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【摘要】在此设计了一种基于GSM的红外遥控语音提醒系统，该系统采用STC89C52单片机为主控芯片，并使用红外遥控控制整个系统。系统中ISD4004语音模块可在用户设定的时间播放预先录制的语音信息。实现了将GSM技术融入到设计中，用户即使不在语音提醒器的附近，一样可以通过手机接收到语音提醒。创新点是打破以往提醒系统的提醒范围的局限性，极大地提高了提醒系统的实用性和可靠性。
【关键词】语音提醒GSM红外遥控
由于现在人们生活压力大，事务繁忙，经常会因为忘记东西而造成严重的后果；而一些老年人由于年老健忘，需要定时提醒吃药和注意日常事务。本文论述了基于GSM的红外遥控语音提醒器的研制，并且语音内容可根据使用者需要反复录制及播放。如果使用者没有在房间中收听到提醒，提醒器还可以通过GSM实现远程无线提醒，自动拨打预先设置的电话号，播放语音提醒录音。
一、硬件电路设计
系统采用STC89S52单片机为主控芯片。红外遥控模块负责接收和处理红外遥控器发出的红外遥控信号；时钟模块负责显示时间和设定提醒时间，DSl302提供的慢速充电功能，可在系统掉电后正常计时，不需重新设定时钟时间，这使得时钟的使用更加便捷；温度模块采用18B20芯片，它是单线数字温度传感器，测得的温度在液晶上实时显示；显示模块采用1602液晶屏，用来显示时间、温度和操作内容的提示；语音模块使用了ISD4004语音芯片，单片机通过SPI总线发送操作命令控制语音芯片的录放音操作；西门子公司的tc35i模块作为GSM模块，可传输语音和数据信号，和单片机之间的通信使用 9600bps波特率。系统的总体结构框图如图1所示。
遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲[1]。遥控编码脉冲是一组串行二进制码，由单片机完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。
遥控器以专用发射集成电路TC9012组成，TC9012的一帧数据中含有32位码，包含两次8位用户码，8位数据码和8位数据码的反码及最后位的同步位。引导码由4.5ms的载波和4.5ms的载波关断波形所构成，以作为用户码、数据码以及他们的反码的先导。同步位（SY）是标志最后一位编码是“0”或“1”的标识位，它只有0.56ms的有载波信号构成。发射码的格式如图2所示。
DS1302是一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与单片机同步通信，它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。
DS1302接口电路如图3所示。DS1302与单片机的连接也仅需要3条线：/RST引脚，在读、写数据期间，必须为高；SCLK串行时钟引脚；I/O串行数据引脚，三线接口时的双向数据线。外接32.768kHz晶振，为芯片提供计时脉冲。
美国ISD公司推出的ISD4000系列单片语音录放电路，将每个采样值直接存储在片内的快闪存储器中，能够非常真实、自然地再现语音。ISD4004与单片机连接电路图如图4所示。该电路具有操作简单、接口方便、录音时间长、可任意分段录放、不怕断电及低功耗等优点[2]。
从图4可以看出，P1.5接ISD4004的片选引脚/ss，控制ISD4004是否选通；P1.2接ISD4004的MOSI串行输入引脚，语音芯片从该引脚读入放音的地址；P1.7接ISD的串行输出引脚MISO，单片机从该引脚接收从语音芯片传来的信号；单片机的P1.4接ISD4004的串行时钟输入端SCLK，作为ISD的时钟输入，用于同步MOSI和MISO的数据传输；ISD4004音频信号输出引脚AUDOUT通过一可调电阻（调整输出音量）和一滤波电容输出至外部功放；AMCAP为自动静音端，使用时通过一个电容接地。
西门子公司的tc35i模块是一个支持中英文短信息的GSM模块，可传输语音和数据信号。tc35i的数据接口通过AT命令可双向传输指令和数据，可选波特率为300bit/s～115kbit/s，默认9600bps[3]。
整个模块主要由电源电路、启动电路、SIM卡接口电路和MAX232通信接口电路等几部分组成。tc35i的第1～5引脚是正电源输入脚；第6～10引脚是电源地；tc35i的15脚是启动脚IGT，在系统中，直接将该脚对地短接来启动模块；tc35i使用外接式SIM卡，SIM卡通过卡座与tc35i的同名端直接相连，CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平；tc35i的18、19脚直接连到单片机的串口；ISYNC端通过一个三极管和一个发光二级管连接到电源，用来指示系统的工作状态。tc35i模块结构示意图如图5所示[4]。
二、系统软件设计
系统软件也是采用模块化设计，分为红外收发模块、时钟模块、测温模块、LCD显示模块、语音模块、GSM模块等。
主程序调用几个模块的子程序来完成系统任务，当有红外信号时，单片机接收头产生外部中断请求信号，程序跳转到红外接收模块执行相应的中断服务程序。单片机首先判断引导码和系统码是否正确，不对则直接退出；其次判断数据码与数据反码是否一致，如果一致就根据数据码调用子程序执行相应的操作。
DS1302时钟模块读写程序流程如图6所示。单片机和DS1302进行数据交换时，要先发送命令字，命令字的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中；位6为0，表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1（A5～A1）表示操作单元的地址；位0（最低有效位）为0，表示要进行写操作，为1表示进行读操作[5]。
在命令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，同样，在命令输入后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读写数据都是从最低位到最高位。
语音模块设置从00地址处录音，则按以下时序：发POWER UP命令，等待TPUD（上电延时）；发POWER UP命令，等待2倍TPUD；发地址值为00的SETREC命令；发REC命令。器件便从00地址开始录音，一直到出现OVF（存贮器末尾）时，录音停止。
从00地址处放音，应遵循如下时序：发POWER UP命令，等待TPUD（上电延时）；发地址值为00的SETPLAY命令；发PLAY命令。器件会从00地址开始放音，当出现EOM时，立即中断，停止放音[6]。语音模块录放音流程图如图7所示。
GSM模块初始化程序，他包含了单片机串行口的初始化、控制TC35i模块开机、检测整机工作状态等工作；拨打电话子程序的作用是当用户不在语音提醒器旁时，立即调用拨打电话子程序，用于实现远程语音提醒功能。GSM模块语音提醒流程图如图8所示。
三、结语
本设计最大的创新点在于使用了语音模块，使用户可以录入和接收到语音提醒，较以往传统的文字提醒更为方便直观。红外遥控作为系统的控制部分，可以提高系统的操控性。同时还将GSM技术融入到设计中，打破了以往提醒系统的提醒范围的局限性，即使不在语音提醒器的附近，一样可以通过手机等接收到语音提醒，极大地提高了提醒系统的实用性和可靠性。
【关键词】语音提醒GSM红外遥控
由于现在人们生活压力大，事务繁忙，经常会因为忘记东西而造成严重的后果；而一些老年人由于年老健忘，需要定时提醒吃药和注意日常事务。本文论述了基于GSM的红外遥控语音提醒器的研制，并且语音内容可根据使用者需要反复录制及播放。如果使用者没有在房间中收听到提醒，提醒器还可以通过GSM实现远程无线提醒，自动拨打预先设置的电话号，播放语音提醒录音。
一、硬件电路设计
系统采用STC89S52单片机为主控芯片。红外遥控模块负责接收和处理红外遥控器发出的红外遥控信号；时钟模块负责显示时间和设定提醒时间，DSl302提供的慢速充电功能，可在系统掉电后正常计时，不需重新设定时钟时间，这使得时钟的使用更加便捷；温度模块采用18B20芯片，它是单线数字温度传感器，测得的温度在液晶上实时显示；显示模块采用1602液晶屏，用来显示时间、温度和操作内容的提示；语音模块使用了ISD4004语音芯片，单片机通过SPI总线发送操作命令控制语音芯片的录放音操作；西门子公司的tc35i模块作为GSM模块，可传输语音和数据信号，和单片机之间的通信使用 9600bps波特率。系统的总体结构框图如图1所示。
遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲[1]。遥控编码脉冲是一组串行二进制码，由单片机完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。
遥控器以专用发射集成电路TC9012组成，TC9012的一帧数据中含有32位码，包含两次8位用户码，8位数据码和8位数据码的反码及最后位的同步位。引导码由4.5ms的载波和4.5ms的载波关断波形所构成，以作为用户码、数据码以及他们的反码的先导。同步位（SY）是标志最后一位编码是“0”或“1”的标识位，它只有0.56ms的有载波信号构成。发射码的格式如图2所示。
DS1302是一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与单片机同步通信，它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。
DS1302接口电路如图3所示。DS1302与单片机的连接也仅需要3条线：/RST引脚，在读、写数据期间，必须为高；SCLK串行时钟引脚；I/O串行数据引脚，三线接口时的双向数据线。外接32.768kHz晶振，为芯片提供计时脉冲。
美国ISD公司推出的ISD4000系列单片语音录放电路，将每个采样值直接存储在片内的快闪存储器中，能够非常真实、自然地再现语音。ISD4004与单片机连接电路图如图4所示。该电路具有操作简单、接口方便、录音时间长、可任意分段录放、不怕断电及低功耗等优点[2]。
从图4可以看出，P1.5接ISD4004的片选引脚/ss，控制ISD4004是否选通；P1.2接ISD4004的MOSI串行输入引脚，语音芯片从该引脚读入放音的地址；P1.7接ISD的串行输出引脚MISO，单片机从该引脚接收从语音芯片传来的信号；单片机的P1.4接ISD4004的串行时钟输入端SCLK，作为ISD的时钟输入，用于同步MOSI和MISO的数据传输；ISD4004音频信号输出引脚AUDOUT通过一可调电阻（调整输出音量）和一滤波电容输出至外部功放；AMCAP为自动静音端，使用时通过一个电容接地。
西门子公司的tc35i模块是一个支持中英文短信息的GSM模块，可传输语音和数据信号。tc35i的数据接口通过AT命令可双向传输指令和数据，可选波特率为300bit/s～115kbit/s，默认9600bps[3]。
整个模块主要由电源电路、启动电路、SIM卡接口电路和MAX232通信接口电路等几部分组成。tc35i的第1～5引脚是正电源输入脚；第6～10引脚是电源地；tc35i的15脚是启动脚IGT，在系统中，直接将该脚对地短接来启动模块；tc35i使用外接式SIM卡，SIM卡通过卡座与tc35i的同名端直接相连，CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平；tc35i的18、19脚直接连到单片机的串口；ISYNC端通过一个三极管和一个发光二级管连接到电源，用来指示系统的工作状态。tc35i模块结构示意图如图5所示[4]。
二、系统软件设计
系统软件也是采用模块化设计，分为红外收发模块、时钟模块、测温模块、LCD显示模块、语音模块、GSM模块等。
主程序调用几个模块的子程序来完成系统任务，当有红外信号时，单片机接收头产生外部中断请求信号，程序跳转到红外接收模块执行相应的中断服务程序。单片机首先判断引导码和系统码是否正确，不对则直接退出；其次判断数据码与数据反码是否一致，如果一致就根据数据码调用子程序执行相应的操作。
DS1302时钟模块读写程序流程如图6所示。单片机和DS1302进行数据交换时，要先发送命令字，命令字的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中；位6为0，表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1（A5～A1）表示操作单元的地址；位0（最低有效位）为0，表示要进行写操作，为1表示进行读操作[5]。
在命令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，同样，在命令输入后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读写数据都是从最低位到最高位。
语音模块设置从00地址处录音，则按以下时序：发POWER UP命令，等待TPUD（上电延时）；发POWER UP命令，等待2倍TPUD；发地址值为00的SETREC命令；发REC命令。器件便从00地址开始录音，一直到出现OVF（存贮器末尾）时，录音停止。
从00地址处放音，应遵循如下时序：发POWER UP命令，等待TPUD（上电延时）；发地址值为00的SETPLAY命令；发PLAY命令。器件会从00地址开始放音，当出现EOM时，立即中断，停止放音[6]。语音模块录放音流程图如图7所示。
GSM模块初始化程序，他包含了单片机串行口的初始化、控制TC35i模块开机、检测整机工作状态等工作；拨打电话子程序的作用是当用户不在语音提醒器旁时，立即调用拨打电话子程序，用于实现远程语音提醒功能。GSM模块语音提醒流程图如图8所示。
三、结语
本设计最大的创新点在于使用了语音模块，使用户可以录入和接收到语音提醒，较以往传统的文字提醒更为方便直观。红外遥控作为系统的控制部分，可以提高系统的操控性。同时还将GSM技术融入到设计中，打破了以往提醒系统的提醒范围的局限性，即使不在语音提醒器的附近，一样可以通过手机等接收到语音提醒，极大地提高了提醒系统的实用性和可靠性。