基于GSM的紅外遙控語音提醒器的研制

【摘要】在此設計了一種基于GSM的紅外遙控語音提醒系統，該系統采用STC89C52單片機為主控芯片，并使用紅外遙控控制整個系統。系統中ISD4004語音模塊可在用戶設定的時間播放預先錄制的語音信息。實現了將GSM技術融入到設計中，用戶即使不在語音提醒器的附近，一樣可以通過手機接收到語音提醒。創新點是打破以往提醒系統的提醒范圍的局限性，極大地提高了提醒系統的實用性和可靠性。

【關鍵詞】語音提醒GSM紅外遙控

由于現在人們生活壓力大，事務繁忙，經常會因為忘記東西而造成嚴重的后果；而一些老年人由于年老健忘，需要定時提醒吃藥和注意日常事務。本文論述了基于GSM的紅外遙控語音提醒器的研制，并且語音內容可根據使用者需要反復錄制及播放。如果使用者沒有在房間中收聽到提醒，提醒器還可以通過GSM實現遠程無線提醒，自動撥打預先設置的電話號，播放語音提醒錄音。

一、硬件電路設計

系統采用STC89S52單片機為主控芯片。紅外遙控模塊負責接收和處理紅外遙控器發出的紅外遙控信號；時鐘模塊負責顯示時間和設定提醒時間，DSl302提供的慢速充電功能，可在系統掉電后正常計時，不需重新設定時鐘時間，這使得時鐘的使用更加便捷；溫度模塊采用18B20芯片，它是單線數字溫度傳感器，測得的溫度在液晶上實時顯示；顯示模塊采用1602液晶屏，用來顯示時間、溫度和操作內容的提示；語音模塊使用了ISD4004語音芯片，單片機通過SPI總線發送操作命令控制語音芯片的錄放音操作；西門子公司的tc35i模塊作為GSM模塊，可傳輸語音和數據信號，和單片機之間的通信使用 9600bps波特率。系統的總體結構框圖如圖1所示。

遙控器用來產生遙控編碼脈沖，驅動紅外發射管輸出紅外遙控信號，遙控接收頭完成對遙控信號的放大、檢波、整形、解調出遙控編碼脈沖[1]。遙控編碼脈沖是一組串行二進制碼，由單片機完成對遙控指令解碼，并執行相應的遙控功能。

遙控器以專用發射集成電路TC9012組成，TC9012的一幀數據中含有32位碼，包含兩次8位用戶碼，8位數據碼和8位數據碼的反碼及最后位的同步位。引導碼由4.5ms的載波和4.5ms的載波關斷波形所構成，以作為用戶碼、數據碼以及他們的反碼的先導。同步位（SY）是標志最后一位編碼是“0”或“1”的標識位，它只有0.56ms的有載波信號構成。發射碼的格式如圖2所示。

DS1302是一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節靜態RAM，采用SPI三線接口與單片機同步通信，它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應寄存器的數據。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小于31天時可以自動調整，且具有閏年補償功能。

DS1302接口電路如圖3所示。DS1302與單片機的連接也僅需要3條線：/RST引腳，在讀、寫數據期間，必須為高；SCLK串行時鐘引腳；I/O串行數據引腳，三線接口時的雙向數據線。外接32.768kHz晶振，為芯片提供計時脈沖。

美國ISD公司推出的ISD4000系列單片語音錄放電路，將每個采樣值直接存儲在片內的快閃存儲器中，能夠非常真實、自然地再現語音。ISD4004與單片機連接電路圖如圖4所示。該電路具有操作簡單、接口方便、錄音時間長、可任意分段錄放、不怕斷電及低功耗等優點[2]。

從圖4可以看出，P1.5接ISD4004的片選引腳/ss，控制ISD4004是否選通；P1.2接ISD4004的MOSI串行輸入引腳，語音芯片從該引腳讀入放音的地址；P1.7接ISD的串行輸出引腳MISO，單片機從該引腳接收從語音芯片傳來的信號；單片機的P1.4接ISD4004的串行時鐘輸入端SCLK，作為ISD的時鐘輸入，用于同步MOSI和MISO的數據傳輸；ISD4004音頻信號輸出引腳AUDOUT通過一可調電阻（調整輸出音量）和一濾波電容輸出至外部功放；AMCAP為自動靜音端，使用時通過一個電容接地。

西門子公司的tc35i模塊是一個支持中英文短信息的GSM模塊，可傳輸語音和數據信號。tc35i的數據接口通過AT命令可雙向傳輸指令和數據，可選波特率為300bit/s～115kbit/s，默認9600bps[3]。

整個模塊主要由電源電路、啟動電路、SIM卡接口電路和MAX232通信接口電路等幾部分組成。tc35i的第1～5引腳是正電源輸入腳；第6～10引腳是電源地；tc35i的15腳是啟動腳IGT，在系統中，直接將該腳對地短接來啟動模塊；tc35i使用外接式SIM卡，SIM卡通過卡座與tc35i的同名端直接相連，CCIN引腳用來檢測SIM卡是否插好，如果連接正確，則CCIN引腳輸出高電平，否則為低電平；tc35i的18、19腳直接連到單片機的串口；ISYNC端通過一個三極管和一個發光二級管連接到電源，用來指示系統的工作狀態。tc35i模塊結構示意圖如圖5所示[4]。

二、系統軟件設計

系統軟件也是采用模塊化設計，分為紅外收發模塊、時鐘模塊、測溫模塊、LCD顯示模塊、語音模塊、GSM模塊等。

主程序調用幾個模塊的子程序來完成系統任務，當有紅外信號時，單片機接收頭產生外部中斷請求信號，程序跳轉到紅外接收模塊執行相應的中斷服務程序。單片機首先判斷引導碼和系統碼是否正確，不對則直接退出；其次判斷數據碼與數據反碼是否一致，如果一致就根據數據碼調用子程序執行相應的操作。

DS1302時鐘模塊讀寫程序流程如圖6所示。單片機和DS1302進行數據交換時，要先發送命令字，命令字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數據寫入到DS1302中；位6為0，表示存取日歷時鐘數據，為1表示存取RAM數據；位5至位1（A5～A1）表示操作單元的地址；位0（最低有效位）為0，表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作[5]。

在命令輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數據被寫入DS1302，同樣，在命令輸入后的下一個SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302的數據，讀寫數據都是從最低位到最高位。

語音模塊設置從00地址處錄音，則按以下時序：發POWER UP命令，等待TPUD（上電延時）；發POWER UP命令，等待2倍TPUD；發地址值為00的SETREC命令；發REC命令。器件便從00地址開始錄音，一直到出現OVF（存貯器末尾）時，錄音停止。

從00地址處放音，應遵循如下時序：發POWER UP命令，等待TPUD（上電延時）；發地址值為00的SETPLAY命令；發PLAY命令。器件會從00地址開始放音，當出現EOM時，立即中斷，停止放音[6]。語音模塊錄放音流程圖如圖7所示。

GSM模塊初始化程序，他包含了單片機串行口的初始化、控制TC35i模塊開機、檢測整機工作狀態等工作；撥打電話子程序的作用是當用戶不在語音提醒器旁時，立即調用撥打電話子程序，用于實現遠程語音提醒功能。GSM模塊語音提醒流程圖如圖8所示。

三、結語

本設計最大的創新點在于使用了語音模塊，使用戶可以錄入和接收到語音提醒，較以往傳統的文字提醒更為方便直觀。紅外遙控作為系統的控制部分，可以提高系統的操控性。同時還將GSM技術融入到設計中，打破了以往提醒系統的提醒范圍的局限性，即使不在語音提醒器的附近，一樣可以通過手機等接收到語音提醒，極大地提高了提醒系統的實用性和可靠性。