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1、长江大学毕业设计(论文) 题 目 名 称 电话自动接听系统的设计 题 目 类 别 毕业设计 学 院（系） 电子信息学院 专 业 班 级 通信 学 生 姓 名 指 导 教 师 毕业答辩日期 2010年6月15日 目录摘要IABSTRACT错误！未定义书签。第一章绪论错误！未定义书签。1.1电话自动接听系统的现状及发展方向1.2 系统设计指标第二章 系统设计与方案确.第三章系统实现3.1 振铃模块3.2 自动摘机模块3.3 时序控制模块3.4 音频功放模块3.5 语音应答模块总结与致谢.参考文献附录 1附录 2附录 3附录 4摘要 本设计制作的固定电话自动接听系统为纯硬件电路设计，不需要编写程序控
2、制，采用基本的原件（555定时器、计数器、运算放大器等）组成系统的各个模块，实现振铃检测、自动摘挂机、自动录放音等功能。电路简单，使用方便，而且成本低廉。如果使用PCB设计，那么模块小巧，非常实用。关键词：自动接听 音频功放 语音芯片Abstract This is a pure hardware design of automatic telephone achieving ringing detection, automatic pick hang up, automatic audio recorders which dont need to write process to contr
3、ol. It consists of several basic cintegrated circuits such as 555 timer,calculagraph, operational amplifier and so on.The system is not only simple , convenient but also cheap.It will be small and exquisite if designed by PCB. Keywrods: Automatic answering, Recorders, Sound chip第一章 绪论1.1电话自动接听系统的现状及
4、发展方向 21世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。自从1876年，贝尔发明电话以来，世界各国的电话网络发展非常迅速。近十年来，中国的固定电话业务呈现出举世瞩目的快速增长。随着生活水平的迅速提高，人们对电话机的质与量要求越来越高。老式电话机正逐渐由集成电路或单片机等构成、高性能/价格比的按键式电话所取代。应程控电话交换机的需要，双音频电子电话机成为正在迅速发展的新型电话机。它可以大大缩短拨号时间，提高交换机设备利用率。最初问世的双音频电话机，与普通使用的号盘式电话机相比较，主要区别在于用双音频选号代替断续脉冲选号，它的音频振荡回路用LC构成，通话电路方面没有明显区别。由于半导体集
5、成电路技术及生产制造工艺的发展完善，双音频电话机已经采用了专用集成电路。音频振荡回路比LC回路要优越得多它具有音频准确，电平稳定，是真小的特点，几乎可以做到无需调整。随着生活水平的迅速提高，人们对电话机的质与量要求越来越高。老式的电话机正逐渐由集成电路或单片机所构成的高性能价格比按键式电话机所取代。固定电话单一的通话功能已经不能满足人们日常生活的需要，因此，电话自动接听系统因运而生。固定电话的自动接听系统在越来越多的场合发挥着极大的作用，极大的方便的人们的生活与工作，提高了效率。1.2 系统设计目的和具体要求通过该课题掌握该各单元电路的硬件设计方法；掌握常用数字集成电路，通信集成电路、语音集成
6、电路应用的基本方法。具体要求：（1）在规定的响铃次数后实现自动摘机，播放存储的语音信息，自动询问被叫方（2）将主叫方应答直接放大播放，请主叫方稍候并延时等待（3）被叫方可在设置的延时时间内接听，接听后系统立即关闭本系统，进入正常通话（4）如在规定时间内无人接听，则系统自动回复主叫方“无人接听”并自动挂机，等待下次来电第二章 系统设计与方案确在本设计中，采用ISD1420P语音芯片。ISD1420P语音芯片是美国ISD公司出品的新型单片优质语音录放电路，较之以往所有的语音电路 ，具有专利技术队模拟处理存储方式，使录放音质极佳，没有常见的背景噪音，且电路断电后语音内容仍不丢失。电路内部由振荡器、语
7、音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。一个最小的录放音系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。联合振铃检测、自动摘挂机、时序控制和音频放大等功能模块，实现固定电话的自定接听应答。其系统框图如下：图2.1 系统框图第三章系统实现3.1 振铃模块振铃模块的主要功能是产生设定次数的电话振铃声和自动摘机信号。采用集成振铃芯片LS1240将交换机送来的铃流信号（25Hz,90V）转换为音频电压。采用集成运算放大器LF411组成比较电路，将铃流信号的变化转化成输出数字脉冲信号，然后由CMOS型十进制计数器4017计数。当振铃达到设定的次数（本机
8、暂设为3次）时，4017的相应引脚变为高电平。振铃模块电路图如图3.1所示。图3.1 振铃模块电路图在外线来电时，LS1240输出的振铃信号使光耦4N26导通工作，其光敏管输出一个低电平，触发LF411输出一个正脉冲，二极管1N4148导通，该脉冲的下降沿触发计数器4017。当第3次振铃触发后，4017的7脚输出高电平，此高电平即为自动摘机信号。3.2 自动摘机模块 自动摘机摘机模块的主要功能是当3次振铃信号触发后实现自动摘机，同时将主叫方的语音信号耦合到音频功率放大模块进行放大，提示被叫方接听，自动摘机模块电路图如3.2所示。图3.2 自动摘机模块 自动摘机模块的XL、X2L端接电话线，当自
9、动摘机信号为高时，5551就会导通，从而使5401导通，实现自动摘机，同时可将电话线中的主叫方的音频信号耦合到音频放大模块放大扬声。当收到时序控制模块产生的自动挂机信号即复位信号（此信号为低电平）时，5551不导通， 5401也不能导通。电话线中的主叫方音频信号被隔断，不能进行耦合放大，实现自动挂机。3.3 时序控制模块时序控制模块的主要功能是产生时钟信号。该系统要自动完成一系列功能，必须严格遵守一定的时序，否则会出现系统功能紊乱的现象。本设计采用555作为时基电路，完成两段语音的触发和自动挂机（即系统复位）功能。时序控制模块的电路图如图3.3所示。图3.3 时序控制模块自动摘机信号反相后形成
10、的负脉冲触发第一个555组成的单稳态触发器，3脚输出正脉冲触发第一段语音信号，同时触发第二个和第三个555组成的单稳态触发器；第三个555的3脚输出的正脉冲输出正脉冲触发第二段语音信号，同时触发第四个555组成的单稳态触发器；第四个555的3脚输出的正脉冲使整个系统复位，实现自动挂机的功能。3.4 音频功放模块 音频功放模块的主要功能是将主叫方的所有语音信号和语音芯片中固化的语音信号进行放大，方便提示被叫方接听，采用LM386作为音频功率放大器，音频功放模块电路图如图3.4所示。图3.4 音频功放模块此电路引入两路声源，分别为主叫方声音和存储语音，且放大增益设置为50.为避免两路声源相互干扰，
11、使用1UF的电容进行隔离。有语音信号传输到来时，需经过音频放大器进行50倍放大，再用扬声器播放。为滤除多余的噪音保证优质原声，需用一个100UF的电容进行滤波。3.5 语音应答模块语音应答模块的主要功能是系统自动摘机后，根据不同情况输出存储在语音语音芯片中的不同语音信号，从而提示主叫方和被叫方。本模块采用语音芯片ISD1420P，仅由一个麦克风、一个扬声器、少数电阻和电容就可完成语音录放功能。在芯片中固化两段语音，分别是：“您好！这里是请问您找哪位?”,“很抱歉，不在，请稍后再拨！”。这两段语音分别由，时序控制模块的第一个555定时器的3脚和第三个555定时器3脚输出的两个正脉冲信号进行触发，
12、触发后的语音信号被耦合到音频功放模块，放大输出供监听应答状况。语音应答模块电路如图3.5所示。图3.5 语音应答模块该芯片内置了地址模式和若干操作模式，本设计可采用最少的外围器件选择相应的操作模式来实现录音和放音功能。操作模式由高位地址A7、A6控制。当A7和A6都为1时，其他地址置高就选择相应的模式。根据设计要求选用操作模式A4，即录放连续的多段信息。故需将A4口置高电平，其他各输入端口均置低电平。 系统自动摘机后，由时序控制电路产生的脉冲信号连续触发语音芯片，使其输出固化的语音，完成自动提示功能。总结与致谢在完成本次设计过程中,遇到过一些的问题。刚开始不知道怎么把电话线上的语音信号录制到语
13、音芯片中，也不知道怎么把语音芯片中的语音信号上传到电话线上，后来查阅很多相关资料后原来是使用变压器进行耦合的。但是，还是不知道实际操作时是怎样耦合的，再继续尝试摸索后才慢慢清楚了。在本次设计过程中遇到的这些问题问题，让我感觉比较困难，看似很简单的电路，要动手把它给设计出来，原来也是很难的一件事。主要原因是自己没有经常动手设计电路，接触这方面的东西不多，不够熟练。另外资料的查找也是一大难题，为了保证制作硬件电路时能够正常的工作，每个元器件的功能参数都要清清楚楚，在大量的资料文献中能够取其精华去其糟粕，做到精益求精。不论是对我们的学习还是工作，都会起到很大的促进和帮助。同时，通过本次设计，巩固了我
14、们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力；从中认识到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的学习中得以改进、提高；通过使用电子电路设计软件PROTEL99SE , 也让我们了解到计算机辅助设计(CAD)的智能化,有利于提高工作效率，虽然在设计中遇见很多的问题，但通过查阅书刊和网上收集资料，逐步解决了遇见的问题，对设计中出现的比较生疏的芯片进行了收集和学习，对掌握新的知识能力有了进一步的提高，节省了电路的设计需要。仔细认真的完成每一个细节，更重要的是要学会把从书本中的理论和实际电路联系起来，做到活学活用，举
15、一反三。 通过设计也加深了我对通信领域内的一些前沿知识的了解与认识，体会到了专业的深远，加强了我对本专业的求知欲。在设计的过程和设计说明书的撰写过程中，我的指导老师佘新平老师给予了我热心的帮助和大力的支持，给我提了诸多的宝贵意见，拓宽了我的思路。在此我向老师致以真诚的敬意和衷心的感谢！在我的学习过程中，其他老师和同学也给了我耐心的指导和帮助。我在此对各位老师表示诚挚的谢意！ 参考文献1 黄春根，陈小桥，张望先.电子设计教程M.北京：电子工业出版社，2007.2 全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编 2003.北京：北京理工大学出版社，20053 李令奇，胡广成.电话
16、机原理与维修M.北京：人民邮电出版社，2003.4周丽娜.Protel99se电路设计技术（基础.案例篇）M.北京：中国铁道出版社，2009.5 郭惠，解书刚.Protel99se常用功能及与应用M.北京：电子工业出版社，20086 振铃芯片LS1240Adatasheet7 计数器CD4017datasheet8 定时器555datasheet9 音频功率放大器LM386datasheet10 语音芯片1420Pdatasheet附录一：LM386说明：一、 概述(Des cription):LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大 器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,
17、电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。二、特性(Features):静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电工作电压范围宽,4-12V or 5-18V外围元件少电压增益可调,20-200低失真度典型应用电路附录二：ISD1420说明：ISD1420是美国ISD公司出品的新型单片优质语音录放电路，较之以往所有的语音电路，具有专利技术的模拟处理存
18、储方式，使录放音质极佳，没有常见的的背景噪音，且电路断电后语音内容仍不丢失。电路内部由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。一、 特点重现优质原声基本上不耗电信息存储信息可保存100年,可反复录放10万次选址处理多达160段信息具有自动节电模式维持状态,仅需0.5A电流二、 电特性工作电压:5V静态电流:0.52A工作电流:1530mA三、 引出端功能说明名称引脚功能A0-A51-6地址A6、A79、10地址（MSB）SP+/-14、15扬声器输出+、-ANAOUT21
19、模拟输出ANAIN20模拟输入MIC17麦克风输入PLAYE24放音，边沿触发PLAYL23放音，电平触发REC27录音RECLED26发光二极管接口四、 地址模式A0-A7地址输入有双重功能,根据地址中的A6,A7的电平状态决定功能。如果A6,A7有一个是低电平,A0A7输入全解释为地址位,作为起始地址用。根据 PLAYL、PLAYE或 REC的下降沿信号,地址输入被锁定。录音及放音功能均从设定的起始地址开始，录音结束由停止键操作决定，芯片内部自动在该段的结束位置插入结束标志（EOM）；而放音时芯片遇到EOM标志即自动停止放音。五、 操作模式如果A6,A7同为高电平时,它们即为模式位。地址位
20、仅作为输入端,在操作过程中不能输出内部地址信息。使用操作模式有两点要注意:1、所有初始操作都是从0地址开始,0地址是ISD1420存储空间的起始端,以后的操作可根据模式的不同,而从不同的地址开始工作。当电路中录放音转换或进入省电状态时，地址计数器复位为0。2、当 PLAYL、PLAYE或 REC变为低电平,同时A6,A7为高电平时,执行对应操作模式。这种操作模式一直执行到下一个低电平控制输入信号出现为止,这一刻现行的地址/模式信号被取样并执行。操作模式可以与微控制器一起使用,也可用硬件连线得到所需系统操作。A0-信息检索( PLAYE或 PLAYL only)不知道每个信息的实际地址,A0可使
21、操作者快速检索每条信息,A0每输入一个低脉冲,可使得内部地址计数器跳到下一个信息。这种模式仅用于放音,通常与A4操作同时应用。A1- 删除 EOM 标志( REC only)可使录入的分段信息成为连续的信息,用A1可删除掉每段中间信息后的 EOM 标志,仅在所有信息后留一个 EOM 标志。当这个操作模式完成时,录入的所有信息就作为一个连续的信息放出。A2- 未用。A3- 循环重放信息( PLAYE或 PLAYLonly)可使存于存储空间始端的信息自动地连续重放。一条信息可以完全占满存储空间,那么循环就可以从头至尾进行工作,并由始至终反复重放。A4- 连续寻址：在正常操作中, 当一个信息放出,可
22、防止地址计数器复位,使得信息连续不断地放出。A5- 未用。附录三：555定时器：NE555 为 8 脚时基集成电路，各脚主要功能：NE555内部结构图： 555定时器的内部由分压器、电压比较器C1和C2、简单SR锁存器、放电三极管T及缓冲器G组成。三个5K的电阻串联成分压器，为比较器提供参考电压。当控制端5悬空时（可对地接上0.01UF左右的滤波电容），比较器C1和C2的基准电压分别为VCC和VCC。当VI1VCC，VI2VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，简单SR锁存器Q端置0，放电三极管T导通，输出端VO为低电平。当VI1VCC，VI2VCC时,比较器C1输出高电平，比较
23、器C2输出低电平，简单SR锁存器Q端置1，放电三极管T截止，输出端VO为高电平。当VI1VCC时,简单SR锁存器R=1，S=1，锁存器状态不变，电路保持原状态不变。NE555定时器应用十分广泛，可装如下几种电路：1.单稳类-作用：定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。2.双稳类-作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。3.无稳类-作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。单稳工作方式，它可分为 3 种，见图示。第 1 种（图 1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为 2 个不同的单元，并分别以 1.1.1 和 1.1.2 为代号。他们的输入
24、端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。图1第 2 种（图 2）是脉冲启动型单稳，也可以分为 2 个不同的单元。他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从 2 端输入。1.2.1 电路的 2 端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2 电路则带有一个 RC 微分电路。图2第 3 种（图 3）是压控振荡器。单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。为简单起见，我们只把它分为 2 个不同单元。不带任何辅助器件的电路为 1.3.1；使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为 1.3.2。图中列出了 2 个常用电路。图3NE555定时器输出电压VO的脉冲宽：TW=RCLn3=1.1RC,通常R的取值在几百欧至几兆欧之间，电容取值为几百皮法到几百微法。电路产生的脉冲宽度可从几个微秒到数分钟，精度可达0.1%。
