【正文】 Y N N N Y Y 圖 錄放音操作程序流程圖 開始 發(fā)送錄音地址命令 等待錄音延時 等待錄音 按鈕按下 等待錄音 按鈕按下 發(fā)送放音地址命令 等待放音延時 等待按鈕釋放 發(fā)停止命令 發(fā)停止命令 等待按鈕釋放 是錄音按鈕？ 是最后一段？ LCD 初始化 是最后一段？ 開機畫面顯示 結(jié)束 等待按鈕按下 設(shè)計（論文）專用紙 31 主程序 控制器系統(tǒng)程序分為主程序和中斷處理程序。電話遠程控制器接口與電話網(wǎng)接口相 連，撥打電話，控制器上的振鈴指示燈閃爍，閃爍周期為 5s，其間亮 1s，滅 4s。 解決上述問題后，還測試了單片機其他外圍電路。 5V 轉(zhuǎn) 3V電路，滿足 R5/R6=，取 R5=2K，則 R6 為 10K， R4 用于限流。 電源電路設(shè)計 單片機、 MT8870、 LM386 等芯片及電路供電為 5V， ISD4002 供電為 3V，而上一章說了用 LM7805 穩(wěn)壓 5V，現(xiàn)在只需要在此基礎(chǔ)上穩(wěn)壓出 3V即可。至于續(xù)流二極管， 1N4007 足以勝任。 Ieq=(1+β )*Ibq； Icq=β *Ibq； Ieq*R23+Ibq*R25+Ube+Ieq*R30=3V； 其中放大倍數(shù)β取 200， Ube 取 ； 得： Ibq=； Ieq=162uA Ucq=3VIeq*R23= 由計算結(jié)果可知，靜態(tài)工作點選擇恰當(dāng)，加上麥克微伏級的信號輸入，經(jīng)過放大，不會 使信號失真。單端輸入時語音信號幅度不要超過 32mV。當(dāng)要進行分段錄音時，錄音完成后必須發(fā)送結(jié)束錄音命令，放音也是一樣的，只是放音結(jié)束時， 設(shè)計（論文）專用紙 24 INT 會有個脈沖提示放音結(jié)束，單片機可根據(jù)該脈沖停止放音。通常，集電極電阻選擇 1K～ 10K 均可，這里選用 1K。當(dāng) MT8870 解出一個按鍵值而且輸出到外部時，其 STD 引腳會由低電平升為高電平，再經(jīng)過一段時間降為低電平 ,我們便可以利用此特點檢測到此引腳的變化，有訊號時便可馬上將 Q1～ Q4 引腳所產(chǎn)生的值讀入 CPU，然后解出電話的按鍵值。 表 數(shù)字撥號鍵與對應(yīng)的頻率關(guān)系 數(shù)字鍵盤 高頻組（ Hz） 1209 1336 1477 1633 低頻組（ Hz） 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * 0 D 通過專用的 DTMF 解碼芯片，將高低音頻信號分開，經(jīng)過振幅檢測和譯碼，得到碼值，就能知道用戶撥打的號碼。反之，光耦不導(dǎo)通，其等效電阻很大， R28 可看成沒有接入電話線兩端?？紤]到電容大小，并且折中，選擇容值為 22uF 的電容。光耦接收端接的 LED 燈，保證電流在 10mA 左右即可，限流電阻 R17 很好選。 圖 振鈴檢測電路 原理說明：當(dāng)未 振鈴時，直流電壓不能通過電容 C16，電橋輸出端電壓約為 0V，光耦發(fā)射端無電壓，接收端輸出腳 RING 輸出高電平。 圖 整體方案框圖 5V 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源 STC 系 列 單 片 機 光耦控制模擬摘掛機 基于 RC 充放電和光耦 隔離的振鈴檢測 12864 開關(guān)狀態(tài)顯示 電話 接口 DTMF 硬件解碼 錄音式語音提示 電磁繼電器 驅(qū)動 家用電器 設(shè)計（論文）專用紙 18 第 2 章 硬件電路設(shè)計 單元電路設(shè)計 在上一 章對整體電路方案做了擬定，本章將對擬定的方案作詳細的設(shè)計。開關(guān)型穩(wěn)壓電路將輸入的直流電轉(zhuǎn)換成脈沖電壓，再將脈沖電壓經(jīng)過 LC濾波轉(zhuǎn)換成直流。 優(yōu)點：顯示字符多，能顯示漢字。數(shù)碼管結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部是將多個 led 按照共陰或共陽連接在一起，使用簡單。 方案 2：固態(tài)繼電器控制方案 固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無觸點電子開關(guān)，在開關(guān)過程中無機械接觸部件。常用的繼電器分為電磁繼電器和固態(tài)繼電器，以下是兩種繼電器方案的對比。 優(yōu)點：控制簡單，語音可以隨意更改，不需錄入。根據(jù)需要錄音的條數(shù)，將錄音地址分段，發(fā)送錄音指令時，將錄音起始地址發(fā)送給錄音芯片，芯片就會從錄音起始地址開始錄音，當(dāng)要放該條語音時，發(fā)送放音指令，同時將這條語音的起始地址發(fā)送給錄音芯片，它就會放出這條語音，放完后，再發(fā)送停止指令關(guān)閉發(fā)音。 優(yōu)點：不需要復(fù)雜的程序解碼，節(jié)省開發(fā)時間，運用簡單，電路可靠。下面是這兩種方案的對比。電路形式如下圖 所示 (R 為接入電話線兩端的負(fù)載 )。電路形式如下圖 所示 (R1 為接入電話線兩端的負(fù)載 ). 圖 基于繼電器的模擬摘掛機控制方案 優(yōu)點：電路簡單，控制容易，可靠性高。 方案選擇 通過上述 3種方案的對比，方案 3穩(wěn)定性好，抗干擾強，程序處理簡單，而且手上沒有穩(wěn)壓管，只有方案 3沒用到高壓穩(wěn)壓二極管。 15V 的脈動直流電，其峰值足以擊穿穩(wěn)壓管 D5，經(jīng) RC 充電，而 D6 穩(wěn)壓使輸出電壓穩(wěn)定在 5V 左右，使之能被單片機識別， 設(shè)計（論文）專用紙 9 振鈴輸出端電壓升高。振鈴以 5s 為周期 , 即 1s 送， 4s斷。 在核心處理器外圍，有自動摘掛機電路，振鈴檢測電路、 DTMF 解碼電路、語音提示電路、電器控制電路等接口電路。就如振鈴音計數(shù)，用硬件實現(xiàn)要用到計數(shù)電路，而用軟件計數(shù)，用外部中斷即可。 設(shè)計（論文）專用紙 5 第 1 章 總體方案設(shè)計 總體設(shè)計分析 根據(jù)基于有線電話遙控電飯煲控制器的具體設(shè)計要求，需要做到以下幾點： 通過電話網(wǎng)對遠程家用電器實行開機、停機控制； 在振鈴達到 6 次后無人接聽，控制器會模擬摘機； 控制器能進行密碼校驗； 電器控制完成后，要提示操縱者操作完成。同時電話屬半雙工通信 , 操作者可以通過各種提示音即時了解受控對象的有關(guān)信息，也可以根據(jù)反饋的信息進行進一步的操作。 電話網(wǎng)的發(fā)展，得益于科學(xué)的進步。通過對電話網(wǎng)、 DTMF 信號、語音提示、電器控制等的研究，實現(xiàn)了利用個人終端通信設(shè)備，對家用電器實施遠程控制。 自從貝爾發(fā)明電話以來，已有 100多年的歷史。 基于現(xiàn)有的資源，電話遙控與常規(guī)的遙控方式相比 ,顯示出一定的優(yōu)越性。當(dāng)然， 在語音提示完畢后，若在給定的時間內(nèi)無操作，該系統(tǒng)會自動掛機，節(jié)約通信資源。自動摘掛機要完成電路自動摘機和掛機，在與電話網(wǎng)接口相連的部分一定是硬件電路，該硬件電路將作為軟件與電話網(wǎng)的中間橋梁。電路實現(xiàn)方式為微處理器作為核心，輔助以各個外圍接口電路。振鈴信號為 25177。 優(yōu)點：有光耦隔離，抗干擾強 缺點：用到高壓穩(wěn)壓二極管，平常幾乎用不到，元件不易得到，振鈴計數(shù)程 序處理稍微復(fù)雜些。當(dāng)沒有振鈴信號時，電話線的電壓為 48V 的直流電，而電容 C1“隔直通交”，所以整流橋輸出電壓接近 0V， PULSE_OUT端電壓接近 0V；當(dāng)振鈴信號來到時，振鈴信號通過電容 C耦合，經(jīng)過二極管 D1～ D4整流成為脈動直流電壓，通過 R C2 充電，同時 R R2 起到限流作用，當(dāng)脈動直流電壓變小時，又會通過 R C2放電，使光耦仍處于導(dǎo)通，直至振鈴信號斷，因此，每振鈴 1S,PULSE_OUT 端只有一個脈沖，程序計數(shù)會簡單很多。 自動摘掛機電路就是要完成單片機控制接入和斷開約 200Ω的負(fù)載。 缺點：電路稍微復(fù)雜，元件參數(shù)不易確定， 控制易受干擾。 綜合考慮，方案 3更適合。 優(yōu)點：直接解碼，不需額外的硬件解碼電路 缺點：程序復(fù)雜，算法難，耗 CPU 資源 方案 2：專用硬件解碼 DTMF，雙音多頻，有對應(yīng)的硬件解碼芯片，如 MT8870、 MT8880、 HT9170 等等。通過音色及聲音次數(shù)來進行提示。 方案 3：基于語音合成的提示音方案 合成芯片 可合成任意的中文文本， 同時 支持英文字母的合成 。最后，從經(jīng)濟、性能、性價比及人性化等方面考慮，認(rèn)為方案 2更加合適。由于單片機初始化時，各個 IO 輸出高電平，且單片機輸出電流不會 很大，采用方式 1 電流會稍大些，驅(qū)動能力更強，所以 設(shè)計（論文）專用紙 15 常用方式 1。但考慮到設(shè)計的是畢業(yè)作品，不是真正的設(shè)計產(chǎn)品，而且固態(tài)繼電器價格昂貴，設(shè)計經(jīng)費又有限，所以最終還是選擇用電磁繼電器。 優(yōu)點：顯示字符多， 缺點：顯示亮度不高，一般不能顯示漢字，程序稍稍復(fù) 雜。最終選用市電轉(zhuǎn) 5V 直流的方法。 方案選擇 以設(shè)計產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)，選擇開關(guān)電源是最合適的。 15V。 設(shè)計（論文）專用紙 19 光耦合器 PC817，以光電轉(zhuǎn)換原理傳遞信息，使高壓振鈴信號對主控電路不產(chǎn)生影響。下圖 是波形分析圖 圖 波形分析圖 設(shè)計（論文）專用紙 20 當(dāng) C19 電容值足夠大時， 1S 的振鈴信號（頻率為 25Hz）內(nèi)， Udc 由小變大， C19充電， Uec 變大，當(dāng) UecUo(Uo 是 Uec 使光耦發(fā)射端正向?qū)ǖ淖钚‰妷?)時，光耦發(fā)射端正向?qū)ǎ?Ugf 輸出低電平，當(dāng) Udc 由大變小時， C19 放電， Uec 緩慢變小，Uec 還未來得及變小到小于 Uo， C19 就再次充電，這樣，在 1s的振鈴時間段里， Ugf始終為低電平，直到振鈴結(jié)束。當(dāng)交換機檢測到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)?10伏左右的直流電，完成電話接通工作。 設(shè)計（論文）專用紙 21 圖 模擬摘掛機電路 DTMF 解碼電路設(shè)計 電話線上傳輸?shù)氖?DTMF 信號， DTMF( Double Tone Multi 一 Frequency)即雙音多頻，是一組由低頻信號和高頻信號疊加而成的組合信號。 圖 DTMF 解碼電路 原理說明：當(dāng) DTMF端輸入電話線上送來的 DTMF信號，信號經(jīng) C8 耦合 ,送到 MT8870的 IN引腳時，雙音多頻信號首先經(jīng)過前置放大，其中 R13 為反饋電阻，然后通過撥號音濾波器，將撥號音信號濾除，再將雙音頻信號按低、高音頻信號分開，通過高、低通濾波器及幅度檢測器檢測后送入譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運算后 ，以二進制的方式通過四條線 (Q Q Q Q4)輸出到外部共享 Bus 上。另外， STD 腳接了三極管 Q4，該三極管起到取反的作用，只要保證三極管工作在截止區(qū)或飽和區(qū)就行。 ISD4002120P 錄放語音長達 120 秒，有 600 個可尋址錄音段，其地址范圍為000H～ 258H。 由于錄音的好壞直接影響通信提示音的質(zhì)量，所以兩種模式我都測試了一下，發(fā)現(xiàn)用單端輸入模式效果要好些，最后選擇單端輸入模式。其中 R17 和 C21 起到消除自激的作用，一般取 10Ω和 47nF