1 硬件電路設(shè)計(jì)（圖）

系統(tǒng)工作過(guò)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(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)的閾值比較，若超出正常范圍，則通過(guò)電話(huà)機(jī)撥號(hào)電路撥打維護(hù)人員的固定或移動(dòng)電話(huà)，等待撥通后再控制ISD4004構(gòu)成的數(shù)碼語(yǔ)音電路播放相對(duì)應(yīng)的故障信息。維護(hù)人員聽(tīng)到信息后根據(jù)故障優(yōu)先級(jí)作相應(yīng)處理。

1．1 語(yǔ)音電路

ISD4004語(yǔ)音芯片是由美國(guó)ISD公司推出的新產(chǎn)品，單片錄放語(yǔ)音時(shí)間8-16min，操作簡(jiǎn)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(dòng)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(guò)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(gè)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(yǔ)音、音樂(lè)、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(shí)間越長(zhǎng)，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(wàn)次。

ISD4004與單片機(jī)連接較為簡(jiǎn)單，單片機(jī)的P1．2～P1．4分別控制ISD4004的片選信號(hào)SS、串行輸入引腳MOSI、串行輸出引腳MISO及串行時(shí)鐘輸入。值得注意的是ISD4004供電電壓為3 V，需要專(zhuān)門(mén)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(huà)機(jī)受話(huà)器端代替麥克風(fēng)。

ISD4004工作于SPI串行接口。SPI協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，錄音、放音、停止時(shí)序圖

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(xiàn)，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(xiàn)，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(xiàn)（VSSA，VSSD）

芯片內(nèi)的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線(xiàn)。幾個(gè)VSSA盡量在引腳焊盤(pán)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(hào)的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。

1．2 電話(huà)機(jī)與單片機(jī)接口電路

電話(huà)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(huà)動(dòng)作，摘機(jī)一撥號(hào)一通話(huà)一掛機(jī)。摘機(jī)動(dòng)作利用雙組繼電器代替電話(huà)機(jī)叉簧完成，撥號(hào)利用單片機(jī)I／O口通過(guò)軟件控制話(huà)機(jī)按鍵電路完成，通話(huà)則是把語(yǔ)音電路信號(hào)輸出接人話(huà)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)

檢測(cè)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(huà)機(jī)撥號(hào)程序。

2．1 主程序

主程序完成對(duì)設(shè)備信息和數(shù)據(jù)的采集，并且與用戶(hù)設(shè)置的門(mén)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(guò)電話(huà)播放報(bào)警語(yǔ)音。

2．2 錄放音程序

錄放音程序主要是接收指令后通過(guò)SPI總線(xiàn)對(duì)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(yǔ)音，為了能靈活播放語(yǔ)音信息，報(bào)警語(yǔ)音是分段存放在ISD4004中的，播放時(shí)根據(jù)地址播放每段語(yǔ)音。播放時(shí)要根據(jù)每段錄音的長(zhǎng)短做相應(yīng)的延時(shí)。

3 結(jié) 語(yǔ)

上述系統(tǒng)利用單片機(jī)、語(yǔ)音電路和電話(huà)機(jī)完成了設(shè)備遠(yuǎn)程語(yǔ)音報(bào)警功能，可以廣泛應(yīng)用于油田、電信、電力等無(wú)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。

芯片內(nèi)的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線(xiàn)。幾個(gè)VSSA盡量在引腳焊盤(pán)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(hào)的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。

1．2 電話(huà)機(jī)與單片機(jī)接口電路

電話(huà)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(huà)動(dòng)作，摘機(jī)一撥號(hào)一通話(huà)一掛機(jī)。摘機(jī)動(dòng)作利用雙組繼電器代替電話(huà)機(jī)叉簧完成，撥號(hào)利用單片機(jī)I／O口通過(guò)軟件控制話(huà)機(jī)按鍵電路完成，通話(huà)則是把語(yǔ)音電路信號(hào)輸出接人話(huà)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(cè)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(huà)機(jī)撥號(hào)程序。

2．1 主程序

主程序完成對(duì)設(shè)備信息和數(shù)據(jù)的采集，并且與用戶(hù)設(shè)置的門(mén)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(guò)電話(huà)播放報(bào)警語(yǔ)音。

2．2 錄放音程序

錄放音程序主要是接收指令后通過(guò)SPI總線(xiàn)對(duì)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(yǔ)音，為了能靈活播放語(yǔ)音信息，報(bào)警語(yǔ)音是分段存放在ISD4004中的，播放時(shí)根據(jù)地址播放每段語(yǔ)音。播放時(shí)要根據(jù)每段錄音的長(zhǎng)短做相應(yīng)的延時(shí)。

3 結(jié) 語(yǔ)

上述系統(tǒng)利用單片機(jī)、語(yǔ)音電路和電話(huà)機(jī)完成了設(shè)備遠(yuǎn)程語(yǔ)音報(bào)警功能，可以廣泛應(yīng)用于油田、電信、電力等無(wú)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。