1 硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)工作過程：

單片機(jī)AT89C51采集設(shè)備的各種信息，根據(jù)不同設(shè)備和傳感器，可以是壓力、流量、溫濕度、電壓、電流等，然后與預(yù)先存儲在單片機(jī)內(nèi)的閾值比較，若超出正常范圍，則通過電話機(jī)撥號電路撥打維護(hù)人員的固定或移動電話，等待撥通后再控制ISD4004構(gòu)成的數(shù)碼語音電路播放相對應(yīng)的故障信息。維護(hù)人員聽到信息后根據(jù)故障優(yōu)先級作相應(yīng)處理。

1．1 語音電路

ISD4004 語音芯片是由美國ISD公司推出的新產(chǎn)品，單片錄放語音時間8-16min，操作簡單，音質(zhì)好。芯片內(nèi)含振蕩器、防混濾波器；平滑濾波器、自動靜噪、音頻放大器及高密度多電平閃爍存貯陣列。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制，操作命令通過串行通信接口(SPI或Microwire)送人。芯片采用多電平直接模擬量存貯技術(shù)，每個采樣值直接存貯在片內(nèi)的閃爍存貯器中，因此能夠非常真實(shí)＼自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路固置化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。

采樣頻率可為4．0，5．3，6．4，8．0kHz，頻率越低，錄放時間越長，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10萬次。

語音電路與單片機(jī)接口原理圖如圖2所示。

從圖中可以看出，ISD4004與單片機(jī)連接較為簡單，單片機(jī)的P1．2～P1．4分別控制ISD4004的片選信號SS、串行輸入引腳MOSI、串行輸出引腳MISO及串行時鐘輸入。值得注意的是ISD4004供電電壓為3 V，需要專門的穩(wěn)壓電路。同相模擬輸入(ANAIN+)和反相模擬輸入(ANAIN一)端最大輸入電平為16mV。音頻輸出可直接接人電話機(jī)受話器端代替麥克風(fēng)。

ISD4004工作于SPI串行接口。SPI協(xié)議是一個同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，錄音、放音、停止時序圖如圖3所示。

應(yīng)用注意：

(1)電源(VCCA，VCCD)

為使噪聲最小，芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并分別引到外封裝的不同管腳上，模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，盡可能靠近供電電源處相連，而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。

(2)地線(VSSA，VSSD)

芯片內(nèi)的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。幾個VSSA盡量在引腳焊盤上相連，并用低阻通路連到電源圖上，VSSD也用低阻通路連到電源上。

(3)同相模擬輸入(ANAIN+)

這是錄音信號的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。

1．2 電話機(jī)與單片機(jī)接口電路

電話機(jī)電路與單片機(jī)AT89C51接口如圖4所示。單片機(jī)用于模擬撥打電話動作，摘機(jī)一撥號一通話一掛機(jī)。摘機(jī)動作利用雙組繼電器代替電話機(jī)*簧完成，撥號利用單片機(jī)I／O口通過軟件控制話機(jī)按鍵電路完成，通話則是把語音電路信號輸出接人話機(jī)電路麥克風(fēng)的輸入端，達(dá)到控制放音。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)軟件流程圖如圖5和圖6所示，檢測電路程序因所連接設(shè)備而異，故不做介紹，重點(diǎn)介紹ISD4004錄放音程序和電話機(jī)撥號程序。

2．1 主程序

主程序完成對設(shè)備信息和數(shù)據(jù)的采集，并且與用戶設(shè)置的門限值比較，從而判斷設(shè)備是否有故障，若有故障則調(diào)用報(bào)警子程序即通過電話播放報(bào)警語音。

2．2 錄放音程序

錄放音程序主要是接收指令后通過SPI總線對ISD4004進(jìn)行控制。需要注意的是系統(tǒng)在啟用前，要預(yù)先錄制報(bào)警語音，為了能靈活播放語音信息，報(bào)警語音是分段存放在ISD4004中的，播放時根據(jù)地址播放每段語音。播放時要根據(jù)每段錄音的長短做相應(yīng)的延時。

3 結(jié) 語

上述系統(tǒng)利用單片機(jī)、語音電路和電話機(jī)完成了設(shè)備遠(yuǎn)程語音報(bào)警功能，可以廣泛應(yīng)用于油田、電信、電力等無人職守設(shè)備的故障報(bào)警。如果在系統(tǒng)中增加Modem，還可以完成遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控功能。