【正文】 。根據(jù) 系統(tǒng)主程序 流程圖 可設(shè)計(jì)出單片機(jī)控制程序，在主程序中完成一些初始化的工作及錄放結(jié)束工作， ISD 上電、掉電等，另外循環(huán)掃 描鍵盤， 檢查啟動(dòng)鍵是否按下根據(jù)錄放開關(guān)狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序。 圖 42 SPI端口的控制位 命令字的高 5 位位操作碼，低 11 位為操作地址。 流程圖如下 ： 圖 41 主程序流程圖 開 始初 始 化按 鍵 檢 測(cè)振 鈴 檢 測(cè)自 動(dòng) 摘 機(jī)播 放 提 示 音錄 音自 動(dòng) 掛 機(jī)忙 音 檢 測(cè)24 錄放音 程序設(shè)計(jì) 錄放音是通過(guò)單片機(jī)對(duì) ISD4004的 MISO和 MSIO讀取狀態(tài)字和寫入命令字來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)忙音檢測(cè)到忙音時(shí)，錄音結(jié)束。 23 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的軟件部分 應(yīng)用了單片機(jī) AT89C51 的幾個(gè)管腳， 在經(jīng)過(guò)五 次振鈴后，即 P 為 5 次低電平，振鈴檢測(cè)結(jié)束；此時(shí) P 為 低電平執(zhí)行摘機(jī)。 (6) 發(fā) REC 命令。 (3) 發(fā) POWER UP 命令 (4) 等待 2 倍 TPUD。 如果從 00 處錄音 ,則按以下時(shí)序 : (1) 發(fā) POWER UP 命令 。 (4) 發(fā) PLAY 命令。 22 (2) 等待 TPUD(上電延時(shí) )。因此 ,用戶發(fā)完上電指令后 ,必須等待 TPUD,才能發(fā)出一條操作指令。放音速度是正常的 1600 倍 ,遇到 EOM 后停止 ,然后內(nèi) 部地址計(jì)數(shù)器加 1,指向下條信息的開始處。 用戶不必知道信息的確切地址 ,就能快進(jìn)跳過(guò)一條信息。 (8)所有操作在運(yùn)行位 (RUN)置 1 時(shí)開始 ,置 0 時(shí)結(jié)束。因此要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。 (6)ISD 的任何操作 (含快進(jìn) )如果遇到 EOM 或 OVF,則產(chǎn)生一個(gè)中斷 ,該中斷狀態(tài)在下一個(gè) SPI 周期開 始時(shí)被清除。 (4)SS 變低 ,輸入指令和地址后 ,ISD 才能開始錄放操作。 (2)SS 在傳輸期間必須保持為低電平 ,在兩條指令之間則保持為高電平。 SPI 協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 ,協(xié)議假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿動(dòng)作 ,因此對(duì) ISD4004而言 ,在時(shí)鐘上升沿鎖存 MOSI 引腳的數(shù)據(jù) ,在下降沿將數(shù)據(jù)送至 MISO 引腳。單片機(jī)的 、 ，控制 電話錄音器 工作過(guò)程中是否放 錄 音和放音內(nèi)容； ISD4004的串行輸出引腳 MISO； ISD4004的串行輸入引腳 MSIO，從該引腳讀入放音的地址； ISD4004的串行時(shí)鐘引腳 SCLK和中斷引 腳 /INT。 把語(yǔ)音信號(hào)加載到電話線上， 由于話線中直流電壓比較高，而且還有各 20 圖 34 電話放音電路 種信號(hào)音，這些都會(huì)影響到語(yǔ)音信號(hào)加載到電話線上，因此此電路使用一個(gè)耦合變壓器作為隔離器件。增益在內(nèi)部設(shè)定到 20可使外部元件數(shù)少，在引腳 1 和 8 之間連接電阻和電容可使增益超過(guò) 200 。自動(dòng)靜噪端 AMCAP通過(guò) 1μ F電容接地， XCLK接地，使用內(nèi)部時(shí)鐘。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組， 其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。 圖 33 電話錄音電路 要把電話線上的語(yǔ)音信號(hào)錄制到 語(yǔ)音芯片 ISD4004中，通 過(guò)音頻輸入變壓器把電話線上的語(yǔ)音信號(hào)耦合到 MIC輸入端。此電路用來(lái)把 主 人 不在家的留言信息（例如： ―您19 好 ,這 是 XX的自動(dòng)留言機(jī) ,主人不在家 ,請(qǐng)留言 。 ISD4004 錄音電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中的語(yǔ)音芯片的輸入采用了單端輸入的方法， MIC采用小型駐極體麥克風(fēng)。只需把事先編輯好的語(yǔ)音信息的準(zhǔn)確地址傳送到 ISD4004的控制口就可以實(shí)現(xiàn)指定地址的放音。 可以利用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì) RAC引腳進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且通過(guò) LED顯示器實(shí)時(shí)地把計(jì)數(shù)器的值顯示出來(lái)，這樣我們不但可以知道錄入的每段信息的開頭和結(jié)尾的地 址，而且還可以知道每段信息之中特定內(nèi)容的地址，從而可以建立地址表對(duì)信息 進(jìn)行剪輯、合成等處理達(dá)到對(duì)語(yǔ)音信息特定的要求。 但由于微處理器的查詢速度相對(duì)于 RAC 時(shí)鐘頻率要快得多，所以，如果通過(guò)查詢的方法檢測(cè) RAC 每個(gè)周期的低電平時(shí)，在上一次檢測(cè)到 RAC 低電平時(shí)必須要經(jīng)過(guò)一段延時(shí)才能再檢測(cè) RAC，這樣檢測(cè)到的低電平才是有效的 ， 這段延時(shí)可以說(shuō)是“假延時(shí)”。這個(gè)時(shí)鐘相對(duì)于微控制器的速度來(lái)說(shuō)較慢，上例為 200ms。每個(gè)錄放周期都從這 200ms的“語(yǔ)音存儲(chǔ)塊”的塊首開始，如 下 圖所示。 ISD4004每一行周期為 200ms 這就是器件的地址分辨率。對(duì)器件尋址，就是選擇 一行，從行首開始錄、放操作，而每行中的各列是不可尋址的。為了理解其工作原理，有必要先介紹器件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。 需要知道每一時(shí)刻的錄音信息在 ISD芯片存儲(chǔ)器中所處的位置，這樣有利于 實(shí)時(shí)地監(jiān)控 ISD4004語(yǔ)音芯片工作的位置，從而能夠知道所錄的每段信息的開頭和結(jié)尾的準(zhǔn)確地址，便于我們對(duì)已錄入的信息進(jìn)行管理。 ISD4004 內(nèi)部存儲(chǔ)信息管理機(jī)制 在本設(shè)計(jì)中， ISD4004 能夠儲(chǔ)存 4分鐘的語(yǔ)音信息因此 能夠存儲(chǔ)若干條留言。 1mF 的電容也影響自動(dòng)靜噪電路對(duì)信號(hào)幅度的響應(yīng)速度。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較 ,決定自動(dòng)靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。 自動(dòng)靜噪 (AMCAP) 當(dāng)錄音信號(hào)電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時(shí) ,自動(dòng)靜噪功能使信號(hào)衰弱 ,這樣有助于養(yǎng)活無(wú)信號(hào) (靜音 )時(shí)的噪聲。輸入時(shí)鐘的占空比無(wú)關(guān)緊要 ,因內(nèi)部首先進(jìn)行了分 頻。若要求更高精度 ,可從本端輸入外部時(shí)鐘 (如附錄所列 )。商業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi) , 頻率變化在+%內(nèi)。 外部時(shí)鐘 (XCLK) 本端內(nèi)部有下拉元件?？爝M(jìn)模式下 ,RAC17 的 s 是高電平 , s 為低電平。每個(gè) RAC 周期表示 ISD 存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行 (ISD4003 系列中的存儲(chǔ)器共產(chǎn) 1200 行， ISD4004 系列中的存貯器共 2400 行 )。 EOM 標(biāo)志 只在放音中檢測(cè)到內(nèi)部的 EOM 標(biāo)志時(shí) ,此狀態(tài)位才置 1。中斷狀態(tài)也可用 RINT 指令讀取。 ISD 在任何操作 (包括快進(jìn) )中檢測(cè)到EOM 或 OVF 時(shí) ,本端變低并保持。數(shù)據(jù)在 SCLK 上升沿鎖存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 ISD 未選中時(shí) ,本端呈高阻態(tài)。 串行輸入 (MOSI) 此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端 ,供 ISD 輸入。信號(hào)通過(guò)耦合電容輸 入 ,最大幅度為峰峰值 16mV 音頻輸出 (AUD OUT) 提供音頻輸出 ,可驅(qū)動(dòng) 5KΩ 的負(fù)載。差分驅(qū)動(dòng)時(shí) ,信號(hào)最大幅度為峰峰值 16mV。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。 地線 :(VSSA,VSSD) 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。 采樣頻率可為、 、 、 ， 頻率越低 ,錄放時(shí)間越長(zhǎng) ,而音質(zhì)則有所下降 ,片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中 ,可在斷電情況下保存 100年 (典型值 ),反復(fù)錄音 10萬(wàn)次。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制 , 操作命令可通過(guò)串行通信接口(SPI/Microwire)送入。 單片錄放時(shí)間 4至 8分鐘 ,音質(zhì)好 ,適用于移動(dòng)電話及 他便攜式電子產(chǎn)品中。 通過(guò)單片機(jī)的 I/O口對(duì) ISD4004系列語(yǔ)音芯片進(jìn)行錄音、放音等控制，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制可靠、有較高的實(shí)用價(jià)值。 圖 28 5V電源電路 圖 29 3V電源電路 15 第 3章 語(yǔ)音芯片 及錄放音電路 語(yǔ)音芯片 ISD4004 ISD4004 芯片 本設(shè)計(jì)所使用的語(yǔ)音芯片是 ISD4004。 5V， 3V 電源電路如圖所示。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá) 1A。 7805 系列為 3 端正 穩(wěn)壓電路 ,TO220 封裝，能 夠 提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。 當(dāng)信號(hào)頻率落在 320～ 510Hz范圍以內(nèi)時(shí)，能從 IRQ端輸出方波，否則 IRQ端為低電平。 13 圖 27 忙音檢測(cè)電路 此電路 中 MT8888工作于 呼叫模式， 在該模式下，芯片可以從輸入信號(hào)中檢測(cè)電話呼叫過(guò)程的各種信號(hào)音 (回鈴音、撥號(hào)音、忙音，撥號(hào)音是 450Hz的連續(xù)信號(hào)，忙音為 0． 35秒通、 0． 35秒斷，回鈴音為 1秒通、 4秒斷 )。檢測(cè)程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔 ,代碼短。 能夠正確識(shí)別無(wú)聲 (線路故障 ) 、撥號(hào)音、忙音、空號(hào)音、擁塞音、回鈴音、被叫用戶摘機(jī)等狀態(tài) 。使 用單片機(jī)定時(shí) /計(jì)數(shù)功能檢測(cè)電話信號(hào)音 。若 St 電壓低于 VTSt，則電路不接收一新單音對(duì)， GT 輸出的作用是設(shè)置外部時(shí)間監(jiān)測(cè)常數(shù)； VDD(20)—芯片電源正端，典型值為 +5V。若電路檢測(cè)到一種有效的單音對(duì)時(shí)， Est 為高電平；若信號(hào)丟失，則 Est 返回低電平； St/GT(19)—控制輸入 /時(shí)間監(jiān)測(cè)輸出。輸入需發(fā)送的 DTMF 編碼或輸出譯碼的 DTMF 信號(hào)數(shù)據(jù)。在中斷模式下，當(dāng)一個(gè)有效DTMF 信號(hào)突發(fā)發(fā)送或接收時(shí)，輸出低電平信號(hào)。兩引腳間接 晶體與內(nèi)部電路構(gòu)成芯片振蕩器；若由外部電路 提供時(shí)鐘，則OSC2 引腳開路； TONE(8)—DTMF 信號(hào)輸出端，也可通過(guò)編程設(shè)置為單音輸出； 12 /WR(9)—微處理器寫輸入端，低電平有效，與 TTL 電平兼容； /CS(10)—片選信號(hào)輸入端，低電平有效。在該引腳與 IN引腳間接反饋電阻可調(diào)節(jié)運(yùn)放增益； Vref(4)—基準(zhǔn)電壓輸出端。 MT8888 芯片集成度高、功耗低，可調(diào)整雙音頻模式的占空比，能自動(dòng)抑 制撥號(hào)音和調(diào)整信 號(hào)增益，還帶有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)總線，可與 TTL 電平兼容，并可方便地進(jìn)行編程控制。 MT8888 是 MITEL 公11 司 采用 CMOS 工藝生產(chǎn)的 DTMF 信號(hào)收發(fā)一體集成電路，它的發(fā)送部分采用信號(hào)失真小、頻率穩(wěn)定性高的開關(guān)電容式 D／ A 變換器，可發(fā)出 16 種雙音多頻 DTMF 信號(hào)。 經(jīng)光 耦合器 隔離的信號(hào)經(jīng) C12 和 R13 濾波整形后，會(huì)變成標(biāo)準(zhǔn)低電平和帶紋波高電平的長(zhǎng)周期脈沖信號(hào)，但是輸出的波形不好，且為高的電平狀態(tài)還與各交換機(jī)相關(guān)，所以在后面 加上了一個(gè)三極管的反向器，作為整形，這樣就可以得到很完整的波形了。 電路原理圖如下圖： 圖 25 振鈴檢測(cè)電路 電話 外線 在平時(shí)的電壓為直流 40V左右，而振鈴來(lái)時(shí)會(huì)有正負(fù) 25V的交流電壓疊加在外線上，所以檢測(cè)振鈴的電路用 C11 高壓電容來(lái)進(jìn)行隔直； 振鈴以 5 秒為周期，即 1 秒送， 4 秒斷，在本電路檢測(cè)鈴流信號(hào)時(shí)，以 3 次鈴響為準(zhǔn)，即 3 次振鈴后無(wú)人摘機(jī)，便由單片機(jī)控制自動(dòng)模擬摘機(jī)。調(diào) RP， LED 的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，說(shuō)明光電耦合器是好的。 當(dāng)電源接通后， LED 不發(fā)光。 在光 電耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后 ，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流 ，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電 光 電的轉(zhuǎn)換。光電耦合器的種類較多，常見(jiàn)有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣 體隔離。 光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的 一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。最終使整個(gè)電路完成9 自動(dòng)模擬摘機(jī)過(guò)程。由于檢測(cè) 到 振鈴 后，系統(tǒng)會(huì)給另一個(gè) I/O 低 電平從而開啟 光電耦合器 Ul，因此線路會(huì)處于導(dǎo)通狀態(tài)。 應(yīng)用光電耦合器作為控制開關(guān)，來(lái)控制摘掛機(jī) 。根據(jù)有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，模擬摘掛 機(jī)電路設(shè)計(jì)如 下 圖所示。當(dāng)用戶摘機(jī)時(shí)，電話機(jī)將通過(guò)叉簧接上約 300Ω 的負(fù)載，從而使整個(gè)電話線回路流過(guò)約 30 mA 的電流。 根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不論任何電話機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)的直流電阻應(yīng)小于300Ω ，有 r鍵的電子電話機(jī)的摘機(jī)狀態(tài)直流電阻應(yīng)小于 350 Ω 。通常 OSC 的輸出時(shí)鐘頻率為— 16MHZ典型值為 12MHZ 或 ,兩個(gè)容值為 30PF 的電容可以幫助晶振起振，典型值有 30PF 或 60PF，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)的目的。 （ 2） XTAL1 和 XTAL2：片內(nèi) 震蕩電路輸出線， 這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來(lái)連接單片機(jī)片內(nèi) OSC 的定時(shí)反饋電路。在設(shè)計(jì)中采用人工復(fù)位按鈕，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)本身需要復(fù)位之外，外部擴(kuò)展 I/O 接口電路等也需要復(fù)位，需要一個(gè)包括上電和按鈕復(fù)位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復(fù)位電路。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 (VPP)。 /EA/VPP ：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)(0000HFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀