制和放音的順序是任意的。在錄放過程中可以用切斷+5V電源的來中止錄放，切斷后立即恢復(fù)供電。2.3.2 8031芯片圖2-2 芯片下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@40條引腳的功能：1、 主電源引腳VCC和VSSVCC（40腳）接+5V電壓；VSS（20腳）接地。2、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）接外部晶體的一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時，對HMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動端。XT

31、AL2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對HMOS單片機(jī)，該引腳接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端；對XHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。3、控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPPRST/VPD（9腳）當(dāng)振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與VSS引腳之間連接一個約8.2k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個約10F的電容，以保證可靠地復(fù)位。VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC主電源下掉到

32、低于規(guī)定的電平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍（5±0.5V）內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。ALE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問外部存貯器時，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）8個LS型的TTL輸入電路。對于EPROM單片機(jī)（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG）。PSEN（29腳）：此腳的輸出是

33、外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。PSEN同樣可以驅(qū)動（吸收或輸出）8個LS型的TTL輸入。EA/VPP（引腳）：當(dāng)EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH（對851/8751/80C51）或1FFFH（對8052）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的8031來說，無內(nèi)部程序存儲器，所以EA腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。對于

34、EPROM型的單片機(jī)（如8751），在EPROM編程期間，此引腳也用于施加21V的編程電源（VPP）。4、輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3（共32根）P0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外接存儲器時，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LS型的TTL負(fù)載。 P1口（1腳至8腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。P1口能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。對8052、8032，P1.0引腳的第二功能為T2定時/計數(shù)器的外部輸入，P1.1引腳的第二功能為T2EX捕

35、捉、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。對EPROM編程和程序驗證時，它接收低8位地址。 P2口（21腳至28腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗證期間，它接收高8位地址。P2可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。P3口（10腳至17腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口，在MCS-51中，這8個引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。作為第一功能使用時，就作為普通I/O口用，功能和操作方法與P1口相同。作為第二功能使用時，各引腳的定義如表1所示。值得強(qiáng)調(diào)的是，P3口

36、的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。表1  P3各口線的第二功能定義口線引腳第二功能P3.010RXD（串行輸入口）P3.111TXD（串行輸出口）P3.212INT0（外部中斷0）P3.313INT1（外部中斷1）P3.414T0（定時器0外部輸入）P3.515T1（定時器1外部輸入）P3.616WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖）P3.717RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖）2.3.3 自動摘掛機(jī)  因為程控電話交換機(jī)對電話摘機(jī)的響應(yīng)是電話線回路電流突然變大為約30mA的電流，交換機(jī)檢測到回路電流變大就認(rèn)為電話機(jī)已經(jīng)摘機(jī)。自動摘掛機(jī)電路可以通過單片機(jī)控制

37、一個繼電器的開關(guān)，繼電器的控制端連接一個大約300的電阻接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機(jī)。2.3.4 振鈴音的檢測當(dāng)用戶被呼叫時，電話交換機(jī)發(fā)來鈴流信號。振鈴為25±3伏的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值90±15V。振鈴以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。根據(jù)振鈴信號電壓比較高的特點，可以先使用高壓穩(wěn)壓二極管進(jìn)行降壓，然后輸入至光電耦合器。經(jīng)過光耦的隔離轉(zhuǎn)換，從光電耦合器輸出的波形是時通時斷的正弦波，經(jīng)過RC回路進(jìn)行濾波輸出很標(biāo)準(zhǔn)的方波。方波信號就可以直接輸出至單片機(jī)的中斷計數(shù)器輸入口，完成整個振鈴音檢測和計數(shù)的過程。2.3.5 控制電器控制電器是分析和執(zhí)行指令的部

38、件是統(tǒng)一指揮單片機(jī)按一定時序協(xié)調(diào)工作的核心控制電器主要由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、定時和控制邏輯電路等組成。 此部分通過單片機(jī)控制多路繼電器的開關(guān)即可，常用的電路已經(jīng)很成熟。2.3.6 單片機(jī)與語音合成片UM5101接口電路 接口電路如圖2-3所示，單片機(jī)采用8031，用1片2K2716EPROM作8031的程序存儲器。它的11根地址線，低八位通過74LS373鎖存器與8031的P0連接，高三位與P2，0P2.2連接。P3.7為輸入對振鈴信號檢測。P3.6為輸入對摘機(jī)信號檢測。P3.5為輸出控制電話線接通。P3.4輸入為留言放音按鍵信號。P3.3為輸入檢測錄放是否結(jié)束。P3

39、.2為輸出控制錄放速率。P3.1為輸出控制兩片38譯碼片工作P1.0輸出脈沖，啟動UM5101放音。P1.1輸出脈沖，啟動圖3單片機(jī)8031和語音片UM5101接口電路圖UM5101錄音。P1.2P1.4和P1.5P1.7分別送入兩片38譯碼器74LS138，輸出的16根線，分別控制對應(yīng)16片64K的DRAM存儲器數(shù)據(jù)線的三態(tài)門，對語音庫進(jìn)行64K為1頁的頁面管理。16頁的語音庫是這樣分配的，第一頁存放是事先錄好的“您找誰，請講姓名”，是只放不錄。第二頁是錄下對方講的姓名，此頁需要進(jìn)行錄放。第三頁存放的是事先錄好的“對不起，人不在，有事請講，有三分鐘給您錄音”。第4頁到16頁作對方留言。第1頁

40、和第3頁都是只放不錄，故可用EPROM，以免斷電丟失。留言時間較長，需要換頁，而UM5101錄放到64K就結(jié)束， WE變?yōu)楦唠娖?，故在錄音過程中，用P3.3對WE進(jìn)行檢測，當(dāng)WE=1時，8031就對語音庫輸出換地址，并啟動RECOKD繼續(xù)進(jìn)行錄音或放音。 UM5101的MODSE腳接地，工作于手動方式。SPEED腳接地，放音速率與錄音速率相同。GETSE腳為輸入，由8031的P3.2控制，為低電平，采樣速率為fosc16；為高電平，采樣速率為fosc32(fosc為時鐘頻率。OSCIN和OSCOUT腳外接一電阻，構(gòu)成時鐘振蕩器，調(diào)節(jié)電阻可以改變振蕩頻率。圖2-3單片機(jī)8031和語音片UM510

41、1接口電路圖第三章流程圖3.1 系統(tǒng)軟件流程簡介該留言機(jī)的控制程序主要包括初始化、忙音檢測、振鈴檢測、按鍵檢測、UM5101控制及定時中斷服務(wù)等幾個模塊程序。初始化操作包括對8031內(nèi)部寄存器的初始化，對8031內(nèi)部定時器的初始化，對UM5101的初始化及對硬件中可控電路的初始化。由于采用了智能化的語音合成芯片UM5101，使得對語音采樣、存貯、回放這個完整的處理過程變得 常簡單。只要在開始時初始化好UM5101。然后啟動它工作，則T6668便可與80別并行地工作。UM5101結(jié)束工作時，將提供一個狀態(tài)信號EOS(E05一1，表示結(jié)束，8031在UM5101執(zhí)行錄、放過程中不斷檢測Eos，以便

42、決定何時命令UM5101停止工作。保留時間的計時采用定時器定時中斷與內(nèi)存單元計數(shù)結(jié)合的方法來實現(xiàn)。若保留時間到，則在相應(yīng)的標(biāo)志單元中設(shè)定FFH標(biāo)志，以便提供給主程序判斷。3.2 系統(tǒng)工作流程圖系統(tǒng)工作分兩種情況，一種情況是不通話，單片機(jī)此時是對振鈴信號(受話、摘機(jī)信號(送話和放音信號進(jìn)行掃描監(jiān)測。另一種情況是：如果有振鈴信號，它就轉(zhuǎn)入對語音片進(jìn)行管理，實現(xiàn)對電話進(jìn)行自動應(yīng)答。如果有摘機(jī)信號，是屬于本機(jī)對外打電話。單片機(jī)就轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，檢測掛機(jī)信號。當(dāng)通話結(jié)束，就斷開電話線路回到掃描狀態(tài)。如果是放聽錄音，單片機(jī)管理語音片進(jìn)行放音，當(dāng)放音結(jié)束也回到掃描監(jiān)測狀態(tài)系統(tǒng)工作如圖3-1所示：圖3-1系統(tǒng)工

43、作流程圖3.3 單片機(jī)編程流程圖結(jié)合圖2-3的接口電路，8031編程流程圖如圖3-2所示：圖3-28031編程流程圖第四章 電話自動應(yīng)答系統(tǒng)的將來發(fā)展4.1 發(fā)展本文所介紹的以單片機(jī)8031為基礎(chǔ)的電話自動應(yīng)答系統(tǒng)具有價格低，安裝、使用、維護(hù)方便，對使用環(huán)境無專門要求，可無人值守運行，可靠性高等優(yōu)點，可以大大減輕工作人員勞動強(qiáng)度，也能提高電話的使用效率和服務(wù)質(zhì)量。經(jīng)過適當(dāng)?shù)母淖冊撓到y(tǒng)也可以用于其它一些場合。隨著電信事業(yè)的迅速發(fā)展，電信部門的交換容量日趨擴(kuò)大，電話用戶的高速增長，電話不僅成為溝通聯(lián)絡(luò)的工具，也是信息交換、信息傳遞的載體。為了配合日新月異的新技術(shù)及滿足消費者的需求，進(jìn)一步提高服務(wù)質(zhì)量已成為各個企業(yè)的共識，據(jù)我所知，電話自動訂票系