基于ISD4004隱蔽化集群電臺的通信模塊設計與實現

摘要：在單片機的統一控制下，將ISD系列語音錄放芯片與集群手車臺配合使用，從而以較低的成本實現了集群電臺聯絡時的隱蔽化使用。
關鍵詞：ISD4004；單片機；集群電臺

0 引言
集群電臺包括集群手臺(對講機)和集群車臺，它們在黨政機關、軍隊、警察以及工程建設中應用十分廣泛，但是在實際使用中也存有一定局限。例如在一些特殊場合，如警察對犯罪分子開展秘密調查跟蹤取證，或是工程人員在嘈雜的建筑工地指揮塔吊工作的時候，各類集群電臺使用人員都可能遭遇到這類尷尬——即需要借助集群電臺向相關人員匯報情況的時候，卻不便發出聲音或者因周邊環境嘈雜造成無法正常通信。
通過調查走訪，這類工作的共性通常是語義簡單卻需要反復說講。例如警察在秘密調查取證中，經常會重復“嫌疑人出現，正常跟蹤，嫌疑人停止了腳步，嫌疑人開始逃跑”等話語；工程人員則會始終重復“開始起吊、向左、向右、向前、向后、結束起吊”等簡單信息。鑒于各單位的集群手臺、車臺已經大量投入使用，如果能夠在上述各類集群電臺上外接一套通用的控制通信模塊，將能夠在最低的成本增加中實現特殊情況的集群通信應用，從而進一步提高各單位集群通信系統的聯絡通信和指揮調度的效能。
本系統以單片機作為主要控制芯片，ISD4004作為語音錄放芯片，配合相關外圍電路和控制開關實現特殊場合下的隱蔽化通信。用戶只需事先錄制好所需語音，在工作時按下相應按鈕，即可將該路話音由集群電臺發出。各種集群手臺車臺，只要能夠提供語音輸入、語音輸出、PPT和接地四條接線，都能夠與該模塊配套使用。

1 工作原理
系統主要分為兩大部分。一是在使用前的語音輸入部分。即用戶可以根據自己的實際使用需求，按需進行錄音。通過系統的外圍按鍵，在按動錄音按鈕之后，單片機通過SPI串行輸入，告訴ISD4004芯片進入錄音模式和錄音的起始地址。麥克風輸入的聲音經過過濾和放大輸入到ISD4004，實現了錄音。另外一個部分是在使用的過程中，當工作人員需要說話的時候，可以按動相應的按鈕播放語音。當用戶動作之后，單片機通過SPI串行輸入，告訴ISD4004芯片進入放音模式和放音的起始地址。同時單片機觸發集群電臺的PPT控制引腳，實現語音由ISD4004芯片向集群電臺的輸入與轉發。圖1工作模式示意圖

2 電路設計
本系統電路設計如圖2、3、4所示。

當工作在語音輸入模式時，按下錄音按鈕1，聲音由麥克風輸入，輸入至三極管得到有效放大。再經過濾波輸入至ISD4004的ANA IN+引腳中。ISD4004的語音信號由耦合電容輸入，最大幅度為峰值32mV，耦合電容和本端的電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。此時，SS引腳與單片機P00引腳相連接，作為片選信號使用。MOSI(串行輸入)引腳與單片機P01引腳相連接，單片機通過軟件寫入0xB0，即命令ISD4004工作在“從指定地址錄音”狀態，進行錄音。錄音完畢后，再次按下按鈕1，將停止錄音。