数字存储式自动应答录音系统
1 系统原理 数字存储式自动应答录音系统的原理如图1所示，其核心器件是单片机。利用单片机检测键盘、摘/挂机、铃流等输入信号，并相应地控制和实现双音多频（DTMF）信号的发送、语音芯片的录放音等功能。 在电源方面，振铃电路和通话电路由电话线上的直流馈电直接提取，其它电路用外电源（5V）供电。 系统分为硬件和软件两部分。
2 硬件设计 整个电路按功能主要分成两大部分：语音收发电路和录音部分。 2.1 语音收发电路的实现原理 语音收发部分的内部组成如图2所示。要求可传送的语音信号在300Hz～3400Hz之间。 语音收发电路主要包括三大部分：振铃电路、通话电路和发码电路。其工作过程为：平时通话电路和发码电路同电话线断开；当振铃信号到达时，振铃电路工作，促使蜂鸣器发声；摘机后，即通过转换开关使通话电路和发码电话线接通，交换机检测后立即停止发送振铃信号，而转接双方的话音信号，通过通话电路实现通话。若欲向外输出话音信号，首先摘机动作使发码电路与电话线接通，交换机检测到即送到拨号音；然后交换机负责把呼叫方拨发的DTMF信号送给被叫方，使被叫方电话振铃。 振铃电路主要用SGS公司的LS1240芯片，通话电路用TEA1061实现，发码电路使用可单片机接口的HT9200A芯片，可实现DTMF数据的发送，且容易对其进行软件控制。
另外，考虑到后面的设计需自动摘机，转换开关用继电器实现，以利于单片机控制。 2.2 录音功能的实现 2.2.1 ISD2590芯片 录音时主要用ISD2590芯片，它是美国ISD公司的专门产品，具有音质自然、使用方便、单片存储、反复录放、低功耗、抗断电等特点。
该芯片采用模拟数据直接在半导体存储器中存储的技术，不需经过A/D或D/A转换。因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。片内信息可保存100年（无需后备电源），存储单元可反复录音十万次。 （1） 芯片的电路特性 %26;#183;手动操作/微控制器控制兼容； %26;#183;多段信息处理，可分1～600段； %26;#183;输入采样频率5.3kHz； %26;#183;典型带宽2.3kHz； %26;#183;外部时钟频率1024.0kHz。 （2） 部分引脚描述 %26;#183;节电控制（PD） 本端拉高使芯片停止工作，进入不耗电的省电状态。芯片发生溢出，即OVF端变低后，要将本端短暂变高复位芯片，才能使之再次工作。 %26;#183;片选（CE） 本端变低后（而且PD为低），允许进行录放操作。芯片在本端的下降沿锁存地址线和P/R端的状态。 %26;#183;录放模式（P/R）
本端在CE的下降沿锁存。高电平选择放音，低电平选择录音。录音时，由地址端提供起始地址，录音持续到CE或PD变高，或内存溢出。如果CE是前一种情况，芯片自动在录音结束处写入EOM标志。放音时，由地址端提供起始地址，放音持续到EOM标志。如果CE一直为低，或芯片工作在某些操作模式，放音会忽略EOM，继续进行。 %26;#183;信息结尾标志输出端（EOM） 信息何时结束在录音时进行设定。只要CE端上升沿到来，录音就停止，此时ISD芯片会在内部一个独立的EEPROM单元内设置一个信息结束标志EOM。当由CE端脉冲触发放音时，放音持续到EOM位为止。 ISD芯片存储阵列的每一行都可以独立寻址，每一行中均匀地布置4个EOM定位点，因此芯片共有2400个定位点（4%26;#215;600=2400）。例如ISD2590采样频率为5.3kHz，每行的寻址时间为160ms，则EOM的分辨率为40ms。这样，从信息结束到EOM信号输出的最大延时是40ms。EOM信号为负脉冲，脉宽为20ms。上升沿实际上标志信息的结束，因此语音在EOM处于低电平时仍继续从芯片输出，而在上升沿时停止。 %26;#183;地址/模式输入端（Ax/Mx） 地址端有两个作用，取决于最高两位（A8、A9）的状态。当最高两位中至少有一个为0时，所有输入均解释为地址位，作为当前录放操作的起始地址。当这两位全部为1时，地址端就作为工作模式选择端（高电平有效）。因此操作模式和寻址是相互排斥的（具体的操作模式可参考有关资料）。地址端只作输入，不输出操作过程中的内部地址信息。地址在CE的下降沿锁存。 %26;#183;话筒前置放大器输出端（ANA OUT） 这个输出经电容耦合到模拟输入（ANA IN）脚。前置电压增益取决于AGC端电平。 %26;#183;模拟量放大器信号输入端（ANA IN） 本端为芯片录音信号输入端。它接到输入阻抗约为2.7kΩ的固定增益放大器。对话筒输入来说，ANA OUT端应通过外接电容连至本端。该电容和本端的3kΩ输入阻抗给出了芯片频带的附加低端截止频率。其他音源可通过交流耦合直接连接至本端（绕过了ISD的前置）。 %26;#183;话筒输入信号端（MIC） 本端用于放大1～20mV的信号，它是增益可控的跨导放大器，输入阻抗10kΩ，最大增益24dB。一般驻极体话筒输出的电平足够驱动该放大器。由于输入阻抗已知，频率响应的下限由音频信号源和输入耦合电容决定。对于ISD2590，驻极体话筒选用0.1μF的耦俣电容，它和本端的10kΩ输入阻抗决定了芯片频带和低频截止点。 芯片上的AGC电路控制前置放大器的增益，使增益在0～20dB之间变化，以维持合适的输入电平。 %26;#183;话筒参考端（MIC REF） 该端是前置放大器的反向输入端，当以差分形式连接话筒时，可抵消噪声，提高共模抑制比。这个输入端如果不用，必须悬空。 2.2.2 录音部分的电路原理 录音部分的电路如图3所示。 （1） 单片机除了要控制ISO2590的CE、P/R、PD和EOM4个控制端，还要控制地址端的高4位(A9～A6)，以使信息的分辨率最小为9.6s。 （2） 图3中的继电器开关J1-2可以控制芯片的录音方式：当如图3所示连接开关，芯片从MIC录音；当断开J1-2，语音信号从20脚（ANA IN）录入芯片，MIC不起作用。 3 软件设计 3.1 主程序 先扫描键盘（采用非编码键盘），若所按键的键值小于或等于0CH，表示要发码，转入发码（SENDCODE）程序。这些键共包括：0～9、*和#键。 若键值大于0CH，则表示是功能控制键，依次判断是哪个键，然后转入相应子程序。这里功能键共包括：ON/OFF、PLAY、READY、RECORD。
流程图如图4所示。 3.2 键盘扫描子程序 本程序采用非编码键盘，单片机必须对所有按键进行监视。一旦发现有键按下，单片机应通过程序加以识别，找出它的行列值，并求出它的键值，然后转入相应的处理程序，实现该键功能。 3.3 ON/OFF键子程序 ON/OFF键是摘挂机控制键，它对应的键值是10H。 当有振铃信号输入或欲输出话音时，要将通话电路与电话线接通。此时可以按下ON/OFF键，单片机检测到此键便控制继电器JK1(使P1.4取反)完成此要求。 3.4 RECORD键子程序 RECORD键是录主人留言信息控制键，它对应的键值是0DH。 主人要把自己不在家的留言信息（例如：“您好，这是XX的自动留言机，主人不在家，请留言，留言时间是80s”）。预先录入ISD2590芯片中，以便需要时可以随时调用。在这里留有9s的时间用来录这段话。具体操作是：选按下RECORD键，程序检测到此键后，便开始示主人留言信息并启动单片机的T0中断定时。9s后自动停止。 由于对ISD2590进行直接寻址时，信息的最小分辨率是150ms，所以将A0～A5都接地，将A6～A9连到单片机输出端。这样可以使信息的最小分辨率变为9.6s（150ms%26;#215;2 6=9.6s）。利用单片机的T0中断定时器从ISD的初始地址（即A6～A9都为0）开始定时9s，并段时间留作主人留言区（剩下大约0.6s不用）。把接下来的80s用来录对方留言信息。 3.5 READY键子程序 READY键是准备实现自动留言功能控制键，它对应的键值是0EH。 当主人出门前，预先按下此键等待。当有振铃信号输入时，振铃检测电路检测到振铃响了4次后，便发给单片机一请求信号。单片机响应后，首先将通话电路与电话线接通（模拟摘机），然后将主人留言信息发给呼叫方，发送完毕后马上准备进行录音。本程序留有80s的时间录对方留言信息，每次录音都从上次录音结束处开始到此次对方录音完毕并挂机为止，循环录制（自动覆盖最前面信息），每次录音完毕自动挂机。主人回家后，可以按下复位键，再进行其他的操作（比如播放留言信息）。 流程图如图5所示。 3.6 PLAY键子程序 PLAY键是播放留言控制键，它对应的键值是0FH。 当主人要听自己留言信息或对方留言信息时可以按下此键，这时便开始播放第一段信息（主人留言）；若不想听此段信息，可以不等其播放完，再按一下PLAY键，便从第二段开始播放（对方留言）；若再按此键，便重新播放第一段信息；只要按的不是PLAY键，就跳出此子程序，ISD2590停止播放。 流程图如图6所示。 本文设计实现了一种数字芯片存储式自动答录系统。该系统具有实用性强、稳定性高等诸多优点，适合家庭和商业两用，且在功能上可以扩展。 （1） 若想录多方留言信息，可以将这80s的时间细分成多段，每段多长时间预先设定好。也可在电路中加入摘挂机检测电路，当对方挂机时自动停止录音。这种情况下每段录音时间不固定。 （2） 此电路还可以扩展，加一些其他功能，例如： %26;#183;温度报警功能。只要将温度传感器输入端连至单片机外部中断脚，当温度达到一定值时，便进入中断，单片机控制语音收发电路自动拨号（例如拨119），并告如对方这里有火灾。 %26;#183;自动转接分机。可以将语音芯片再留出一小部分用来存储转接的语音提示信息（例如：请拨分机号，1为xx处，2为xx处），然后电路判定对方发来的DTMF码并通过软件和继电器将对方自动转接到相应的分机上。
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