【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一段聲音，因?yàn)镮SD2590 芯片是可以分段錄音的，該芯片 最多可以將儲(chǔ)存聲音的空間劃分為 600個(gè)片斷，這里選用了 4 條地址線，從理論上來講， 4 條地址線根據(jù)電平的高低狀態(tài)不同，最多有 4 4=16 種狀態(tài)組合，即可將錄音總時(shí)間分為 16 段。 在 這里使用第 6﹑第 7腳和第 8﹑第 9 腳這 4條地址線。 錄音過程中， ISD 系列器件在進(jìn)行存儲(chǔ)操作之前，要分幾個(gè)階段對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。首先要輸入信號(hào)放大到存儲(chǔ)電路動(dòng)態(tài)范圍的最佳電平，這個(gè)階段由前置放大器、放大器和自動(dòng)增益控制部分來完成。 如圖 4 所示。 圖 34 前置放大器通過隔直流電容與麥克風(fēng)連接，隔直流電容用來去掉交流小信號(hào)中的直流成份 (大約 2～ 20mv） 。信號(hào)的放大分兩步完成：先經(jīng)過輸入前置放大器，然后經(jīng)過固定增益放大器。完成信號(hào)的通路要在模擬輸出端 (ANA OUT)和模擬輸入端 (ANA IN)兩個(gè)引腳之間連接一個(gè)電容器。這 種結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，尤其對(duì)于非語音信號(hào)的應(yīng)用。同時(shí)提供一個(gè)用于截止低頻的端口。自動(dòng)增益控制電路動(dòng)態(tài)地監(jiān)控放大器輸出的信號(hào)電平并發(fā)送增益控制電壓到前置放大器。前置放大器增益自動(dòng)調(diào)節(jié)以 便維持進(jìn)入濾波器的信號(hào)為最佳電平。這樣錄音的信號(hào)能ISD 語音芯片開發(fā)系統(tǒng)軟件 ISA 總線擴(kuò)展并行 I/O 口 PC聲卡 PC機(jī)語音錄入 ISD 系列語音芯片 揚(yáng)聲器 音像 SCLK MOSI 聲卡輸 出 聲卡輸入 未經(jīng)過 applejam 同意不的轉(zhuǎn)載 （論文） 數(shù)字存儲(chǔ)式自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10 得到最高電平又使削波減至最小。我們可以通過選擇連接到 AGC 引腳的電阻和電容值來調(diào)節(jié)描述自動(dòng)增益電路特性的兩個(gè)時(shí)間常量：即響應(yīng)時(shí)間和釋放時(shí)間。 下一個(gè)階段的信號(hào)調(diào)整是由輸入濾波器完成的。由于模擬信號(hào)的存儲(chǔ)仍然是采用取樣技術(shù)，因此還需要一個(gè)抗混淆濾波器以去掉（或至少減到可忽略不計(jì)的程度）取樣頻率 1/2 以上的輸入頻率分量。這樣就滿足了所有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都遵循的奈奎斯特 圖 35 取樣定律。語音的質(zhì)量要想優(yōu)于電話的音質(zhì)，取樣頻率要用 12KHz。低通濾波器的高頻頻 限選在 ，可滿足奈奎斯特取樣定律，而且仍有足夠?qū)挼念l帶以得到高音質(zhì)的語音。濾波器是一個(gè)連續(xù)時(shí)間五極點(diǎn)低通濾波器，在 每個(gè)倍頻程衰減 40dB。 信號(hào)的調(diào)整至此已告完成。然后將輸入波形通過模擬收發(fā)器寫入模擬存儲(chǔ)陣列中。由 12KHz 取樣時(shí)鐘取樣，并且經(jīng)過電平移位而產(chǎn)生不揮發(fā)寫入過程所需要的高電壓，同時(shí)補(bǔ)償與 FowlerNordheim 隧 道效應(yīng)相關(guān)的一些實(shí)際因素。取樣時(shí)鐘也用于存儲(chǔ)陣列的地址譯碼，以便輸入信號(hào)順序的寫入存儲(chǔ)陣列。 放音時(shí)，錄入的模擬電壓在取樣時(shí)鐘的控制下順序地從存儲(chǔ)陣列 中讀出，恢復(fù)成原來的取樣波形。輸出通道上的平滑濾波器去掉取樣頻率分量并恢復(fù)原始波形。平滑濾波器的輸出通過一個(gè)模擬多路開關(guān)連接到輸出功率放大器。兩個(gè)輸出管腳直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。 ISD 系列器件的線路設(shè)計(jì)基于每個(gè) EEPROM 存儲(chǔ)單元等效于 8 位存儲(chǔ)器。信息寫入存儲(chǔ)單元采用閉環(huán)方式。取樣保持電路在編程周期內(nèi)保持?jǐn)?shù)據(jù)并將存儲(chǔ)的模擬電壓提供給比較器的一個(gè)輸入端。比較器的另一個(gè)輸入是存儲(chǔ)單元本身的輸出。在多次寫入中，電子被 “泵入 ”存儲(chǔ)單元，并使存儲(chǔ)電平反饋到比較器，當(dāng)比較器的信號(hào) (也就是存儲(chǔ)單元的輸出電壓 )等于取樣保 持電平時(shí)，該存儲(chǔ)單元的編未經(jīng)過 applejam 同意不的轉(zhuǎn)載 （論文） 數(shù)字存儲(chǔ)式自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 程停止。 ISD2590 引腳圖 ： 圖 36 ISD2590 芯片簡(jiǎn)介 ISD2590 芯片 是美國(guó) ISD 公司的專門產(chǎn)品，具有音質(zhì)自然、使用方便、單片是儲(chǔ)、反復(fù)錄放、低功耗、抗斷電等特點(diǎn)。該芯片采用模擬數(shù)據(jù)直接在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的技術(shù)，不需經(jīng)過 A/D 或 D/A轉(zhuǎn)換。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 ”。片內(nèi)信息可保存 10 年以上，存儲(chǔ)單元可反復(fù)錄音十萬次。 具有最多可存儲(chǔ) 600 個(gè)信息段的能力?？梢远嗥?jí)聯(lián)以增加存儲(chǔ)能力。被錄制的信息跨過兩個(gè)器件的地址邊界，從一個(gè)器件級(jí)聯(lián)到另一個(gè)器件時(shí)，輸出間斷小于2ms。采用雙列直插 28 腳封裝，雙 +5V 電源供電。 ISD2590 芯片工作原理 （ 1） 芯片的電路特性 手動(dòng)操作 /微控制器控制兼容； 多段信息處理，可分 1～ 600 段； 輸入采樣頻率 ； 典型帶寬 ； 外部時(shí)鐘頻率 。 （ 2） 部分引腳描述 未經(jīng)過 applejam 同意不的轉(zhuǎn)載 （論文） 數(shù)字存儲(chǔ)式自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 節(jié)電控制（ PD） 本端拉高使芯片停止工作，進(jìn)入不耗電的省電狀態(tài)。芯片發(fā)生溢出，即 OVF端變低后，要將本端短暫變高復(fù)位芯片，才能使之再次工作。 ISD2590 引腳圖如圖 5所示 : 圖 37； ISD2590 芯片 片選（ CE） 本端變低后（而且 PD 為低），允許進(jìn)行錄放操作。芯片在本端的下降沿鎖存地址線和 P/R 端的狀態(tài)。 錄放模式（ P/R） 本端在 CE 的下降沿鎖存。高 電平選擇放音，低電平選擇錄音。錄音時(shí)，由地址端提供起始地址，錄音持續(xù)到 CE或 PD變高，或內(nèi)存溢出。如果 CE 是前一種情況，芯片自動(dòng)在錄音結(jié)束處寫入 EOM 標(biāo)志。放音時(shí)，由地址端提供起始地址，放音持續(xù)到 EOM 標(biāo)志。如果 CE 一直為低，或芯片工作在某些操作模式，放音會(huì)忽略 EOM，繼續(xù)進(jìn)行。 信息結(jié)尾標(biāo)志輸出端（ EOM） 信息何時(shí)結(jié)束在錄音時(shí)進(jìn)行設(shè)定。只要 CE端上升沿到來，錄音就停止，此時(shí)ISD 芯片會(huì)在內(nèi)部一個(gè)獨(dú)立的 EEPROM 單元內(nèi)設(shè)置一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)志 EOM。當(dāng)由CE端脈沖觸發(fā)放音時(shí)，放音持續(xù)到 EOM 位為止。 ISD 芯片存儲(chǔ)陣列的每一行都可以獨(dú)立尋址，每一行中均勻地布置 4個(gè) EOM定位點(diǎn)，因此芯片共有 2400 個(gè)定位點(diǎn)（ 4 600=2400）。例如 ISD2590 采樣頻率為 ，每行的尋址時(shí)間為 160ms，則 EOM 的分辨率為 40ms。這樣，從信息未經(jīng)過 applejam 同意不的轉(zhuǎn)載 （論文） 數(shù)字存儲(chǔ)式自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 結(jié)束到 EOM 信號(hào)輸出的最大延時(shí)是 40ms。 EOM 信號(hào)為負(fù)脈沖，脈寬為 20ms。上升沿實(shí)際上標(biāo)志信息的結(jié)束，因此語音在 EOM處于低電平時(shí)仍繼續(xù)從芯片輸出，而在上升沿時(shí)停止。 地址 /模式輸入端（ Ax/Mx） 地址端有兩個(gè)作用，取決于最高兩位（ A A9）的狀態(tài)。當(dāng)最高兩位中至 少有一個(gè)為 0時(shí)，所有輸入均解釋為地址位，作為當(dāng)前錄放操作的起始地址。當(dāng)這兩位全部為 1 時(shí)，地址端就作為工作模式選擇端（高電平有效）。因此操作模式和尋址是相互排斥的（具體的操作模式可參考有關(guān)資料）。地址端只作輸入，不輸出操作過程中的內(nèi)部地址信息。地址在 CE的下降沿鎖存。 話筒前置放大器輸出端（ ANA OUT） 這個(gè)輸出經(jīng)電容耦合到模擬輸入（ ANA IN）腳。前置電壓增益取決于 AGC 端電平。 模擬量放大器信號(hào)輸入端（ ANA IN） 本端為芯片錄音信號(hào)輸入端。它接到輸入阻抗約為 的固定增益放大器。對(duì)話筒 輸入來說， ANA OUT 端應(yīng)通過外接電容連至本端。該電容和本端的 3kΩ輸入阻抗給出了芯片頻帶的附加低端截止頻率。其他音源可通過交流耦合直接連接至本端（繞過了 ISD 的前置）。 話筒輸入信號(hào)端（ MIC） 本端用于放大 1～ 20mV的信號(hào)，它是增益可控的跨導(dǎo)放大器，輸入阻抗 10kΩ，最大增益 24dB。一般駐極體話筒輸出的電平足夠驅(qū)動(dòng)該放大器。由于輸入阻抗已知，頻率響應(yīng)的下限由音頻信號(hào)源和輸入耦合電容決定。對(duì)于 ISD2590，駐極體話筒選用 的耦俁電容，它和本端的 10kΩ 輸入阻抗決定了芯片頻帶和低頻截止點(diǎn)。 芯片上的 AGC 電路控制前置放大器的增益，使增益在 0～ 20dB 之間變化，以維持合適的輸入電平。 話筒參考端（ MIC REF） 該端是前置放大器的反向輸入端，當(dāng)以差分形式連接話筒時(shí)，可抵消噪聲，提高共模抑制比。這個(gè)輸入端如果不用，必須懸空。 未經(jīng)過 applejam 同意不的轉(zhuǎn)載 （論文） 數(shù)字存儲(chǔ)式自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 語音收發(fā)電路 圖 38 語音收發(fā)部分的內(nèi)部組成如圖 6 所示。要求可傳送的語音信號(hào)在 300Hz～3400Hz 之間。 語音收發(fā)電路 原理是： 放音時(shí)，錄入的模擬電壓在取樣時(shí)鐘的控制下順序地從存儲(chǔ)陣列中讀出，恢復(fù)成原來的取樣波形。輸 出通道上的平滑濾波器去掉取樣頻率分量并恢復(fù)原始波形。平滑濾波器的輸出通過一個(gè)模擬多路開關(guān)連接到輸出功率放大器。兩個(gè)輸出管腳直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。 ISD 系列器件的線路設(shè)計(jì)基于每個(gè) EEPROM 存儲(chǔ)單元等效于 8 位存儲(chǔ)器 。信息寫入存儲(chǔ)單元采用閉環(huán)方式。取樣保持電路在編程周期內(nèi)保持?jǐn)?shù)據(jù)并將存儲(chǔ)的模擬電壓提供給比較器的一個(gè)輸入端。比較器的另一個(gè)輸入是存儲(chǔ)單元本身的輸出。在多次寫入中，電子被 “泵入 ”存儲(chǔ)單元，并使存儲(chǔ)電平反饋到比較器，當(dāng)比較器的信號(hào) (也就是存儲(chǔ)單元的輸出電壓 )等于取樣保持電平時(shí)，該存儲(chǔ)單元的編程停止 。 語音收發(fā)電路主要包括三大部分：振鈴電路、通話電路和發(fā)碼電路。其工作過程為：平時(shí)通話電路和發(fā)碼電路同電話線斷開；當(dāng)振鈴信號(hào)到達(dá)時(shí)，振鈴電路工作，促使蜂鳴器發(fā)聲；摘機(jī)后，即通過轉(zhuǎn)換開關(guān)使通話電路和發(fā)碼電話線接通，交換機(jī)檢測(cè)后立即停止發(fā)送振鈴信號(hào)，而轉(zhuǎn)接雙方的話音信號(hào)，通過通話電路實(shí)現(xiàn)通話。若欲向外輸出話音信號(hào)，首先摘機(jī)動(dòng)作使發(fā)碼電路與電話線接通，交換機(jī)檢測(cè)到即送到撥號(hào)音；然后交換機(jī)負(fù)責(zé)把呼叫方撥發(fā)的 DTMF 信號(hào)送給被叫方，使被叫方電話振鈴。 振鈴電路主要用 SGS 公司的 LS1240 芯片，通話電路用 TEA1061 實(shí)現(xiàn)，發(fā)碼未經(jīng)過 applejam 同意不的轉(zhuǎn)載 （論文） 數(shù)字存儲(chǔ)式自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 15 電路使用可單片機(jī)接口的 HT9200A 芯片，可實(shí)現(xiàn) DTMF 數(shù)據(jù)的發(fā)送，且容易對(duì)其進(jìn)行軟件控制。 另外，考慮到后面的設(shè)計(jì)需自動(dòng)摘機(jī)，轉(zhuǎn)換開關(guān)用繼電器實(shí)現(xiàn)，以利于單片機(jī)控制。 通話電路 系統(tǒng) 中通話電路是由 TEA1062 組成。 TEA1062是一塊雙極型線性集成電路。它實(shí)現(xiàn)全電子電話機(jī)所需的全部通話和線路接口功能，在發(fā)號(hào)和通話之間實(shí)現(xiàn)電子轉(zhuǎn)換。該電路能工作在低至 直流線路電壓 (性能將有所降低 )，以便更多的話機(jī)并聯(lián)使用。 TEA1062 的封裝形式為 16 線塑封雙列直插式。 特性 (Features): 低直流線路電壓，工作低至 (不包括極性保護(hù) )。 可用固定電阻調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓器。 對(duì)外部電路提供限流的供電電源。 平衡高阻抗輸入 (64kΩ)用于動(dòng)圈式，電磁式或陶瓷送話器。 不平衡高阻抗輸入端 (32KΩ)用于駐極體送話器。 具有可信音的 DTMF 信號(hào)輸入。 用于脈沖或 DTMF 發(fā)號(hào)的靜噪輸入。 可適應(yīng)各種類型受話器的接收放大器。 送受話放大器的放大倍數(shù)調(diào)節(jié)范圍大。 線路損耗補(bǔ)償由線路電流決定 (送話和受話放大器 )。 增益控制適應(yīng)交換機(jī)電源。 可調(diào)節(jié)直流線路電壓 TEA1062 是飛利蒲公司生產(chǎn)的專用電話集成電路，為雙極型，片內(nèi)包含通話所需的全部電路及撥號(hào)接口電路，最低工作電壓為 。 引腳圖如圖 7 所示管腳排列如下： 1 腳：正線路腳，進(jìn)入該腳的最大電流不得大于 140mA，最高電壓不能超過 12V； 2 腳：送話放大器增益調(diào)節(jié)腳； 3 腳：送話放大器增益調(diào)節(jié)腳； 4 腳：受話放大器輸出腳； 5 腳：受話放大器增益調(diào)節(jié)腳； 6 腳：送話放大器反相輸入腳； 7 腳：送話放大器同相輸入腳； 8 腳：穩(wěn)流器腳； 9 腳：負(fù)線路腳； 10 腳：受話放大器輸入腳； 11 腳：雙音多頻信號(hào)輸入腳； 未經(jīng)過 applejam 同意不的轉(zhuǎn)載 （論文） 數(shù)字存儲(chǔ)式自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 16 12 腳： 靜噪輸入端； 13 腳：正電源去耦腳； 14 腳：穩(wěn)壓器去耦腳； 15 腳：自動(dòng)音量調(diào)節(jié)控制輸入腳； 16 腳：直流電阻調(diào)節(jié)腳。 圖 7： TEA1062A 引腳圖 二、工作原理 圖 39 ： R10 為限流電阻， C12 為限壓保護(hù)二極管； 13 腳 (Vcc)的電壓是通過分壓電阻 R1 從線路上得到的，為了使該腳的電壓穩(wěn)定平滑，外接了一未經(jīng)過 applejam 同意不的轉(zhuǎn)載 （論文） 數(shù)字存儲(chǔ)式自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 17 個(gè)容量較大的電解電容