【正文】 C4 為語音耦合電容，取值 ； 第 14 頁 共 30 頁 C C C20 用于改善電源紋波特性； C C7 為高頻旁路電容，取值； C20 為低頻旁路電容，取值 10uF； C16 和 C17 為隔直耦合電容，取值均為 ； R1 R2 R23 均為偏置電阻，向傳聲器提供偏置電壓， R17 取值 1kΩ ， R2 R23 取值 10kΩ ； C24用于減小電壓波動，向傳聲器提供穩(wěn)定的偏置電壓，取值 220 uF； R21 為 AGC 電路對地電阻，取值 470 kΩ ； C23 為 AGC 電路對地電容，取值 ； C15 為耦合電容，取值 ； R19 取值 kΩ ； R R7 為上拉電阻，取值均為 100 kΩ ； R16 為上拉電阻，取值 1 kΩ ； D3 為指示燈，是紅色發(fā)光二極管； S22 為錄音觸發(fā)按鍵，在錄音期間需一直按著不放； S21 為邊沿放音觸發(fā)按鍵，開始放音后即可松開； C2 防止 接通電源瞬間產生意外錄音操作，取值 ； U3 是單片語音錄放集成電路 ISD1420； MK1 為麥克風。 圖 6 語音錄放電路 原理 圖 語音錄放電路設計和 PCB 板設計中注意的問題： ISD1420 在接通電源的瞬間，有可能產生一次意外的錄音操作，使存儲器最前面放置一個信息結束標志位 EOM，將導致以前所錄的信息不能重放。電源一直接通的情況下沒有什么問題。但是當電源剛接通時，由于 /REC 引腳上的電容和上拉電阻共同作用的原因， /REC 引腳充電到高電平的時間可能比內部 Vcc 慢，這樣當 ISD1420 已有了足 夠的工作電壓 Vcc，再延遲約 100ns 之后， ISD1420 就去檢測 /REC 引腳，誤認為它處于低電平， ISD1420 就開始執(zhí)行一次瞬間的錄音操作。在 /REC 引腳到 Vcc 之間連接一個電容，這樣當電源接通時，電容會跟隨Vcc 將該引腳電壓提升，一旦電壓提高，上拉電阻將其保持，就可以消除偽錄音 第 15 頁 共 30 頁 操作命令 [2]。 模擬器件要緊緊靠近 ISD1420，元器件的引腳要盡量短；選用高質量的傳聲器，并且它的“－”端 (與金屬外殼相連的一端 )要連接到低阻抗的模擬地線回路；用 30mil 或 30mil 以上布置電源線；應采用差分駐極體或自偏置 傳聲器；電源本身一定不能有噪聲源；模擬部分的元器件要盡量靠近所連的引腳 [3]。 放大 電路 由于 ISD1420 和 MT8888 輸出的音頻信號幅度較小，初步設計方案中分別使用放大電路進行放大。語音信號使用音頻信號通用放大集成電路 LM386，電路圖如圖 7 所示： 圖 7 語音信號放大 初步 電路 原理 圖 雙音多頻信號使用三極管放大，但是調試過程發(fā)現(xiàn)在與 LM386 語音放大電路并聯(lián)以后由于交流負載過小而沒有輸出。經分析得出：語音信號和雙音多頻信號不是同時進行放大，且都是音頻信號。于是將雙音多頻信號改用語音信號放大電路進行放大 。因為 MT8888CE 的輸出負載電阻 R3 要大于等于 10 kΩ ，于是RP3 改用 100 kΩ 電位器。改進后的音頻信號放大電路圖如圖 8 所示： 本單元電路元器件列表： C13 為 DTMF 信號輸入耦合電容，取值 ； RP RP3 均為電位器，起調節(jié)輸入音頻信號幅度的作用，防止輸出音頻信號失真，取值均為 100 kΩ ； C5 為旁路耦合電容，取值 uF； R18 為 LM386 負載電阻，取值 10Ω ； C18 為音頻信號耦合電容，取值 220 uF； C19 為 LM386 電源低頻旁路電容，取值 220 uF， C22 為高頻旁路電容，取值 uF，它們均為了提高 LM386 電源的紋波特性，減小電源噪聲。 調試中用數字示波器可觀察到改進后的音頻放大電路可以不失真的輸出信 第 16 頁 共 30 頁 號，幅度最高約為 2V。 圖 8 音頻信號放大電路 原理 圖 信號音檢測 電路 本單元電路圖如圖 9 所示： 圖 9 信號音檢測電路原理圖 本單元電路元器件列表： R R4 是輸入平衡電阻，取值 100 kΩ ，運放的放大倍數 Av=R4/R2，C1 是隔直耦合電容，取值 uF，耐壓值為 300V； R14 是上拉電阻，取值 kΩ ； MT8888CE 撥號以后，交換機返回的信號經 C1 耦合到運放的反相輸入端， 第 17 頁 共 30 頁 經運放放大和呼叫處理濾波器濾波后，從 CP 端輸出方波信號到單片機的 T0 端，由計數器 T0 計方波的個數，判斷返回信號音的類型，具體軟件編程見下一章。 鍵盤顯示 電路 鍵盤用于電話號碼的輸入、存儲與修改，采用 4 4 行列式鍵盤，連接在單片機的 P0 口，通過行列掃描來實現(xiàn)按鍵的識別，具體軟件編程見下一章，電路圖如圖 10 所示： 圖 10 鍵盤電路原理圖 顯示電路用于顯示錄入的電話號碼 、系統(tǒng)的控制信息、調試過程中的 特定信息。初步方案中選用 12 位數碼管，但由于電 路復雜且沒有必要，于是改用一位數碼管來顯示。數碼管選用綠色的共陽數碼管，接單片機 P0 口的 ~，排阻 RP1 是上拉電阻，軟件編程見下一章。本單元電路圖如圖 11 所示： 圖 11 顯示電路原理圖 第 18 頁 共 30 頁 單片機及控制電路 本電路是該系統(tǒng)的核心部分 。 仔細分析系統(tǒng)功能要求，單片機的主要任務是電話號碼的預先錄入、存儲與修改；處理外部中斷請求；號碼的讀取與發(fā)送；信號音的檢測與判斷及相應的控制操作等。由于要求單片機要集成了內部EEPROM，于是選用 STC89C52RC，其具有 8K FLASH 存儲器和 2K EEPROM滿足本系統(tǒng)設計中程序和數據的存儲要求。 片內振蕩器及時鐘信號的產生 單片機 內部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器，反相放大器的輸入端為 XTAL1， 輸出端為 XTAL2，分別是 單片機 的 19 腳和 18 腳。在 XTAL1 和XTAL2 兩端跨接晶振及兩個電容就可以構成穩(wěn)定的振蕩電路 ，電容器的選擇通常取 30pF 左右時 ， 對振蕩頻率有微調作用。 電路圖如圖 12 所示： 圖 12 單片機振蕩電路原理圖 控制電路 控制電路分為單片機復位電路、外部中斷 /INT0 觸發(fā)電路 (即電話號碼錄入、修改觸發(fā)電路 )、外部中斷 /INT1 觸發(fā)電路 (即呼救觸發(fā)電路 )。電路圖如圖 13 所示： 第 19 頁 共 30 頁 圖 13 控制電路原理圖 4 系統(tǒng)軟件 設計與調試 本系統(tǒng) 中 的軟件設計主要分為系統(tǒng)初始化、 電話號碼存儲與修改、顯示、控制摘掛機、撥號、信號音處理等部分， 每個功能模塊對于整體設計都是非常重要的 。單片機 STC89C52RC 通過軟件程序才能完成各部分的功能。系統(tǒng)程序分為兩個中斷模塊來完成所要求的功能。系統(tǒng)程序流程圖如圖 14 所示： 圖 14 系統(tǒng)程序流程圖 外部中斷 /INT0 處理模塊 外部中斷 /INT0 處理模塊完成號碼的存儲與 修改，分為鍵盤掃描、按鍵識別、號碼顯示、號碼存儲等。該模塊程序流程圖如圖 15 所示： 初始化 等待外部中斷？ 中斷處理 否 系統(tǒng)上電 開始 是 第 20 頁 共 30 頁 圖 15 外部中斷 /INT0 程序流程圖 外部中斷 /INT1 處理模塊 外部中斷 /INT1 處理模塊完成摘機、撥號、呼叫處理、控制播放語音信息、掛機等。該模塊程序流程圖如圖 16所示： 圖 16 外部中斷 /INT1 程序流程圖 說明：如重撥 3次還未撥通對方的電話號碼，系統(tǒng)退出中斷處理程序，等待下次外部中斷請求。 撥號 模塊 撥號功能模塊是本系統(tǒng)設計中的重點， 起直接關鍵的作用 。 MT8888 的相關軟件設計是整個系統(tǒng)軟件設計中的核心。 MT8888 內部有 1 個只讀的接收數據寄存器， 1 個只寫的發(fā)送數據寄存器， 2 個 控制寄存器及 1 個狀態(tài)寄存器。利用MT8888 完成 DTMF 信號發(fā)送 等功能時，主要是通過對上述 5 個寄存器進行相應的讀寫操作來實現(xiàn)的。讀、寫 MT8888 的過程中， RSO， /WR 及 /RD 引 腳的電平 、時序變化由 STC89C52RC 來控制，這 3 條控制線的功能如表 2 所示。 MT8888否 是 系統(tǒng)摘機 控制 MT8888 撥號 判斷電話是否撥通 控制 ISD1420 放音 延時 20S，系統(tǒng)掛機 系統(tǒng)掛機 ,延時 30 秒 否 是 是 判斷鍵值，對 u 賦值 否 顯示鍵值并將 u 寄存在數組中 判斷 u 是否為 0x1c 即代表＃ 將數組中的數據存入 EEPROM 退出中斷 掃描 P1口，判斷是否有鍵按下 第 21 頁 共 30 頁 模塊的基本操作 (函數 )包括 ： MT8888 的初始化，對應 程序中的 InitMT8888()函數 系統(tǒng)在上電之后進行其它操作之前，必須 要 完成 MT8888 的初始化工作。一般在上電 l00 毫秒 后進行以下初始化步驟 (共有 6 步的讀寫操作 )： 1）、 讀狀態(tài)寄存器 ； 2）、 往控制寄存器寫數據 0 ； 3）、 再往控制寄存器寫數據 0 ； 4）、 往控制寄存器寫數據 8 ； 5）、 往控制寄存器寫數據 0 ； 6）、 讀狀態(tài)寄存器 。 void InitMT8888(void) /*初始化 MT8888*/ { RSO=1。 WR=1。 RD=0。 P2=0xaf。 /*讀狀態(tài)寄存器 SR */ WR=0。 RD=1。 P2=0x30。 /*往控制寄存器 CRA 寫數據 0 ,CRA=0000 */ WR=0。 RD=1。 P2=0x30。 /*再往控制寄存器 CRA 寫數據 0,CRA=0000 */ WR=0。 RD=1。 P2=0x38。 /*往控制寄存器 CRA 寫數據 8,CRA=1000 */ WR=0。 RD=1。 P2=0x30。 /*往控制寄存器 CRB 寫數據 0 , CRB=0000 */ WR=1。 RD=0。 P2=0xaf。 /*讀狀態(tài)寄存器 SR */ } 設置 MT8888 工 作于 DTMF 模式， 對應程序中的 SetMT8888DTMFMode()函數 第 22 頁 共 30 頁 該過程有 3 步 ： 1）、 往控制寄存器中寫數據 0x39。表示 選擇 DTMF 模式、 允許 Tone 輸出。且下一次寫控制寄存器時是對寄存器 B 進行操作 ； 2）、 往控制寄存器中寫數據 0x31。表示不選擇 BURST 模式，發(fā)送 DTMF信號 時的持續(xù)時間由程序來控制 ； 3）、 讀狀態(tài)寄存器 。 void SetMT8888DTMFMode(void) /*設置發(fā)送工作模式 */ { RSO=1。 WR=0。 RD=1。 P2=0x39。 /*CRA=1001*/ WR=0。 RD=1。 P2=0x31。 /* CRB=0001 */ WR=1。 RD=0。 P2=0xaf。 /*READ 讀狀態(tài)寄存器 SR */ } 撥一個 電話號碼 的操作，對應程序中的 SetTelephoneNumber()函數 為了使得 MT8888 能穩(wěn)定、可靠的工作，在每次利用 MT8888 進行撥號以前都需初始化一次。 撥號時， STC89C52RC 除了往 MT8888 的數據總線上送出相應數字之外，還必須通過控制寄存器 A 的最低位來控制發(fā)送 雙音多頻信號 的持續(xù)時間。這是因為在上面 2 中 設置工作模式 時，沒有選擇 BURST 模式。 void SetTelephoneNumber(void) /* 發(fā)送 一個 電話號碼 */ { unsigned char i=0。 for(i=0。i12。i++) { if(TelephoneNumber[i]==0x1c) /* 如果為＃，則退出循環(huán) */ break。 InitMT8888()。 SetMT8888DTMFMode()。 RSO=0。 第 23 頁 共 30 頁 WR=0。 RD=1。 P2=TelephoneNumber[i]。 switch(P2) { case 0x1a: k=0。 break。 case 0x11: k=1。 break。 case 0x12: k=2。 break。 case 0x13: k=3。 break。 case 0x14: k=4。 break。 case 0x15: k=5。 break。 case 0x16: