Как работает программатор ISD4004 для записи и воспроизведения речи. Какие компоненты входят в состав системы оповещения абонентов. Как настроить и использовать программатор ISD4004 в телефонных сетях.
Принцип работы программатора ISD4004 для записи и воспроизведения речи
Программатор ISD4004 представляет собой систему для записи и воспроизведения речевых сообщений, которая может использоваться в телефонных сетях для оповещения абонентов. Основой системы является микросхема ISD4004-16M — так называемый чипкордер. Это специализированная интегральная схема, которая позволяет записывать, хранить и воспроизводить речевые сообщения.
Каковы основные характеристики чипкордера ISD4004?
- Объем памяти — до 16 минут записи речи
- Возможность записи и воспроизведения нескольких сообщений
- Управление через SPI-интерфейс
- Низкое энергопотребление
- Высокое качество воспроизведения речи
Управление работой чипкордера осуществляется с помощью микроконтроллера PIC16F877A. Он обеспечивает запись сообщений в память ISD4004, их воспроизведение в нужный момент, а также взаимодействие с компьютером через интерфейс RS-232.
Состав системы оповещения абонентов на базе программатора ISD4004
В состав системы оповещения абонентов входят следующие основные компоненты:
- Восемь речевых модулей на базе ISD4004 и PIC16F877A
- Кроссплата для объединения модулей
- Блок питания
- Компьютер для управления системой
- Специальное программное обеспечение
Как работает система оповещения абонентов?
Каждый речевой модуль подключается к отдельной телефонной линии. При поступлении команды от компьютера модуль набирает заданный номер абонента. После снятия трубки воспроизводится записанное речевое сообщение. Система может работать одновременно по 8 линиям, что обеспечивает высокую скорость оповещения большого количества абонентов.
Настройка и программирование системы оповещения на базе ISD4004
Для настройки и программирования системы используется специальное программное обеспечение:
- Proz.exe — программа для оповещения должников о задолженности
- Inform.exe — программа автоинформатора и службы времени
- DemoDTMF.exe — демонстрационная программа для приема DTMF-сигналов
Какие возможности предоставляют эти программы?
Программы позволяют загружать в речевые модули нужные сообщения, задавать номера телефонов для обзвона, контролировать процесс оповещения, собирать статистику. Имеется возможность записи звуковых фрагментов с микрофона или из звуковых файлов.
Схемотехника речевого модуля на базе ISD4004
Рассмотрим основные элементы схемы речевого модуля:
- Микроконтроллер PIC16F877A — управляющий элемент
- Чипкордер ISD4004 — для записи/воспроизведения речи
- Оптроны U1 и U2 — для контроля состояния телефонной линии
- Реле K1 — для подключения к телефонной линии
- Трансформатор T1 — для согласования с линией
- Стабилизатор DA2 — для питания ISD4004
Как происходит взаимодействие модуля с телефонной линией?
Модуль определяет состояние линии с помощью оптронов. При необходимости подключается к линии через реле. Микроконтроллер управляет набором номера и воспроизведением сообщения. Трансформатор обеспечивает согласование выхода ISD4004 с телефонной линией.
Алгоритм работы речевого модуля ISD4004
Рассмотрим основные этапы работы речевого модуля:
- Инициализация после включения питания
- Ожидание команды от компьютера
- Анализ принятой команды
- Подключение к телефонной линии
- Набор номера абонента
- Определение снятия трубки
- Воспроизведение сообщения
- Отключение от линии
- Передача результата компьютеру
Какие особенности имеет алгоритм работы модуля?
Модуль постоянно анализирует состояние телефонной линии. При обнаружении снятия трубки абонентом сразу начинается воспроизведение сообщения. Если линия занята, звонок отменяется. Результат каждой попытки дозвона передается управляющему компьютеру.
Программное обеспечение для управления системой оповещения
Рассмотрим подробнее функции основных программ управления:
Программа Proz.exe
- Загрузка списка должников с номерами телефонов
- Запись индивидуальных сообщений для каждого должника
- Автоматический обзвон по заданному списку
- Формирование отчетов по результатам оповещения
Программа Inform.exe
- Режим автоинформатора — воспроизведение заданного сообщения
- Режим службы времени — сообщение текущего времени
- Сбор статистики входящих звонков
- Корректировка передаваемого времени
Программа DemoDTMF.exe
- Прием и декодирование DTMF-сигналов
- Демонстрация возможностей интерактивного голосового меню
Программное обеспечение позволяет гибко настраивать систему под конкретные задачи, автоматизировать процесс оповещения, получать подробную статистику. Это существенно повышает эффективность использования аппаратной части системы.
Применение системы оповещения на базе ISD4004 в различных сферах
Система оповещения на базе программатора ISD4004 может эффективно применяться в следующих областях:
- Оповещение должников коммунальных служб
- Информирование клиентов банков и страховых компаний
- Автоматические справочные службы
- Системы голосового оповещения на предприятиях
- Автоинформаторы в гостиницах и отелях
Каковы основные преимущества использования подобной системы?
Система позволяет существенно сократить затраты на персонал, занимающийся обзвоном клиентов. Обеспечивается высокая скорость оповещения большого количества абонентов. Гарантируется точная передача информации без искажений. Имеется возможность круглосуточной работы в автоматическом режиме.
Схема. Компьютерная система оповещения абонентов телефонной сети
Каждый из восьми используемых в системе речевых модулей построен на микросхеме ISD4004-16M — так называемом чипкордере [1—3] — и на управляющем его работой микроконтроллере PIC16F877A. Модули подключены к телефонным линиям. Чтобы иметь возможность определить момент снятия трубки абонентом, линии должны быть «таксофонными», в которых это событие сопровождается переменой полярности постоянного линейного напряжения.
Модуль принимает команды компьютера и дает на них ответы по интерфейсу RS-232, причем на каждом отрезке времени обмен информацией происходит только с одним модулем, выбранным соответствующей командой. Система команд модуля и порядок их подачи описаны в приложении к статье. Это дает возможность при необходимости разрабатывать собственные программы управления модулем.
К статье прилагаются три программы для компьютера, к которому подключен блок из восьми модулей и соответственно, восемь телефонных линий.
Программы разработаны с помощью среды программирования Visual C++ 6.0.
Proz.exe — управляющий компьютер сообщает каждому речевому модулю номер телефона должника и сумму долга Модуль набирает номер (тональным способом) и, зафиксировав снятие трубки абонентом, передает ему сообщение о наличии задолженности и ее сумме Если линия абонента занята, звонок отменяется. Компьютер формирует списки оповещенных и неоповещенных должников. Окно программы — на рис. 1.
lnform.exe — эта программа имеет два режима работы. В режиме автоинформатора по каждому входящему звонку в линию передается одно и то же предварительно записанное в чипкордер сообщение. В режиме службы времени абоненту сообщается текущее время на двух языках. Компьютер собирает статистику звонков, с его помощью можно откорректировать передаваемое время. Окно программы — на рис. 2.
3. В программах предусмотрена возможность записи звуковых фрагментов из файлов, находящихся на диске С компьютера, в речевые модули и их контрольного прослушивания по телефонной линии. Порядок работы с программами описан в приложении к статье.
Схема речевого модуля изображена на рис. 4. Работу всех трех компьютерных программ обеспечивает одна и та же программа, загруженная в микроконтроллер DD1. Она разработана в среде MPLAB. Для декодирования DTMF использован алгоритм, подобный описанному в [4]. Приложенный к статье файл AVTINF2.HEX содержит все необходимое для программирования микроконтроллера- коды для записи в его FLASH-память, в EEPROM и в ячейки конфигурации. Для их загрузки в микроконтроллер можно воспользоваться программой PonyProg и рекомендациями в цикле статей [5].
Связь модуля с телефонной линией, подключаемой к разъему Х2, организована через развязывающий трансформатор Т1 Поступающие из линии сигналы «Занято» и посылки DTMF «оцифровывает» для дальнейшей обработки программой микроконтроллера компаратор напряжения DA1.
Его порог срабатывания равен падению напряжения на резисторе R17, а выход соединен с входом RD7 микроконтроллера. Светодиод HL9 — стабилизатор напряжения постоянного смещения входов компаратора. На транзисторе VT1 собран усилитель звуковых сигналов, поступающих с выхода чипкордера DA3. Для питания чипкордера напряжением +3 В предусмотрен интегральный стабилизатор DA2.
Оптроны U1 и U2 предназначены для контроля направления протекающего в телефонной линии тока. Это необходимо для анализа состояния линии, обнаружения входящих звонков и факта снятия трубки абонентом. Поскольку излучающие диоды оптронов включены в линию разнополярно, то в зависимости от направления линейного тока открывается фототранзистор лишь одного оптрона и на входах RD2 и RD3 микроконтроллера устанавливаются соответствующие уровни.
Реле К1 переключается сигналом, формируемым микроконтроллером на выходе RD6 и усиленным транзистором VT2. Светодиод HL10 обеспечивает индикацию срабатывания реле — «снятия трубки» модулем.
Конденсатор С6 замыкает телефонную линию по переменному току, когда трубка не снята. При сработавшем реле контакты К1.1 и К1.2 подключают к линии обмотку трансформатора Т1, в результате чего линия замыкается по постоянному току и аппаратура АТС фиксирует снятие трубки.
Для индикации работы модуля предназначены светодиоды HL1—HL8 Адрес (0—7), по которому к модулю обращается компьютер, задают DIP-переключателем S1. Выход RA4, выполненный в микроконтроллере по схеме с открытым стоком, нагружен резистором R9. Низкий уровень на этом выходе свидетельствует о том, что модуль находится в режиме обмена информацией с компьютером по последовательному интерфейсу. При подаче на вход RA5 напряжения низкого логического уровня возможность установления связи компьютера с модулем блокируется. Он не реагирует на приходящие на вход RC7 (RX) команды и не дает ответов на них на выходе RC6 (ТХ) Пока связь заблокирована, выводы RE0—RE2 микроконтроллера настроены как входы. После снятия блокировки и активизации связи командой компьютера эти выводы переходят в режим выходов, на них выводится код адреса, заданный переключателем S1
Модуль собран на двусторонней печатной плате, вид которой со стороны пайки изображен на рис.
5, со стороны установки элементов — на рис. 6, а расположение элементов на ней — на рис. 7. Плата изготовлена промышленным способом с металлизацией отверстий. Если металлизировать их нет возможности, во все переходные отверстия следует вставить и пропаять с двух сторон короткие отрезки медного провода Выводы деталей, печатные проводники к которым подходят на обеих сторонах платы, в этом случае также пропаивают с двух сторон.
Обратите внимание, что вилка Х1 (ГРПМ1-45Ш) установлена с обратной показанной на рис. 7 стороны платы. С той же стороны установлен диод VD1 — он припаян к выводам обмотки реле К1 (HLS-4078-DC5V или другое с двумя группами контактов на переключение и рабочим напряжением обмотки 5 В) Для устранения помех в звуковых сигналах, формируемых чипкордером DA3, рекомендуется его выводы 11, 12 дополнительно соединить толстым изолированным проводом непосредственно с контактами А22, В22, В23 вилки Х1.
Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ-0,125.
Оксидные конденсаторы — импортные, конденсатор С6 — К73-17, остальные — КМ-6 или К10-17. Трансформатор Т1 — РТ4738 с обмотками сопротивлением по 65 Ом. Вместо указанных на схеме транзисторов подойдут любые маломощные кремниевые структуры n-p-n.
Розетка Х2 — стандартная телефонная RJ11. Но фактически на плате модуля установлена двухконтактная вилка WF-02, штыри которой припаяны к площадкам для контактов 1 и 3 розетки. Витой парой проводов эту вилку соединяют с розеткой RJ11, вынесенной на переднюю панель компьютера.
Восемь описанных модулей объединяются в блок на кроссплате с розетками ГРПМ1-45Г для их вилок Х1. Большинство одноименных контактов этих розеток (за исключением А13 и В13 и тех, что согласно схеме модуля не используются) соединены параллельно витыми парами проводов, а контакты А18, В18 — экранированным проводом. Вторые провода каждой пары и экранирующая оплетка соединены с общим проводом (контактами А17, А19, А22, В17, В19, В22, В23).
На кроссплате также находятся узлы, изображенные на схеме рис.
8. Упомянутые выше розетки, имеющие позиционные обозначения от Х1 до Х8, здесь не показаны. Микросхема DA1 согласует уровни сигналов интерфейса RS-232 (розетка этого интерфейса Х10 должна быть соединена с вилкой одного из СОМ-портов компьютера) с уровнями сигналов, принимаемых и формируемых микроконтроллерами модулей.
Ввиду ограниченной нагрузочной способности приемных преобразователей микросхемы DA1 их входы соединены параллельно, а выход каждого соединен с входами четырех модулей. Мультиплексор DD1 по поступающим на его входы 1, 2, 4 (выводы 9—11) от модулей адресным сигналам А0—А2 соединяет с входом передающего преобразователя микросхемы DA1 выход ТХ соответствующего модуля. Таким образом, компьютер получает информацию только от модуля, активного в данный момент. Обратите внимание, что для правильного соединения с компьютером порядок установки модулей в розетки кроссплаты должен строго соответствовать их адресам, установленным DIP-переключателем S1: Х1 — 0, Х2 — 1 и т. д.
до Х8 — 7.
Светодиод HL1 сигнализирует о наличии напряжения питания +5 В, которое получают от блока питания компьютера.
При записи звука в чипкордеры речевых модулей с помощью программ Proz.exe и Inform exe звуковые сигналы подают на разъем Х9 с выхода Audio OUT звуковой платы компьютера. Через делитель напряжения из резисторов R1 и R2 эти сигналы поступают на все модули одновременно. Звук можно записывать и с электретного микрофона, установленного непосредственно в модуле. Его подключают по схеме, показанной на рис. 9. Нумерация деталей продолжает здесь начатую на рис. 4. На печатной плате предусмотрено место для этих деталей, на рис. 7 они показаны штриховыми линиями, причем резистором R30 заменяют установленную вместо него проволочную перемычку.
Микрофон достаточно установить в одном модуле, через контакты А17 и В17 разъема XI он окажется соединенным и с чипкордерами других модулей блока. Резисторы R1 и R2 на кроссплате в этом случае устанавливать не следует.
Общий вид компьютера с установленным в нем блоком речевых модулей показан на рис. 10. Розетки для подключения телефонных линий на снимке не видны, они находятся на передней панели компьютера.
Алгоритм работы речевого модуля
После включения питания модуля программа микроконтроллера конфигурирует его порты, устанавливает период генерации таймером TMRO запросов прерывания равным 1,6 мс. Считывается и запоминается адрес модуля, установленный DIP-переключателем S1. Производится кратковременное «снятие трубки», в течение которого по сигналам оптронов U1 и U2 проверяется состояние телефонной линии. Если она подключена и исправна, низкий уровень будет установлен только на одном из входов RD2, RD3.
Для проверки поочередно включаются светодиоды HL1—HL8. На контактах A3, ВЗ (цепь БлкВых.) устанавливается высокий уровень, свидетельствующий о пассивности модуля Выводы микроконтроллера, соединенные с контактами А7, В7 , А9, В9, А11, В11 (цепи А0— А2), переводятся в высокоимпедансное состояние (режим входа).
По завершении инициализации светодиоды, подключенные к порту В микроконтроллера, начинают выполнять следующие функции:
HL1 («Готовность») — мигает с периодом 1 с;
HL2 («Команда») — включен во время исполнения команды компьютера;
HL3 («БлкВх») — отображает состояние входа RA5 микроконтроллера;
HL4 («БлкВых») — отображает состояние выхода RA4, установленное микроконтроллером;
HL5 («Оптрон 1») — отображает состояние оптрона U1;
HL6 («Оптрон 2») — отображает состояние оптрона U2;
HL7 («Старт») — включен, когда компьютерная программа запущена;
HL8 («Трубка») — включен при «снятой трубке» модуля.
Обрабатывая запросы прерывания от таймера ТМРО, микроконтроллер принимает и анализирует поступающие от компьютера по интерфейсу RS-232 байты. Если на линии БлкВх установлен высокий уровень (блокировки нет), а принятый байт совпадает с адресом, заданным переключателем S1, микроконтроллер устанавливает и удерживает до завершения обмена информацией с компьютером низкий уровень в цепи БлкВых, сообщая остальным модулям о своей активности.
На линии А0—А2 он выводит свой адрес, чем подключает к соответствующей линии интерфейса RS-232 выход своего передатчика. Остальные модули, обнаружив низкий уровень на линии БлкВх, соединенной на кроссплате с линией БлкВых, прекращают анализировать поступающие от компьютера байты, микроконтроллер просто удаляет их из регистра своего приемника.
После паузы в 2 мс компьютер может начать обмен информацией с активизированным модулем. По завершении обмена по команде компьютера модуль устанавливает в цепи БлкВых высокий уровень, освобождая линию передачи для других модулей. Чтобы они восприняли снятие блокировки, необходимо выждать не менее 2 мс, после чего любой из них можно активизировать.
На каждый байт, поступивший от компьютера, активный модуль обязательно посылает подтверждение. Скорость передачи должна быть установлена равной 9600 Бод при восьми информационных и одном стоповом разрядах без контроля четности. Однако компьютер должен вести передачу в темпе не более одного байта за 1,6 мс, поскольку именно с таким периодом речевой модуль «переходит на прием».
Список команд компьютера, исполняемых речевым модулем, и примеры последовательностей посылаемых ему команд имеются в приложении.
Прилагаеммые файлы: addendum.zip dvtinf.zip
ЛИТЕРАТУРА
1. Шитиков A. ISD4004-16 — однокристальная система записи/воспроизведения речи — Радио 2002, № 2, с. 19—21; № 3, с. 15, 16.
2 Application Information for ChipCorder Products. Applications Note 7. Message Management in Large Array ISO Devices. — www.datasheetarchive.com/pdf/Daiasheet-03/DSA0053768.pdf
3. Application Information for ChipCorder Products Application Brief 42. Implementing a Pause Function in the ISD4000 Device Series. — www.datasheetarchive.com/pdf/Datasheet-020/DSA00351856.pdf
4. Смирнов С. Программное декодирование DTMF no принципу АОН на базе микроконтроллера PIC16F628. — www.telesys.ru/electronics/projects.php?do=p071
5 Долгий А. Программаторы и программирование микроконтроллеров. — Радио, 2004, № 1—№ 12; www.radio.
ru/pub/2008/05/P&P.pdf
А. АСАТУЛЛАЕВ, г. Ташкент, Узбекистан
«Радио» №2 2010г.
Post Views: 1 310
ISD4004-08MPY Корпорация Nuvoton Technology | Интегральные схемы (ИС)
Показанное изображение является только представлением. Точные характеристики должны быть получены из технического паспорта продукта.
Digi-Key Part Number | ISD4004-08MPY-ND | |
Manufacturer | Nuvoton Technology Corporation | |
Manufacturer Product Number | ISD4004-08MPY | |
Description | IC VOICE REC/PLAY 8MIN 28DIP | |
Manufacturer Standard Lead Time | 20 Weeks | |
Подробное описание | ИС записи/воспроизведения голоса Несколько сообщений 8 Мин. | |
| Информация для клиентов | ||
| Datasheet | Datasheet | |
SPI 28-DIPProduct Attributes
Type | Description | Select |
|---|---|---|
Category | Integrated Circuits (ICs Интерфейс Запись и воспроизведение голоса | |
Производитель | Nuvoton Technology Corporation | |
Series | ChipCorder® | |
Package | ||
Product Status | Active | |
Interface | ||
Входной сигнал | Аналоговый — дифференциальный | |
Выходной сигнал | Analog — Single Ended | |
Sampling Frequency | ||
Duration | ||
Filter Pass Band | 3. | |
Messaging | Несколько | |
Тип осциллятора | Внутренний/внешний | |
Особенности | Auto Mute | |
Рабочая температура | 0 ° C ~ 70 ° C (TA) | 9002 9002 9002 9002 9002 9002 9002 9002222 9000 2 | . 3,3 В |
Монтинг тип | через отверстие | |
Пакет / Корпус | 28-Dip (0,600 «, 15.24MM) | |
Supplier Device Package | 28-DIP | |
Base Product Number | ISD4004 |
4kHzDocuments & Media
Environmental & Export Classifications
| Атрибут | Описание |
|---|---|
| Статус RoHS | Соответствует ROHS3 |
| Moisture Sensitivity Level (MSL) | 1 (Unlimited) |
| REACH Status | REACH Unaffected |
| ECCN | EAR99 |
| HTSUS | 8542. 39.0001 |
Quantity
All цены указаны в долларах США
Трубка
| Кол-во | Цена за ед.0012 $16.49 | |
|---|---|---|
| 10 | $15.26300 | $152.63 |
| 25 | $15.05560 | $376.39 |
| 50 | $14.86640 | $743.32 |
| 100 | $13.02850 | $1,302.85 |
| 250 | $ 12,46984 | $ 3 117,46 |
| 500 | $ 12,38876 | $ 6,194.38 |
org/Product»>
org/Product»>
org/Product»>
org/Product»>
org/Product»>
org/Product»>
org/Product»>
org/Product»>
4800b
Техническое описание 4800B
схема подключения MAX232 к рис.
макс 4800b
принципиальная схема 4800b
Примеры применения ISD4003
4800b транзистор
КАК 4800Б
br1 МОСТ
примечания по применению чипкордера isd
