【摘要】在此設(shè)計了一種基于GSM的紅外遙控語音提醒系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用STC89C52單片機為主控芯片，并使用紅外遙控控制整個系統(tǒng)。系統(tǒng)中ISD4004語音模塊可在用戶設(shè)定的時間播放預(yù)先錄制的語音信息。實現(xiàn)了將GSM技術(shù)融入到設(shè)計中，用戶即使不在語音提醒器的附近，一樣可以通過手機接收到語音提醒。創(chuàng)新點是打破以往提醒系統(tǒng)的提醒范圍的局限性，極大地提高了提醒系統(tǒng)的實用性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】語音提醒GSM紅外遙控

由于現(xiàn)在人們生活壓力大，事務(wù)繁忙，經(jīng)常會因為忘記東西而造成嚴重的后果；而一些老年人由于年老健忘，需要定時提醒吃藥和注意日常事務(wù)。本文論述了基于GSM的紅外遙控語音提醒器的研制，并且語音內(nèi)容可根據(jù)使用者需要反復(fù)錄制及播放。如果使用者沒有在房間中收聽到提醒，提醒器還可以通過GSM實現(xiàn)遠程無線提醒，自動撥打預(yù)先設(shè)置的電話號，播放語音提醒錄音。

一、硬件電路設(shè)計

系統(tǒng)采用STC89S52單片機為主控芯片。紅外遙控模塊負責接收和處理紅外遙控器發(fā)出的紅外遙控信號；時鐘模塊負責顯示時間和設(shè)定提醒時間，DSl302提供的慢速充電功能，可在系統(tǒng)掉電后正常計時，不需重新設(shè)定時鐘時間，這使得時鐘的使用更加便捷；溫度模塊采用18B20芯片，它是單線數(shù)字溫度傳感器，測得的溫度在液晶上實時顯示；顯示模塊采用1602液晶屏，用來顯示時間、溫度和操作內(nèi)容的提示；語音模塊使用了ISD4004語音芯片，單片機通過SPI總線發(fā)送操作命令控制語音芯片的錄放音操作；西門子公司的tc35i模塊作為GSM模塊，可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號，和單片機之間的通信使用 9600bps波特率。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

遙控器用來產(chǎn)生遙控編碼脈沖，驅(qū)動紅外發(fā)射管輸出紅外遙控信號，遙控接收頭完成對遙控信號的放大、檢波、整形、解調(diào)出遙控編碼脈沖[1]。遙控編碼脈沖是一組串行二進制碼，由單片機完成對遙控指令解碼，并執(zhí)行相應(yīng)的遙控功能。

遙控器以專用發(fā)射集成電路TC9012組成，TC9012的一幀數(shù)據(jù)中含有32位碼，包含兩次8位用戶碼，8位數(shù)據(jù)碼和8位數(shù)據(jù)碼的反碼及最后位的同步位。引導(dǎo)碼由4.5ms的載波和4.5ms的載波關(guān)斷波形所構(gòu)成，以作為用戶碼、數(shù)據(jù)碼以及他們的反碼的先導(dǎo)。同步位（SY）是標志最后一位編碼是“0”或“1”的標識位，它只有0.56ms的有載波信號構(gòu)成。發(fā)射碼的格式如圖2所示。

DS1302是一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與單片機同步通信，它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小于31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。

DS1302接口電路如圖3所示。DS1302與單片機的連接也僅需要3條線：/RST引腳，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高；SCLK串行時鐘引腳；I/O串行數(shù)據(jù)引腳，三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線。外接32.768kHz晶振，為芯片提供計時脈沖。

美國ISD公司推出的ISD4000系列單片語音錄放電路，將每個采樣值直接存儲在片內(nèi)的快閃存儲器中，能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音。ISD4004與單片機連接電路圖如圖4所示。該電路具有操作簡單、接口方便、錄音時間長、可任意分段錄放、不怕斷電及低功耗等優(yōu)點[2]。

從圖4可以看出，P1.5接ISD4004的片選引腳/ss，控制ISD4004是否選通；P1.2接ISD4004的MOSI串行輸入引腳，語音芯片從該引腳讀入放音的地址；P1.7接ISD的串行輸出引腳MISO，單片機從該引腳接收從語音芯片傳來的信號；單片機的P1.4接ISD4004的串行時鐘輸入端SCLK，作為ISD的時鐘輸入，用于同步MOSI和MISO的數(shù)據(jù)傳輸；ISD4004音頻信號輸出引腳AUDOUT通過一可調(diào)電阻（調(diào)整輸出音量）和一濾波電容輸出至外部功放；AMCAP為自動靜音端，使用時通過一個電容接地。

西門子公司的tc35i模塊是一個支持中英文短信息的GSM模塊，可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號。tc35i的數(shù)據(jù)接口通過AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，可選波特率為300bit/s～115kbit/s，默認9600bps[3]。

整個模塊主要由電源電路、啟動電路、SIM卡接口電路和MAX232通信接口電路等幾部分組成。tc35i的第1～5引腳是正電源輸入腳；第6～10引腳是電源地；tc35i的15腳是啟動腳IGT，在系統(tǒng)中，直接將該腳對地短接來啟動模塊；tc35i使用外接式SIM卡，SIM卡通過卡座與tc35i的同名端直接相連，CCIN引腳用來檢測SIM卡是否插好，如果連接正確，則CCIN引腳輸出高電平，否則為低電平；tc35i的18、19腳直接連到單片機的串口；ISYNC端通過一個三極管和一個發(fā)光二級管連接到電源，用來指示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。tc35i模塊結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示[4]。

二、系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件也是采用模塊化設(shè)計，分為紅外收發(fā)模塊、時鐘模塊、測溫模塊、LCD顯示模塊、語音模塊、GSM模塊等。

主程序調(diào)用幾個模塊的子程序來完成系統(tǒng)任務(wù)，當有紅外信號時，單片機接收頭產(chǎn)生外部中斷請求信號，程序跳轉(zhuǎn)到紅外接收模塊執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。單片機首先判斷引導(dǎo)碼和系統(tǒng)碼是否正確，不對則直接退出；其次判斷數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼是否一致，如果一致就根據(jù)數(shù)據(jù)碼調(diào)用子程序執(zhí)行相應(yīng)的操作。

DS1302時鐘模塊讀寫程序流程如圖6所示。單片機和DS1302進行數(shù)據(jù)交換時，要先發(fā)送命令字，命令字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中；位6為0，表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1（A5～A1）表示操作單元的地址；位0（最低有效位）為0，表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作[5]。

在命令輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，同樣，在命令輸入后的下一個SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀寫數(shù)據(jù)都是從最低位到最高位。

語音模塊設(shè)置從00地址處錄音，則按以下時序：發(fā)POWER UP命令，等待TPUD（上電延時）；發(fā)POWER UP命令，等待2倍TPUD；發(fā)地址值為00的SETREC命令；發(fā)REC命令。器件便從00地址開始錄音，一直到出現(xiàn)OVF（存貯器末尾）時，錄音停止。

從00地址處放音，應(yīng)遵循如下時序：發(fā)POWER UP命令，等待TPUD（上電延時）；發(fā)地址值為00的SETPLAY命令；發(fā)PLAY命令。器件會從00地址開始放音，當出現(xiàn)EOM時，立即中斷，停止放音[6]。語音模塊錄放音流程圖如圖7所示。

GSM模塊初始化程序，他包含了單片機串行口的初始化、控制TC35i模塊開機、檢測整機工作狀態(tài)等工作；撥打電話子程序的作用是當用戶不在語音提醒器旁時，立即調(diào)用撥打電話子程序，用于實現(xiàn)遠程語音提醒功能。GSM模塊語音提醒流程圖如圖8所示。

三、結(jié)語

本設(shè)計最大的創(chuàng)新點在于使用了語音模塊，使用戶可以錄入和接收到語音提醒，較以往傳統(tǒng)的文字提醒更為方便直觀。紅外遙控作為系統(tǒng)的控制部分，可以提高系統(tǒng)的操控性。同時還將GSM技術(shù)融入到設(shè)計中，打破了以往提醒系統(tǒng)的提醒范圍的局限性，即使不在語音提醒器的附近，一樣可以通過手機等接收到語音提醒，極大地提高了提醒系統(tǒng)的實用性和可靠性。