野外语言录音和远程报警系统

野外语言录音和远程报警系统

周薇、于卫、王芳、吕宇豪、李星

扬州大学信息工程学院（人工智能学院） 江苏 扬州 225100）

[摘要] 文章针对现实社会中野外探险的庞大群体，从遭遇险情求助不便、遇见不法分子没有有效自救手段的角度出发，提供了一种野外语言录音和远程报警系统的设计方法。该设计采用ATC89C51单片机，外加ISD4004进行野外录音，利用ISM808模块发送短信，实现一键报警的功能。通过实验，该设计可以实现野外录音和一键报警求救的功能，且具有较高的便携性和稳定性。

[关键词]远程报警、ISD4004、ISM808、单片机

作者简介：周薇 女，（1999-）就读于扬州大学通信工程专业，主要研究方向 电子与通信

于卫 男，(1963-) 扬州大学电工电子实验中心副教授，高级实验师，工程师

王芳 女，（1999-）就读于扬州大学电子信息工程专业，主要研究方向 电子与通信

吕宇豪 男，（1999-）就读于扬州大学电子信息工程专业，主要研究方向 电子与通信

李星 女，（1996-）就读于扬州大学通信工程专业，主要研究方向 电子与通信

基金资助：扬州大学大学生科技创新基金资助 （项目编号：x20190369）

Field Language Recording and Remote Alarm System

Zhou Wei、Wang Fang

(Yangzhou University)

Abstract: Aiming at the huge groups of wild expeditions in the real society, this article provides a design method for the field language recording and remote alarm system from the perspective of the inconvenience of seeking help in danger. The design uses ATC89C51 single-chip microcomputer, plus ISD4004 for field recording, and uses the ISM808 module to send short messages to achieve the function of one-key alarm. Through experiments, the modified design can realize the functions of field recording and one-button alarm for help, and has high portability and stability.

Keywords:Remote alarm、ISD4004、SIM808、SCM

引言

目前国内外对于野外报警都有大量的研究，甚至在市场上都有相关商品。但是市场上的野外报警大都借助于用户需要频繁充电的手机，手机求救在野外场景限制性较高。文章中的设计实现了一键按频率报警的功能，方便快捷可靠；报警的同时录音系统同步运行，若真的遇到不法分子且被发现可以借录音做威胁，以期使不法分子犯罪中止或者拖延至救援到来。该设计安全性高、可靠性强、性价比高、传递报警信息更及时，能够更有效地确保报警者的人生安全，极大地降低了危险系数。

一：野外语言录音和远程报警系统主要功能

本系统具有的主要功能如下：

（1）一键信息报警功能：当出现危险时，由用户按下开关启动电源，系统工作，开始第一次群发特定报警信息；

（2）自动按频率报警功能：系统会按照一定的时间间隔不断发送报警信息；

（3）一键自动录音功能：系统自开始工作起，自动录音。

二：系统结构原理和硬件电路设计

用户手机报警

2.1、系统总体设计方案

SIM808

计算机

下载器

89C51最小应用系统

电源5v

ISD4004

图（一）总体框架图

该系统主要是由用户按下按键实现闭合开关的功效，电信号通过精密放大和处理转换为两位输出的 TTL 电平数字信号，将电路的数字信号输送至AT89C51单片机最小应用系统，由51单片机驱动GPRS送预存的报警信息至用户手机，同时由电源驱动ISD4004语音芯片，使其开始进行录音。即控制GPRS模块电路按频率向手机发送设定好的报警信息。

2.2 ISD4004录音模块原理与设计

ISD4004语音芯片录放音时长能够达到8-16分钟，该芯片自身携带模数转换器，具有压缩功能以及限幅输出的自动增益控制和晶振等，采用多电平直接模拟量存储技术,直接将声音信号存储在ISD4004芯片内的Hash ROM寄存器中，可无源保存百年，重读记录10万次

^【1】。

ATC89C51通过对系统功能模块各部分的连接以及对软硬件的详细设计，来达到控制 ISD4004 芯片工作过程的目的。ISD4004芯片外接输入(ANA IN)和音频输出（AUD OUT）端口,可以实现语音的录音存储和回放功能。将前置放大电路安装在语音芯片前，可以更清晰的实现语音信号的输入功能，同时，在输出端安装LM386功率放大器，实现输出信号的进一步放大。其中13号管脚是ISD4004模拟语音信号的输出端口。ISD4004录音模块工作于SPI串行接口——一种高速、全双工、同步的通信总线^【2】。SPI协议是一个同步串行数据传输协议，不需要进行寻址操作。SPI模块根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置。假设协议设置为在SCLK下降沿时SPI移位寄存器动作^【3】，那么对ISD4004而言，时钟边沿触发，即在上升沿作用下主机MOSI（串行输入）引脚的数据不进行传输，而当下降沿作用时将数据送至从机MISO（串行输出）引脚。

图（二）录音模块电路

用单片机控制ISD4004,直接给PLAY和RECORD脚接入低电平脉冲。ISD4004REC键用于录音，PLAY键用于播放声音。由于ISD4004与89C51都有SPI接口，所以它们的连接并不复杂，采用三线制，同时再用一管脚作为ISD的片选控制，ISD的4个控制脚如下：

/SS（片选）：ISD的片选控制端，低电平选通。

MISO（串行输出）：主机读取从机发送指令或者数据的通道。单片机从该引脚读取ISD4004的状态字。

MOSI(串行输入)：主机给从机发送指令或者数据的通道。ISD4004从该引脚输入命令字。

SCLK（串行时钟）：主机输出时钟信号，用来输出同步数据传输。

2.3 SIM808模块原理与单片机最小系统

SIM808是一款包含TTL电平接口，可以有效完成发短信、打电话、GPRS传输信息数据、随时连接网络，允许在任何时间和地点实现信号覆盖跟踪的GPRS模块。SIM808XIN里的GPRS工程的C程序可控制发射次数和时间间隔。

SIM808在模块内插入已经注册过的电话卡，只适用移动和联通的电话卡，电信不适用。通过对单片机ATC89C51最小应用系统使用keil μVision5编程软件进行系统的编程并烧录，来达到对GPRS通信模块的控制的目的，从而及时发送报警信息。将接收信息的一个或多个电话号码、待自动发送的短信内容、发送次数和时间间隔等内容编写到单片机的程序里，实现既定功能。当用户按下按键闭合开关时，接通电源，触发单片机ATC89C51的P11、P10端口，当这两个接口接收到“00”电平报警信号或“11”电平报警信号时^【4】，ATC89C51就会控制ISM808模块向预先设定的手机号按频率发送特定的报警信息。

在C语言编程时，由于软件限制，无法直接写入中文信息内容，所以预先设定的汉字形式的信息内容必须要经过Unicode的转换，然后复制并输入到ATM89C51的C语言程序中。根据个人所处环境，短信内容可以是发给亲戚朋友：“我到xx地探险，如果看到这封信息表示我身处险境，请打电话核实，若无人接听请报警，身份证……”；或者直接发给警方：“我是xxx，身份证号xxx,紧急联系人xxx,现在xxx地探险，请核实并予以救援。”

三、程序结构

开始

程序变量初始化

结束

进行串行通讯中断，读取接收数据，清零中断信号并清空接收数据

发送message中的内容到telephone数组中的号码

运行初始化程序，定时器及串口中断设置

SIM是否注册

否

是

四、测试结果

大量具有重复性的精准良好的结果均表明，程序运行稳定，信息发送正常，信息内容健全完备，预设号码按设置频率接受到预先设定好的内容。录音模块录音功能正常，语音录制清晰。非常好的实现了系统的一系列一键报警和录音的功能。

五、结论

文中介绍的野外语言录音和远程报警系统，采用ISD4004和SIM808模块，具有一定的稳定性和实用性，其最大的优势是可以实现远程一键报警的功能，并且设置简单、便携。该设备应用前景良好，可行性高，能广泛是适用于目标群体之中。

参考文献

【1】毛跃波、曾光宇.基于ISD4004的录音系统[J].山西电子技术 ，2006（6）47-49

【2】张常年，王振红，李洋 ISD4004语音芯片的工作原理及其在智能控制系统中的应用[J].国外电子元器件. 2002（2） 20-23

【3】王振红、张凯 具有语音报警及自动拨号报警功能的监控报警系统设计[J].集成电路应用 2002（7）39-40

【4】龚张杰 于卫 王丹 邱生辉 机动车辆轮胎气压检测远程报警系统[J].山西电子技术. 2018（5） 9-11+18

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