1 引言
目前，电话网四通八达，若能成功利用电话网实现自动呼救，将大大提高医疗急救部门处理紧急事务的准确性和及时快速性，进而增大病危患者得到及时救治的机会，从而挽救生命。但是，一些失去行动能力或意识能力的如突发性心脑血管疾病患者，在不能使用电话报警，周围又没有求助对象时，总希望能有一种简单易行，且准确及时的报警方法。为此，介绍一种智能呼救系统设计方案，即使失去行动能力的患者仅按一下随身携带的钥匙扣式发射机按钮，可使接收装置在单片机的控制下自动拨出120报警电话号码呼叫急救；再拨通系统预设的几路电话号码(如亲人的)通知家人；自动语音提示所处地点及简要情况。
2系统硬件组成
该装置由发射机、接收机、检测与控制电路、拨号电路及语音录放电路组成。图1给出其原理框图。该系统与家用电话机并联，只在报警期间占用电话线路，报警结束后系统与电话线路脱离，不影响电话机的正常使用。当病人触发无线发射机时，接收机一旦接收到触发信号就发出报警电平信号到主机控制部分。主机控制部分对电平信号进行处理，然后控制拨号器件向电话线路拨出双音多频信号(电话号码)，当线路接通后，控制语音器件将播放出事先录制好的语音信号到电话线路，以实现语音报警。
2.1单片机电路设计
为了提高可靠性，降低成本，该系统采用了AT89C52单片机。其片内集成了8 KB的Flash，无需外接存储器，使用方便。AT89C52与单片机8051的指令完全兼容，易于编程，且功能强大。在硬件及程序设计上，利用P1端口控制MT8880。其中，P1.0～P1.3为数据输入／输出位；P1.4～P1.7为MT8880的命令字输入位；利用P2.5～P2.7控制ISD1420语音器件，其电路原理如图2所示。
2.2无线发射与接收电路
采用无线密码遥控发射和接收组件构成无线发射和接收电路。该遥控组件包括一只匙扣式发射机和一只解码接收电路。发射机由微型电池供电，可使用数千次；接收机由5 V电压供电，没有遥控发射信号时，输出端OUT为0；有遥控发射信号时，输出端OUT为1(不保持)。该遥控组件的特点：发射部分微型化，呈匙扣状，便于携带；发射和接收的编／解码配对使用，接收机不响应其他发射机的信号；发射和接收的有效距离可达80 m。
2.3信号音检测与拨号电路
设计中采用了DTMF编／解码器MT8880。它是一款带有呼叫处理滤波器的单片DTMF收发器，采用IS022CMOS制造工艺，功耗低，可靠性高。DTMF收发器基于单片收发器MT8870工业标准，能接收全部16个DTMF信号；DTMF发送器采用开关电容D／A转换器，信号失真小，精度高，定时精确。MT8880的工作模式有DTMF模式和呼叫处理(CP)模式两种。当选择呼叫处理模式时，MT8880用于检测电话网上电话呼叫过程中表示不同进程的信号音(如拨号音，识别拨号音，拨号音的标准频率为450 Hz)。这是目前其他DTMF收发器所不具备的，并省去一个复杂的拨号音识别电路。DTMF编／解码器MT8880的接口电路如图3所示。
2.4语音录放电路
电路要求能存储5～10 s语音报警信息，通过开关预先录入，在发生警情时拨通电话，对方摘机后由单片机启动播放录音，对方挂机后停止放音。电路选用ISD1420P，通过单片机P2.5或P2.6送来的高电平导通，启动放音，可输出到电话机听筒中的麦克风。ISD1420P的单片录放时间为8～20 s，音质好；采用CMOS技术，内含振荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及EEPROM阵列。最小的录放系统仅需麦克风、喇叭、按钮、电源及少量电阻、电容。录放结束后，ZSD1420P自动进入0.5μA的低功耗节电模式。ISD1420P系列有唯一的录音控制和边沿／电平触发两种放音控制。不分段时，外围线路最简单，分段时，可按最小段长为单位任意组合分段，提供若干操作模式，大大提高了控制的灵活性。ISD1420P采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样直接存储在片内单个EEPROM单元中，因此能非常真实、自然再现语音、音乐、音调效果，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和"金属声"。采样频率为5.3 kHz，6.4 kHz，8.0 kHz，对音质仅有轻微影响。片内信息可保存100年，EEPROM单片可反复录音10次。ISD1420的语音电路如图4所示。
3 系统软设计
软件部分采用C语言编程，控制单片机AT89C52中P0、P1、P2、P3口的高低电平，以达到报警目的。首先使单片机AT89C52初始化，其P3.2口开始检测报警信号，当P3.2口检测到一个高电平时，表示有报警信号输入，这时P0.0口给出一个高电平信号，使系统的自动摘挂机电路自动摘机，同时拨号电路处于拨号状态。若P1口允许拨号，则P1.4～P1.7输出一组电平信号，使拨号电路自动拨120报警，在监测到120第一组号码挂机后则进入拨下一组号码的程序，否则挂机。当拨号成功后，P2.5口给一个高电平信号，触发放音电路自动播放预先储存在ISD1420中的报警内容。报警结束后，P0.0口给出一个低电平信号，系统自动挂机，完成整个报警过程。图5给出智能电话报警系统设计软件流程图。
3.1 MT8888相关的软件设计
MT8888内部有一个只读接收数据寄存器，一个只写发送数据寄存器，两个控制寄存器及一个状态寄存器。通过对上述5个寄存器进行相应的读写操作完成DTMF编／解码。监控电话线状态等功能时，MT8880模块的基本操作函数包括：
(1)MT8880的初始化，对应程序中的Init8880()函数
在系统上电后进行其他操作之前，必须有一个软件复位操作，以完成MT8880的初始化工作。通常在上电后100 ms时初始化步骤：①读状态寄存器；②往控制寄存器写数据0；③再往控制寄存器写数据0；④往控制寄存器写数据8；⑤往控制寄存器写数据0；⑥读状态寄存器。
(2)拨号前的初始化，对应程序中的InitToneOut()函数
为了使MT8880能稳定、可靠工作，在每次利用MT8880进行DTMF拨号前都需初始化一次：①调用(1)中的Init8880()函数；②向控制寄存器中写数据OXC，表示中断使能，选择DTMF模式，暂时禁止Tone输出，而且在下一次写控制寄存器时对寄存器B进行操作；③向控制寄存器中写数据0，表示不选择BURST模式，发送DTMF的持续时间由下述程序控制。
(3)拨号过程中拨一个数字的操作，对应程序中的Write-DataReg()函数
拨号时，AT89C51除了往MT8880的数据总线上送出相应数字外，还必须通过控制寄存器A的最低位来控制发送音频的持续时间。这是因为在初始化(2)中没有选择BURST模式。
3.2 Main()函数
Main()函数实现了整个报警系统中：接收检测信号输人、自动拨打电话并报警及接收用户修改电话号码等主要功能。在Main()函数上电，并对MT8880初始化后，将通过无条件的While循环在6种状态之间转移。定义系统状态如下：
上述6个系统状态中，Idle表示空闲状态。当没有信号输入、用户没有修改电话号码时，系统处于空闲状态；Dial表示系统在接收到信号输入后，自动摘机，选一个电话号码并拨号，紧跟着进入Detect状态；在Detect状态中，关键是检测出电话线的状态，根据信号音是忙音、回铃音还是对方已摘机，做不同处理。若回铃音，继续等待；若忙音，则重新回到Dial状态，准备拨下一个电话号码；若对方已摘机，则进入Play状态，开始播放语音；在Play状态中，每播出一次语音提示后，间隔20 s则检测一次电话线的状态，若对方己挂机。则退出Play状态，而进入WaitForReset状态；在WaitForReset中，程序一直扫描传感器的输入引脚电平。当手动按下输入复位按钮后，该引脚变为低电平。系统重新回到Idle状态。
4结语
单片机系统不断采集从P1口输入的检测信息，经过消抖、分析处理后，判断是否触发报警。一旦检测阵列触发，单片机立刻通过拨号电路触发电话自动拨出预存的电话号码，然后由信号检测电路判断是否打通、是否接听等信息，从而控制语音电路何时发出报警信息及触发拨出下一组号码，以实现自动报警功能。该装置的调试主要分为硬件调试、软件调试和联机综合调试3大部分。在整个系统的调试过程中，联机综合调试最重要。硬件部分的调试需要注意：在测试语音电路输出与电话机听筒连接时，若直接相连，会使电话短路，不能工作。只有通过编程，实现它们之间通讯的逻辑性，当需要放录时，才让语音输出端与听筒通讯。此外，硬件电路还需利用小型继电器来实现。最终达到预定要求。则表明系统调试成功。 软件部分的调试：回铃音检测程序内部的信息处理采样周期不能太大，否则从电话线过来的语音信号很短，特别是其中的低电平脉冲信号，会导致识别不出其中的低电平。MT8880的工作模式有呼叫过程(CP)、DTMF以及突发(BURST)模式3种。若选择BURST模式用于拨号，则只能听到一个非常短促的"嘀"声，持续时间太短，而无法被识别。若选择DTMF模式，则要用软件来控制发送音的持续时间。即通过置位控制寄存器CRA的最低位b0来允许DTMF音输出，通过清零该位，而禁止DTMF音输出。
