如何設(shè)計一個實時控制的離線電話自動通知系統(tǒng)？

引言

眾所周知，各個部門經(jīng)常有重要事情需要進行通知。開會固然好，但比較耗時；如果發(fā)信息，有時候表達得不夠清楚。最好的方法就是打電話通知，既節(jié)省被通知人的時間，又能夠把信息表達清楚，可是要工作人員一個個打電話來通知所有人也是一件麻煩事情。在這種情況下，就有必要研制一種無需人控制即能實現(xiàn)自動通知的電話通知系統(tǒng)。

目前，多數(shù)類似的通知系統(tǒng)都是基于CTI卡實現(xiàn)的。這種系統(tǒng)需要由計算機進行實時控制才能夠?qū)崿F(xiàn)撥打電話和播放通知語音，因此在實現(xiàn)通知任務(wù)時計算機需要開機，這樣就不利于在下班時間或假期無人職守時進行通知。本文設(shè)計了一個主要由離線電話自動通知裝置構(gòu)成的電話自動通知系統(tǒng)，其通知過程不需要PC機實時管理。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)由上位機自動通知控制軟件和下位機離線電話自動通知裝置構(gòu)成。其中，上位機自動通知控制軟件主要完成電話號碼和通知信息的管理，它只是一個信息管理系統(tǒng)，而具體電話通知的工作是由離線電話自動通知裝置獨立自動完成的。

如圖1所示，離線電話自動通知裝置主要由通知信息存儲模塊、語音數(shù)據(jù)存儲與播放電路、電話呼叫及狀態(tài)檢測模塊、DTMF信號檢測模塊、串口通信及系統(tǒng)控制模塊等組成。其中，通知信息存儲模塊用來完成通知信息（包括被通知的電話號碼、通知語音和提示音的存儲以及本次通知狀態(tài)信息）的存儲，硬件上主要使用串口閃存芯片實現(xiàn)；語音數(shù)據(jù)存儲與播放電路用來完成語音信息的D/A轉(zhuǎn)換，再通過語音信號耦合電路將音頻信號與電話線路進行信號耦合輸出；電話呼叫及狀態(tài)檢測模塊用來完成電話號碼的撥叫和呼叫狀態(tài)的檢測，用于判斷接聽狀態(tài)，其中包括DTMF信號生成與呼叫及狀態(tài)檢測電路（使用DTMF編解碼芯片完成）、模擬摘掛機電路及摘掛機檢測電路；DTMF信號檢測模塊用來檢測電話撥通之后，播放通知語音過程中接聽方是否按下確認鍵（使用另外一片DTMF編解碼芯片完成）；串口通信及系統(tǒng)控制模塊，由串口電平轉(zhuǎn)換電路和由MCS51系列MCU（AT89S52）構(gòu)成的控制單元組成，用來完成通知過程的控制和數(shù)據(jù)通信。

圖1 離線電話自動通知裝置結(jié)構(gòu)框圖

2 語音數(shù)據(jù)存儲與播放電路

電話通知信息主要由電話號碼數(shù)據(jù)和語音信息編碼數(shù)據(jù)構(gòu)成。其中，電話號碼數(shù)據(jù)為ASCII碼，信息量不多；語音信息編碼數(shù)據(jù)則使用PCM編碼格式，也可以使用其他的壓縮編碼形式。如果使用壓縮編碼，單片機程序還要設(shè)計相應(yīng)的解碼程序，會加重單片機的執(zhí)行負擔，因此建議使用PCM編碼格式。

圖2 語音數(shù)據(jù)存儲與播放電路

語音數(shù)據(jù)存儲與播放電路如圖2所示。針對電話系統(tǒng)的語音質(zhì)量要求不高的特點，本文使用了8位的量化位數(shù)和8 kHz的采樣頻率，因此其數(shù)據(jù)量不大，2分鐘的語音數(shù)據(jù)量為1×8000×120=960000 B，再加上電話號碼信息所用的1 MB閃存，系統(tǒng)使用16 Mb（2 MB）的閃存就能夠很好地滿足電話通知的要求。這里采用SPI接口的閃存芯片W25X16，由于AT89S52沒有SPI接口，所以使用P1口，通過軟件方式來模擬SPI口實現(xiàn)與W25X16的通信。

MCU將閃存W25X16中的語音數(shù)據(jù)通過P1口線讀出后，以8000 Hz的頻率通過P0口發(fā)送給D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832，進行語音還原輸出；模擬語音經(jīng)過放大器LM393AH進行電流電壓轉(zhuǎn)換后，送至語音信號耦合電路輸入線TONE，將語音信號耦合到電話線路上，從而實現(xiàn)電話通知的語音播放。

3 DTMF信號生成與呼叫及狀態(tài)檢測電路

DTMF信號生成與呼叫及狀態(tài)檢測電路如圖3所示。上位機將要撥打的電話號碼和需要播報的電話語音通過串口發(fā)送給MCU，并存儲到Flash芯片W25X16中后，MCU將啟動電話自動通知過程。從W25X16中讀取要撥打的電話號碼，系統(tǒng)置P3.4為高電平，進行模擬摘機。當系統(tǒng)通過P3.7檢測到摘機狀態(tài)有效后，將每位電話號碼數(shù)據(jù)的BCD碼送至MT8888的D0~D3數(shù)據(jù)線，同時使WR和CS信號有效，即可寫入MT8888的DTMF編碼電路。MT8888根據(jù)MCU連續(xù)寫入的BCD碼，通過TONE引腳連續(xù)發(fā)出相應(yīng)的DTMF信號，再經(jīng)由Q1、Q2構(gòu)成的語音信號耦合電路將音頻信號耦合到電話線上，從而發(fā)送給程控交換機實現(xiàn)軟件撥號。

圖3 DTMF信號生成與呼叫及狀態(tài)檢測電路

撥號完成后，MCU設(shè)置MT8888工作在呼叫監(jiān)聽模式，進行呼叫狀態(tài)監(jiān)聽。MT8888通過2引腳檢測電話線上傳輸信號，MCU通過讀取MT8888的IRQ/CP引腳輸出的脈沖頻率和脈沖個數(shù)即可分析出呼叫狀態(tài)。若線路上傳輸?shù)氖?50 Hz的音頻信號，而且是持續(xù)1 s后4 s無的循環(huán)信號，則為回鈴音信號，即處于振鈴狀態(tài)；如果線路上傳輸?shù)氖?50 Hz的音頻信號，而且0.35 s通0.35 s斷的循環(huán)信號，則為忙音信號，即處于線路忙或掛機狀態(tài)。

在語音播報過程中，系統(tǒng)同樣使用另一塊MT8888芯片構(gòu)成的DTMF檢測電路，檢測當前電話接聽者的按鍵動作，以判斷其是否按下確認按鍵。系統(tǒng)根據(jù)按鍵狀態(tài)保存本次通話或通知的狀態(tài)。

4 上位機控制軟件設(shè)計

上位機控制軟件中主要包括：電子名片管理模塊，可以完成聯(lián)系人基本信息和電話號碼的管理（包括增刪改查等功能）；名片分組管理模塊；電話通知信息管理模塊，具有通知語音的錄制、被通知對象（即電話號碼）的選取以及將數(shù)據(jù)下載到離線通知裝置等功能；通知信息查詢模塊，可以完成通知狀態(tài)的查詢和補通知控制，也可以對當前或歷史通知內(nèi)容和狀態(tài)進行查詢。

電話通知信息和通知指令來自上位機控制軟件。上位機在將預(yù)通知的電話號碼和語音數(shù)據(jù)打成通知命令數(shù)據(jù)包后，通過串口發(fā)送給下位機，使下位機啟動脫離計算機管理的離線自動通知過程。另外，上位機還可以發(fā)送獲取通知狀態(tài)命令包，由串口通信中斷服務(wù)程序完成當前通知狀態(tài)的上傳任務(wù)。

圖4為離線電話自動通知裝置的處理流程。離線自動通知裝置上電運行，進行必要的初始化后，通過通知狀態(tài)標志來判斷是否啟動自動通知過程。通知標志由中斷服務(wù)程序根據(jù)接收到的命令包設(shè)置，如果為“真”則裝置轉(zhuǎn)入通知過程執(zhí)行，否則繼續(xù)查詢狀態(tài)標志。在進入通知過程后，首先讀取預(yù)通知的第一個電話號碼，再進行模擬摘機準備撥號。為了可靠地實現(xiàn)模擬摘機，要求在摘機前后都要先判斷摘機狀態(tài)，只有在掛機狀態(tài)下才能摘機，摘機有效后才能撥號。MCU控制撥號完畢后，從閃存中讀取語音數(shù)據(jù)以8000 Hz的頻率發(fā)送給D/A轉(zhuǎn)換器，進行播放通知語音。在播放通知語音的過程中，通過DTMF信號檢測模塊監(jiān)測線路上的DTMF信號，以判斷接聽通知者是否按下確認鍵進行接聽確認。如確認，系統(tǒng)將保存通知狀態(tài)，否則通知一個循環(huán)后進行重復通知。當一個電話通知完畢后，系統(tǒng)繼續(xù)讀取下一個預(yù)通知電話號碼，進行下一個電話的通知，直到所有通知被確認或超出重復通知次數(shù)為止。

圖4 離線電話自動通知處理流程

結(jié)語

本文根據(jù)電話通知系統(tǒng)的特點，設(shè)計了無需PC機實時控制的電話自動通知系統(tǒng)。系統(tǒng)中的PC機只是起到一個信息管理作用，具體的電話通知由離線電話自動通知裝置自動完成，其工作 77不需要PC機的實時管理或控制，是一個離線通知裝置， 可以實現(xiàn)在下班且PC機關(guān)機的狀態(tài)下進行電話通知，能夠提高電話的使用效率和節(jié)省能源消耗。