电话自动录放音统Word格式.docx
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2.6语音芯片APR9600的介绍16
2.6.1APR9600的功能简述16
2.6.2APR9600管脚介绍16
2.6.3APR9600控制模式介绍18
2.6.4APR9600振荡电阻的选择20
2.7LM386芯片的介绍：
20
2.7.1LM386芯片简介20
2.7.2LM386的特性21
2.7.3LM386引脚介绍21
2.7.4LM386的典型电路：
21
2.8极性转换电路22
2.9电源电路23
2.10铃流检测电路24
2.10.1铃流检测电路技术指标24
2.10.2铃流检测电路图24
2.10.3铃流检测电路工作原理25
2.10.4流检测电路中的参数25
2.11忙音检测电路25
2.11.1忙音检测电路技术指标25
2.11.2忙音检测电路图26
2.11.3忙音检测电路工作原理27
2.11.4忙音检测电路各参数27
2.12.模拟摘机电路28
2.12.1模拟摘机电路设计方案28
2.12.2模拟摘机电路图28
2.12.3模拟摘机电路工作原理28
2.12.4模拟摘机电路参数29
2.13语音录入电路与语音输出电路30
第三章软件系统设计32
3．1程序流程图部分32
3．1．1电话监视子程序流程图32
3．1．2按键处理子程序流程图32
3．2延时子程序33
第四章系统的电路板设计制作34
4.1电路原理图和PCB的绘制34
4.2PCB板的制作34
4.2.1PCB的打印和转印34
4.2.2PCB板的腐蚀35
4.2.3PCB板的钻孔35
第五章系统的安装与调试36
5.1元器件焊接方法36
5.2元件安装方法36
5.3系统的调试37
5.3.1调试的目的37
5.3.2调试的要点37
5.4系统分析37
设计总结39
参考文献40
致谢41
附录42
附录一元件清单42
附录二原理图44
附录三PCB图45
附录四程序46
单片机控制的电话自动录放音系统
摘要
近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益不断更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用。
但仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件相结合，才能完善，得到我们想要实现的功能。
现在电话机已经深入千家万户和生产生活中的各个领域，电话录音系统也成为了一种最常用的仪器，被广泛应用于各个领域。
目前，国内的家庭和单位等对电话录音系统的需求越来越高。
因此自主研制电话录音系统成为必要。
本设计详细介绍了此系统的研究意义及使用的开发环境，开发使用AT89S52单片机芯片。
除此之外还介绍了模拟摘机，铃流检测，忙音检测，语音录放音，驱动放大等电路的设计过程。
确定了技术指标及器件的选择,着重描述了系统硬件电路设计,剖析了软件设计的过程。
关键词:
单片机AT89S52，SPR9600语音芯片，自动录放音
BasedonMCU-controlledauto-reproducersoftelephonesystem
ABSTRACT
Inrecentyears,Withcomputersinthesocialsphereinfiltration,MCUapplicationsareconstantlygodeeper.AutomaticcontroloftheMCUapplicationsystem,themicrocontrollerisoftenasacorecomponenttouse,MCUknowledgealoneisnotenoughandshouldbebasedonspecifichardwarestructure,andthespecificcharacteristicsofthetargetapplicationsoftwarecombinationforperfect.
Withtelephonesinvariousareasofapplication,Telephonerecordingsystemhasbecomethemostpopularusedinvariousfields.Atpresent，Familyandthecompaniesrequiretelephonerecordingsystemoftheincreasinglyhighdemand.so,wemustcreateourowntelephonerecordingsystem.
Thedetaileddesignofthissystemandthesignificanceofthedevelopmentenvironment,developmentanduseof89C52oftheMCS-51seriesmicrocontrollerunit.AlsohasintroducedasimulationAbstractMachine,bollflowdetection,busytonedetection,voicerecordingofthesound,thedrivetoenlargecircuitdesignprocess.Determinethetechnicalindicatorsandfocusonthechoiceofdevicedescriptionofthesystemhardwarecircuitdesign,analysisfocusedonthesoftwaredesignprocess.
Keywords:
MCU89C52,VoiceChipofSPR9600,Automaticcontroloftherecordingorplaying
前言
本文简单介绍了设计电话录音系统的基本思想、设计过程以及电路板的制作等。
电话录音系统已成为一种使用简单，方便，快捷的通讯工具，已被人们广泛应用到生产生活中的各种领域，为人们的生活带去了很大的帮助。
例如一些单位的部门在无人情况时电话能够自动接听，自动回复；
个别家庭的留言回复等。
自动录放音电话成了人们相互通讯之间的重要手段之一，在信息资源越来越重要的当今社会，可以很成功的避免无人接听情况时的信息不通畅等一系列问题，可以很好的避免资源的浪费和流失。
本设计以电话机为基础，设计一个接在电话线上的语音智能录/放系统。
通过软、硬件结合实现控制。
其中主要是利用单片机对各部分进行控制。
在设计中用铃流检测，忙音检测等硬件电路来检查是否有信号从而来使单片机获得指令来完成工作。
第一章电话自动录放音统总体设计
1.1可行性分析
从国内电话机的发展状况来看，电话留言机在市场上品种很少，进口的电话留言机价格十分昂贵，不能被一般的电话用户所接受，而国内对电话留言机已有较大的需求，因此，研制电话留言机势在必行,是一件很有意义的研究。
从技术角度来看，技术人员已经掌握了电话留言机的关键技术，其核心部件单片机和语音芯片在市场上面已经有了性能好，功能强，价格低的产品可供选择。
所以，研制国产电话留言机是可以实行的。
1.2设计思路
随着电子产品不断的发展，电话机已经进入我们千家万户，但是电话机的功能已不能满足当今电子产品的发展需求，因此需要开发一种适合现状的产品来弥补无人应答时电话机的所不能做到的功能，所以就开发了电话录音系统来达到这个目的。
考虑到不浪费资源的条件下，采用了以AT89S52为控制芯片，SPR9600语音芯片为主的电话录音系统，其可以完成语音的录入和放送，以达到设计系统所要求的功能。
1.3总体方案选择
常见的自动应答录音电话机有两种类型：
一种为磁带式自动应答录音电话机；
另一种为语音存储式自动应答录音电话机。
方案一：
磁带式自动应答录音电话机
该电话机由电话机、录音机和控制电路三大部分组成。
这类电话机即可无人值班，又可作普通电话机使用。
当主人外出时，如有电话呼入，它就能自动接听，并插播主人离开前的留言，并处于在此应答状态，主人回来就可以重放记录的的信号。
由于磁带录音不可多次使用，所以这样的系统现在几乎不用了。
方案二：
语音存储式自动应答录音电话机
语音存储式自动应答录音电话机用语言处理集成电路和动态存储器取代磁带控制方式录音。
它由话音放大电路、模/数转换电路、存储器电路、数/模转换电路、时钟控制逻辑电路及外部读写控制电路等组成。
方案三：
用单片机控制自动应答录音电话机
现在的AT89S52芯片内部有时钟控制、存储部分等，语音芯片SPR9600可以直接实现录音和放音功能，而不需要方案二中的模/数转换电路、数/模转换电路等，可使设计更加方便简洁。
比较各种电路设计的特点，考虑到价格和电路复杂与简单等因素，我决定采用以AT89S52为控制中心，以SPR9600和LM386一起构成语音录放电路这一方案。
1.4总体方案设计
按照系统设计要求和上面的系统原理图，设计出各个单元电路，并且要尽可能降低系统成本。
总体方按围绕上述思想，初步确定如下：
1）用AT89S52芯片来存放固定程序和录音存放地址等。
2）使用SPR9600语音芯片来处理语音信号。
3）使用LM386芯片来完成音频的功放。
4）铃流检测采用的是以光电耦合为主的硬件电路。
5）模拟摘机使用的是相当于继电器作用的晶体管电路。
6）极性转换电路使用的是4个二极管桥接形成的全波整流电路.。
7）电源电路主要是降压后再通过一个稳压器得到+5V电压的简单电路。
8）忙音检测使用简单的晶体管电路构成。
1.5原理方框图
根据设计要求和设计思路，确定该系统的设计方案。
如图1.1为该系统设计方案的硬件设计框图。
硬件电路主要由极性转换单元、铃流检测单元、忙音检测单元、模拟摘机单元、录放音部分等组成。
原理图如下图所示：
`
图1.1自动应答录音电话机控制框图
1.6各单元电路的方按选择
1.6.1语音芯片选择
T6668芯片
T6668语音合成芯片是日本东芝公司所生产的一种高级语音处理器。
它不仅在外接存储器方面具有容量大的特性，且具有完善的手动控制逻辑和CPU驱动接口，有很强的语音采集、压缩、存储、回放功能、而且所有的功能由硬件电路完成，简化了语音的繁琐处理。
APR9600
APR9600芯片是台湾公司最新推出的语音录放芯片，是继美国ISD公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32～60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。
与ISD同类芯片相比它具有：
价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能、外围电路简单、便于与功放连接等特点，是DIP28双列直插塑料封装。
考虑到芯片的性价比和我们所要实现的功能的特点，我们选择SPR9600芯片，虽然SPR9600的功能T6668也可以完成，但是SPR9600的性能价格比较优越,外围电路简单，便于和LM386连接，便于用单片机控制其录放音功能，所以采用方案二。
1.6.2.主控模块选择
由于设计要求系统能独立完成语音信号的输入和输出，所以主控模块应当是以单片机为核心的控制系统。
AT89S51
AT89S51与AT89C52都是单片机，其使用方法基本上和AT89C52一致，唯一的区别是AT89C52拥有8K内存，而AT89S51只有4K内存，但是由于其片内的ROM大小无法满足本次设计所需要的指标，所以也要外接EPROM来完成目标，这就造成了不必要的浪费，所以不选择此方案。
AT89C52
AT89C52价格便宜，有开发环境，内部有8K内存，不需要在外部接EPROM等存储器都可以完成我们本次设计的需要，所以大大减少了电路的复杂程度，节约了资源，且AT89C52芯片扩展性强，考虑到这些特点，本设计采用AT89C52。
1.6.3模拟摘机电路的方案选择
继电器
模拟摘机挂机电路是可以用继电器来完成的，如果用继电器设计的话电路要简单一些，但是我们在调试的时候发现继电器也有一些弱点，比如耗电大，+5V的继电器吸合电流高达30多毫安，是我们使用的8031单片机静态电流的近3倍，体积和重量也比较大，另外继电器也容易产生火花干扰，价格也相对较昂贵。
晶体管电路
后来我们更换成晶体管模拟摘机、挂机电路了。
整个电路的核心是2个三极管的导通与否，由此来完成模拟摘机的过程，更换后效果十分满意，而且成本也有所降低，一举两得，所以采用方案二。
1.6.4铃流检测电路的方案选择
使用集成芯片
用集成电路芯片可以大大简化电路的硬件部分的设计，例如使用：
KA2418，UTC2411，TCA3385等集成芯片都可以完成铃流检测的功能。
其中TCA3385是一种性能稳定的振铃信号转换、检测器件,常用于电话机、应答器等仪器仪表,它的PDO端是振铃检测输出端,在振铃信号稳定后,此端会变为高电平输出.RDO端可直接与8051单片机相连,作为8051的中断信号INT0。
但由于成本过高，且发热量过大，不在此设计中运用。
光电耦合驱动电路
使用一个光电耦合电路，当有铃流时驱动电路工作，这样只使用了几个便宜的晶体管元器件就可以完成了对铃流的检测任务，电路简单一目了然，而且也避免了芯片过度发热的问题，所以采用方案二来做本次设计的铃流检测电路。
1.6.5忙音检测电路的方案比较
忙音检测电路的工作方式基本上与铃流检测电路的工作方式相同，市场上也有大量的检测芯片供大家选择，比如Teltone公司的M982，M983等。
他们是一个专门用于电话呼叫进程检测的芯片。
其作用是把峰音信号转换成高低电平的信号，使用本身的时钟，所以检测比较准确，且与单片机接口比较方便。
通过对简单的晶体管电路输入高、低电平信号就可以完成对系统是否处于忙音状态进行判断，工作原理简单，而且避免了芯片散热量过大的问题，元器件的价格也相当的便宜。
所以设计采用本方案。
第二章硬件系统设计
该系统的硬件设计采用了模块化的设计方法。
按实现的功能来分，可分为以下几个单元部分：
极性转换电路，铃流检测电路，忙音检测，模拟摘机，语音录入和语音发送电路。
整个电话录音系统的硬件就由上面所提及的部分组成。
其中，AT89C52单片机是整个电路的核心，它控制其他模块来完成各种复杂的操作。
在本章下面的几个小节中，我们根据附录二所示的硬件设计图，对各个模块的主要电路进行详细的设计和分析。
2.1电话网常用术语
由于本此设计后面的文本中会涉及到电话机和电话线的一些术语，因此在这里稍微对常用的术语进行说明。
1）铃流：
简单的说，所谓铃流，就是电话机在铃响的时候电话线上的电流就是铃流。
2）听筒：
所谓听筒，就是打电话时手拿着的那个部分，它的一端放在耳朵边，用来听取对方的声音，另一端放在嘴边，里面有个小话筒，因此叫听筒。
3）待机状态：
所谓待机状态，就是电话机的听筒没有从电话机底座上拿起来，也就是既没有打电话，而且电话机也没有响铃，此时电话机处于等待使用的状态，因此叫“待机状态”。
4）叉簧：
叉簧其实就是电话机的开关，每当拿起听筒时，开关就自动接通了，每当将听筒放下时，开关就自动断开了，这个开关就叫做叉簧。
为什么叫“叉簧”呢，这是由于过去生产的老式电话机放听筒的那个架子就像个树杈一样，底下还有个弹簧，因此叫“叉簧”。
“叉簧”这个名词一直沿用到现在，并且成了专用的术语。
5）“摘机”和“挂机”：
所谓摘机，就是将听筒从电话底座上拿起来。
摘机后，电话机的叉簧接通，电话机主板接通线路上的48V电源，线路上就有了电流通过；
所谓挂机，就是将听筒放回到电话机的底座上，此时电话机的叉簧断开，线路上就没有了电流通过。
挂机状态也叫待机状态，但是我们通常将听筒放回到底座上的瞬间叫做“挂机”，挂机以后的状态叫待机状态。
相应的，拿起听筒的瞬间叫做摘机，摘机后或电话铃响时的状态叫占线状态。
在待机状态下，线路上的48V直流电压是由电话机房送来的，是供电话机线路板使用的工作电压。
由于电话线是非常细的导线，电话线路的距离又很远，因此电话线的线路电阻通常都很大，从电话机房送出的48V直流电压大部分都要降落在线路电阻上，只有少量的电压供给电话机线路板使用，因此实际上摘机后电话机两端的电压只有6——12V左右。
6）占线：
当电话已经摘机，正在拨打或通话，或者虽然没有摘机，但是电话正在响铃，电话线此时的状态就叫占线。
7）铃流电压：
电话机铃响时，是因为电话机房对电话机送来了高达90V左右的交流电压，这个电压就是铃流电压，该电压只有在电话机铃响的时候才会存在，摘机以后就没有了。
2.2设计要求电话网技术指标
1）无铃流时：
话路提供40伏的直流电压。
2）铃流时：
话路提供电压有效值为（90±
15）伏，频率为（23±
3）HZ的交留信号，以5秒为周期（1秒送4秒断），规定3次响铃为准，不低于3次响铃为提机，3次铃响为无人提机。
3）忙音时（表示占线或对方挂机）：
话机提供电压有晓值为（90±
15）伏，频率为（450±
25）HZ的交流信号，以0.7秒为周期（0.35秒送，0.35秒断），规定4次忙音便自动挂机。
4）电话挂机时：
话机的负载电阻约为300欧。
2.3AT89C52芯片简介
2.3.1AT89C52的功能描述
AT89C52是一种低损耗、高性能CMOS八位微处理器，片内有8k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。
它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。
它的片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89C52可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。
只要程序长度小于8K，四个I/O口全部提供给用户。
可用12V电压编程,而且擦写时间仅需10毫秒，仅为8751/87C51的擦除时间的百分之一,与8751/87C51的擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。
工作电压范围宽（2.7V~6V），全静态工作，工作频率宽在0Hz～24MHz之间，比8751/87C51等51系列的6MHz～12MHz更具有灵活性,系统能快能慢。
AT89C52芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。
P0口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。
AT89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
2.3.2AT89C52的主要功能
AT89C52具有以下标准功能：
8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级终端结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
AT89C52主要具有以下几个特点：
1）AT89C52与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；
2）8k字节在系统可编程Flash存储器；
3）1000次擦写周期；
4）全静态操作：
0Hz～33Hz；
5）三级加密程序存储器；
6）32个可编程I/O口线；
7）三个16位定时器/计数器；
8）八个中断源；
9）全双工UART串行通道；
10）低功耗空闲和掉电模式；
11）掉电后中断可唤醒；
12）看门狗定时器；
13）双数据指针；
14）掉电标识符；
2.3.3AT89C52主要管脚说明
外形及引脚排列如图2.1所示:
图2.1AT89C52引脚排列
AT89C52的主要管脚说明如下：
1）VCC：
电源。
2）GND：
地。
3）P0口：
P0口是一个8位漏级开路双向I/O口，作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。
在Flash编程时，P0口也用来接收指令字节，在程序校验时，输出指令字节。
程序校验时需要外部上拉电阻。
4）P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
P1口管脚写入1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可用作输入口。
作为输入使用时，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表2.1所示。
在FLASH编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
表2.1P1口中的特殊口线
引脚号
第二功能
P1.0
T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出
P1.1
T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）
P1.5
MOSI（在系统编程用）
P1.6
MISO（在系统编程用）
P1.7
SCK（在系统编程用）
5）P2口：
P2口为一个
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