崔金玉

(綏化學(xué)院電氣工程學(xué)院，黑龍江綏化 152000)

智能話機(jī)語音電路研究

崔金玉

(綏化學(xué)院電氣工程學(xué)院，黑龍江綏化 152000)

智能衛(wèi)士系統(tǒng)是由一塊89C51單片機(jī)，各種防盜、防火、煤氣泄漏探測器、傳感器以及各種報(bào)警裝置(警笛、警燈、語音報(bào)警系統(tǒng)，電話機(jī)系統(tǒng))等組成。采用微電腦處理芯片和全天候無線遙控監(jiān)控技術(shù)，使系統(tǒng)性能更可靠、安裝操作更簡便。本系統(tǒng)由一臺(tái)報(bào)警主機(jī)安裝在主人室內(nèi)較隱藏的位置，同時(shí)配置各種傳感器，可以通過電話或手動(dòng)操縱，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行布防的情況下，當(dāng)各種傳感器感應(yīng)到信號(hào)后，立即通過無線或有線方式傳送數(shù)據(jù)，將報(bào)警信號(hào)通過報(bào)警主機(jī)向外進(jìn)行循環(huán)撥號(hào)語音報(bào)警。該系統(tǒng)安裝、操作簡單，徹底解決空間與距離的限制，是一種完善的智能衛(wèi)士系統(tǒng)。

電話機(jī)；語音芯片；傳感器

新的語音電路的研究可以改變傳統(tǒng)的語音報(bào)警設(shè)計(jì)系統(tǒng)的不足。傳統(tǒng)語音報(bào)警系統(tǒng)采用電話機(jī)芯片加語音識(shí)別錄放模塊或由MODEM芯片構(gòu)成的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。這兩種方案的外圍電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)時(shí)先要對(duì)需要的各段語音建立數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過ADPCM壓縮變換為數(shù)字量，將它們寫入EPROM存儲(chǔ)器中作音源，并換算好地址。然后設(shè)計(jì)裝配電路板，工作量大、設(shè)計(jì)制作周期長，成本高等。針對(duì)以上問題，我們研制智能化報(bào)警系統(tǒng)。它能對(duì)火災(zāi)、盜竊和有毒性氣體等多種危害我們的東西進(jìn)行及時(shí)可靠的報(bào)警。本系統(tǒng)采用微電腦處理芯片和全天候無線遙控監(jiān)控技術(shù)，使系統(tǒng)性能更可靠、安裝操作更簡便。

本系統(tǒng)由一臺(tái)報(bào)警主機(jī)安裝在主人室內(nèi)較隱藏的位置，同時(shí)配置各種傳感器。系統(tǒng)的特點(diǎn)是由一塊89C51單片機(jī)，各種防盜、防火、煤氣泄漏探測器、傳感器以及各種報(bào)警裝置(警笛、警燈、語音報(bào)警系統(tǒng)，電話機(jī)系統(tǒng))等組成。一旦發(fā)生盜情、火災(zāi)、煤氣泄漏等情況，各種探測器立即發(fā)射經(jīng)數(shù)字編碼的報(bào)警信號(hào)，各種智能報(bào)警器立即發(fā)出警笛聲，同時(shí)將警情通過電話自動(dòng)傳遞到用戶的手機(jī)或固定電話中，或傳遞到小區(qū)管理中心。

1 電話機(jī)接口的基本工作過程

話機(jī)接口用來控制電話機(jī)的，電話機(jī)工作有幾種工作狀態(tài)：忙音、撥號(hào)音、回鈴音、振鈴、阻塞音，這幾種狀態(tài)可以通過單片機(jī)和相應(yīng)的電路來判斷，經(jīng)單片機(jī)判斷再確定向外圍設(shè)備發(fā)出指令，如若振鈴振動(dòng)5次，電話機(jī)就自動(dòng)掛機(jī)等。若傳感器或鍵盤傳出信號(hào)，通過單片機(jī)判斷來控制電話機(jī)自動(dòng)撥號(hào)并啟動(dòng)免提電路，與此同時(shí)單片機(jī)啟動(dòng)語音電路，此時(shí)主人就能及時(shí)了解家中情況。

終端話機(jī)則應(yīng)具有如下功能：(1)當(dāng)程控交換機(jī)送來25Hz、90V的交流鈴時(shí)，能夠發(fā)出振鈴音，提醒用戶有外線呼叫，應(yīng)立即摘機(jī)；(2)能夠接收通話對(duì)方的語音信號(hào)，并將其不失真地轉(zhuǎn)換為聲音；能夠?qū)⒆约喊l(fā)出的聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并不失真地送給對(duì)方；(3)能夠發(fā)出程控交換機(jī)所需要的電話號(hào)碼并向交換機(jī)申請呼叫；(4)能夠在外線遇到各種電磁沖擊或外線反接時(shí)，具有保護(hù)本機(jī)照常通話的能力。

2 語音電路的基本工作過程

語音電路由三部分組成：語音芯片、語音輸入電路、語音輸出電路。當(dāng)單片機(jī)接到傳感器傳過來的信號(hào)時(shí)，單片機(jī)控制電話機(jī)自動(dòng)撥號(hào)，當(dāng)對(duì)方接通電話時(shí)，單片機(jī)通過振鈴電路判斷，向語言芯片發(fā)出高電平，控制語言芯片某一個(gè)片段放音并通過電話線傳輸過去。當(dāng)需要錄音時(shí)，通過鍵盤控制接口向單片機(jī)發(fā)出請求，單片機(jī)然后向語音電路發(fā)出一個(gè)的低電平信號(hào)來控制芯片工作于錄音狀態(tài)，這時(shí)可以通過話筒來進(jìn)行錄音操作[2]。

2.1 語音芯片ISD4003

本系統(tǒng)采用語音芯片ISD4003，該系列的特點(diǎn)是錄音時(shí)間長。它的片內(nèi)含大容量的FLASH。ISD4004系列芯片采用了3V單電源供電，其工作電流的典型值為：放音時(shí)，ICC=25mA；錄音時(shí)，ICC=30mA；靜態(tài)電流只有1μA。存儲(chǔ)語音信息能保留100年，可錄放語音10萬次。通過串行外設(shè)接口SPI與單片機(jī)連接，可實(shí)現(xiàn)對(duì)語音芯片更加靈活的尋址和控制，同時(shí)減少芯片的引出端數(shù)，提高了芯片的使用靈活性。

該芯片具有28腳，管腳分配如圖1所示。

圖1 ISD4003管腳圖

2.2 語音輸入電路

ISD的模擬輸入端，即可以單端驅(qū)動(dòng)，也可以差分驅(qū)動(dòng)。本系統(tǒng)采用單端驅(qū)動(dòng)。ISD4003的錄音可以用麥克風(fēng)輸入，也可以用外部線路輸入，當(dāng)用麥克風(fēng)輸入時(shí)，線路入口自動(dòng)斷開。在錄音時(shí)，不管采用駐極體話筒輸入，還是采用外部線路輸入，都將語音加到電容C2上引到晶體管的基極，通過射極偏置放大器放大后，由耦合電容C4耦合到ISD的模擬輸入端。這樣就可驅(qū)動(dòng)語音芯片的內(nèi)部放大器，以實(shí)現(xiàn)錄音。其電路圖如圖2所示。

圖2 語音輸入電路

2.3 語音輸出電路

本電路可設(shè)定防區(qū)是有聲報(bào)警，或是無聲報(bào)警(有聲報(bào)警是拉響現(xiàn)場喇叭，驅(qū)走入侵者；無聲報(bào)警是現(xiàn)場無聲，聲音由電話線路單線傳送到被呼叫電話機(jī)上，外人聽不到)。圖2中MIC為駐極體微音器。喇叭可監(jiān)聽到從電話網(wǎng)上收發(fā)的雙音多頻信號(hào)或語音信號(hào)。語音輸出主要通過MC34119語音功放芯片放大輸出，MC34119低功率音頻放大器電路原來是用在電話上的。根據(jù)摩托羅拉的數(shù)據(jù)手冊，它工作電壓為2～16V，可以驅(qū)動(dòng)32Ω揚(yáng)聲器，輸出功率最大為250mW,也可以驅(qū)動(dòng)8Ω揚(yáng)聲器. MC34119不能自動(dòng)掉電，但是，如CD(1腳)接VCC，器件就會(huì)掉電，標(biāo)準(zhǔn)電流低于0.5mA。語音輸出電路的連接如圖3所示。

圖3 語音輸出電路

3 結(jié)語

本文研究電話機(jī)語音電路基本工作過程，由傳感器把被測量參數(shù)的信息作為輸入?yún)?shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，將微弱信號(hào)放大，當(dāng)有信號(hào)發(fā)生變化(即有警情發(fā)生)時(shí)，單片機(jī)將信號(hào)讀入，經(jīng)處理后向指定的報(bào)警電路發(fā)送控制信號(hào)，控制報(bào)警電路工作，同時(shí)啟動(dòng)語音報(bào)警系統(tǒng)，通過電話向主人或安全系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警。整個(gè)工作過程是在89C51單片機(jī)的控制下完成的[3]。工作過程總結(jié)如下：(1)傳感器檢測到險(xiǎn)情經(jīng)過處理后用信號(hào)去觸發(fā)單片機(jī)；(2)單片機(jī)接受警報(bào)信號(hào)，判斷險(xiǎn)情所屬類型；(3)根據(jù)不同的傳感器報(bào)警，啟動(dòng)相應(yīng)的電話撥號(hào)程序；(4)撥通后啟動(dòng)相應(yīng)的語音信息段；(5)遠(yuǎn)程控制時(shí)，利用電話經(jīng)過單片機(jī)識(shí)別密碼后，指令通過硬件電路操縱各傳感器的開關(guān)。

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Research on Smart Phone Voice Circuit

CUI Jin-yu

(Suihua University Electrical Engineering College，Suihua Heilongjiang 152000,China)

Intelligent guard system is composed of a piece of 89C51, all kinds of guard against theft, fire, gas leak detectors, sensors and all kinds of alarm, siren, lights, voice alarm system, telephone system, etc. By microcomputer processing chip and all-weather wireless remote monitoring technology, the system performance is more reliable, and the installation and operation are simpler. This system consists of a single alarm host installed in the location of the hidden in the master room. Meanwhile various configurated sensors can be manipulated by phone or hand. When all kinds of sensors receive the signal under the case of system for protection,they will transmit data by wireless or wired way immediately to circular dial-up voice call to the police through the alarm host outward circular dial-up voice call the police. With the simple installation and operation, the system completely solves the limitation of space and distance and it is a kind of intelligent guard system.

telephone; Voice chip; The sensor

2013-11-04

崔金玉(1972- )，女，黑龍江綏化人，綏化學(xué)院電氣工程學(xué)院副教授，碩士，從事電子信息研究。

TN916

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1008-178X(2014)01-0052-03