基于C8051F023單片機(jī)的OLED顯示實(shí)現(xiàn)方案

  引言

　　眾所周知，各個(gè)部門經(jīng)常有重要事情需要進(jìn)行通知。開會(huì)固然好，但比較耗時(shí)；如果發(fā)信息，有時(shí)候表達(dá)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(shí)間，又能夠把信息表達(dá)清楚，可是要工作人員一個(gè)個(gè)打電話來(lái)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(wú)需人控制即能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)的。這種系統(tǒng)需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制才能夠?qū)崿F(xiàn)撥打電話和播放通知語(yǔ)音，因此在實(shí)現(xiàn)通知任務(wù)時(shí)計(jì)算機(jī)需要開機(jī)，這樣就不利于在下班時(shí)間或假期無(wú)人職守時(shí)進(jìn)行通知。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)主要由離線電話自動(dòng)通知裝置構(gòu)成的電話自動(dòng)通知系統(tǒng)，其通知過(guò)程不需要PC機(jī)實(shí)時(shí)管理。

　　1  系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)由上位機(jī)自動(dòng)通知控制軟件和下位機(jī)離線電話自動(dòng)通知裝置構(gòu)成。其中，上位機(jī)自動(dòng)通知控制軟件主要完成電話號(hào)碼和通知信息的管理，它只是一個(gè)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(dòng)通知裝置獨(dú)立自動(dòng)完成的。

　　如圖1所示，離線電話自動(dòng)通知裝置主要由通知信息存儲(chǔ)模塊、語(yǔ)音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與播放電路、電話呼叫及狀態(tài)檢測(cè)模塊、DTMF信號(hào)檢測(cè)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(chǔ)模塊用來(lái)完成通知信息（包括被通知的電話號(hào)碼、通知語(yǔ)音和提示音的存儲(chǔ)以及本次通知狀態(tài)信息）的存儲(chǔ)，硬件上主要使用串口閃存芯片實(shí)現(xiàn)；語(yǔ)音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與播放電路用來(lái)完成語(yǔ)音信息的D/A轉(zhuǎn)換，再通過(guò)語(yǔ)音信號(hào)耦合電路將音頻信號(hào)與電話線路進(jìn)行信號(hào)耦合輸出；電話呼叫及狀態(tài)檢測(cè)模塊用來(lái)完成電話號(hào)碼的撥叫和呼叫狀態(tài)的檢測(cè)，用于判斷接聽狀態(tài)，其中包括DTMF信號(hào)生成與呼叫及狀態(tài)檢測(cè)電路（使用DTMF編解碼芯片完成）、模擬摘掛機(jī)電路及摘掛機(jī)檢測(cè)電路；DTMF信號(hào)檢測(cè)模塊用來(lái)檢測(cè)電話撥通之后，播放通知語(yǔ)音過(guò)程中接聽方是否按下確認(rèn)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(lái)完成通知過(guò)程的控制和數(shù)據(jù)通信。

圖1  離線電話自動(dòng)通知裝置結(jié)構(gòu)框圖

　　2  語(yǔ)音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與播放電路

　　電話通知信息主要由電話號(hào)碼數(shù)據(jù)和語(yǔ)音信息編碼數(shù)據(jù)構(gòu)成。其中，電話號(hào)碼數(shù)據(jù)為ASCII碼，信息量不多；語(yǔ)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(jī)程序還要設(shè)計(jì)相應(yīng)的解碼程序，會(huì)加重單片機(jī)的執(zhí)行負(fù)擔(dān)，因此建議使用PCM編碼格式。

圖2  語(yǔ)音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與播放電路

　　語(yǔ)音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與播放電路如圖2所示。針對(duì)電話系統(tǒng)的語(yǔ)音質(zhì)量要求不高的特點(diǎn)[2]，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(yǔ)音數(shù)據(jù)量為1×8000×120=960000 B，再加上電話號(hào)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 [3]，由于AT89S52沒(méi)有SPI接口，所以使用P1口，通過(guò)軟件方式來(lái)模擬SPI口實(shí)現(xiàn)與W25X16的通信。

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

　　3  DTMF信號(hào)生成與呼叫及狀態(tài)檢測(cè)電路

　　DTMF信號(hào)生成與呼叫及狀態(tài)檢測(cè)電路如圖3所示。上位機(jī)將要撥打的電話號(hào)碼和需要播報(bào)的電話語(yǔ)音通過(guò)串口發(fā)送給MCU，并存儲(chǔ)到Flash芯片W25X16中后，MCU將啟動(dòng)電話自動(dòng)通知過(guò)程。從W25X16中讀取要撥打的電話號(hào)碼，系統(tǒng)置P3.4為高電平，進(jìn)行模擬摘機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)P3.7檢測(cè)到摘機(jī)狀態(tài)有效后，將每位電話號(hào)碼數(shù)據(jù)的BCD碼送至MT8888的D0~D3數(shù)據(jù)線，同時(shí)使WR和CS信號(hào)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(guò)TONE引腳連續(xù)發(fā)出相應(yīng)的DTMF信號(hào)，再經(jīng)由Q1、Q2構(gòu)成的語(yǔ)音信號(hào)耦合電路[4]將音頻信號(hào)耦合到電話線上，從而發(fā)送給程控交換機(jī)實(shí)現(xiàn)軟件撥號(hào)。

圖3  DTMF信號(hào)生成與呼叫及狀態(tài)檢測(cè)電路

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

　　在語(yǔ)音播報(bào)過(guò)程中，系統(tǒng)同樣使用另一塊MT8888芯片構(gòu)成的DTMF檢測(cè)電路，檢測(cè)當(dāng)前電話接聽者的按鍵動(dòng)作，以判斷其是否按下確認(rèn)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(jī)控制軟件設(shè)計(jì)

　　上位機(jī)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(hào)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(yǔ)音的錄制、被通知對(duì)象(即電話號(hào)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(bǔ)通知控制，也可以對(duì)當(dāng)前或歷史通知內(nèi)容和狀態(tài)進(jìn)行查詢。

　　電話通知信息和通知指令來(lái)自上位機(jī)控制軟件.上位機(jī)在將預(yù)通知的電話號(hào)碼和語(yǔ)音數(shù)據(jù)打成通知命令數(shù)據(jù)包后，通過(guò)串口發(fā)送給下位機(jī)，使下位機(jī)啟動(dòng)脫離計(jì)算機(jī)管理的離線自動(dòng)通知過(guò)程。另外，上位機(jī)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(dāng)前通知狀態(tài)的上傳任務(wù)。

　　圖4為離線電話自動(dòng)通知裝置的處理流程。離線自動(dòng)通知裝置上電運(yùn)行，進(jìn)行必要的初始化后，通過(guò)通知狀態(tài)標(biāo)志來(lái)判斷是否啟動(dòng)自動(dòng)通知過(guò)程。通知標(biāo)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(guò)程執(zhí)行，否則繼續(xù)查詢狀態(tài)標(biāo)志。在進(jìn)入通知過(guò)程后，首先讀取預(yù)通知的第一個(gè)電話號(hào)碼，再進(jìn)行模擬摘機(jī)準(zhǔn)備撥號(hào)。為了可靠地實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)，要求在摘機(jī)前后都要先判斷摘機(jī)狀態(tài)，只有在掛機(jī)狀態(tài)下才能摘機(jī)，摘機(jī)有效后才能撥號(hào)。MCU控制撥號(hào)完畢后，從閃存中讀取語(yǔ)音數(shù)據(jù)以8000 Hz的頻率發(fā)送給D/A轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行播放通知語(yǔ)音。在播放通知語(yǔ)音的過(guò)程中，通過(guò)DTMF信號(hào)檢測(cè)模塊監(jiān)測(cè)線路上的DTMF信號(hào)，以判斷接聽通知者是否按下確認(rèn)鍵進(jìn)行接聽確認(rèn)。如確認(rèn)，系統(tǒng)將保存通知狀態(tài)，否則通知一個(gè)循環(huán)后進(jìn)行重復(fù)通知。當(dāng)一個(gè)電話通知完畢后，系統(tǒng)繼續(xù)讀取下一個(gè)預(yù)通知電話號(hào)碼，進(jìn)行下一個(gè)電話的通知，直到所有通知被確認(rèn)或超出重復(fù)通知次數(shù)為止。

圖4  離線電話自動(dòng)通知處理流程

　　結(jié)語(yǔ)

　　本文根據(jù)電話通知系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了無(wú)需PC機(jī)實(shí)時(shí)控制的電話自動(dòng)通知系統(tǒng)。系統(tǒng)中的PC機(jī)只是起到一個(gè)信息管理作用，具體的電話通知由離線電話自動(dòng)通知裝置自動(dòng)完成，其工作 77不需要PC機(jī)的實(shí)時(shí)管理或控制，是一個(gè)離線通知裝置， 可以實(shí)現(xiàn)在下班且PC機(jī)關(guān)機(jī)的狀態(tài)下進(jìn)行電話通知，能夠提高電話的使用效率和節(jié)省能源消耗。