關(guān)鍵詞：電話，語音，控制，多線程，ADO

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1 引言

具有PC機(jī)的監(jiān)測和控制系統(tǒng)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在諸多領(lǐng)域。由于我們只能在監(jiān)控中心才能夠查詢和控制整個系統(tǒng)的監(jiān)測情況，所以，在工作中，特別是在檢修被控制的設(shè)備時，常常需要幾個人在相距較遠(yuǎn)的監(jiān)控中心和被控設(shè)備之間來回忙碌，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時不能盡快采取有效措施予以解決，從而導(dǎo)致不必要的經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)某單位的要求，本文設(shè)計了交互式電話語音查詢和控制系統(tǒng)。它既能對該單位所有可訪問的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，又能對幾個大型電機(jī)進(jìn)行重點的溫度監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制，以此優(yōu)化管理，提高工作效率。它還能夠根據(jù)用戶需求擴(kuò)展出一些個性化功能，是一種新型的具有市場前景的系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2．1 系統(tǒng)工作原理

電話語音查詢和控制系統(tǒng)的硬件部分主要由上位機(jī)（PC機(jī)）、下位機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電話語音卡、外線（普通市話線路）和內(nèi)線等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。用戶可以在任何地方使用雙音頻電話或手機(jī)等通訊工具撥打監(jiān)控中心的系統(tǒng)電話，振鈴信號通過電話網(wǎng)，經(jīng)語音卡接口傳人上位機(jī)，系統(tǒng)感知振鈴后接通電話，并播放提示音。當(dāng)用戶按下電話鍵盤后，上位機(jī)將傳送來的雙音多頻碼DTMF進(jìn)行分析處理后轉(zhuǎn)換為計算機(jī)命令。若收到的是查詢命令，則對相應(yīng)的測控數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢，上位機(jī)將查詢后的結(jié)果轉(zhuǎn)換合成為語音信息，再經(jīng)語音卡接口和電信網(wǎng)播放給用戶收聽；若收到的是控制命令，則由控制算法計算出控制量，上位機(jī)通過通訊將此信息下傳到下位機(jī)中，驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，然后上傳控制命令的執(zhí)行情況，上位機(jī)將其轉(zhuǎn)換合成為語音信息播放給用戶，并顯示狀態(tài)信息參數(shù)，將控制日志記錄到數(shù)據(jù)庫中，以便今后的統(tǒng)計和分析。如果系統(tǒng)檢測到掛機(jī)信號或等待雙音頻信息的時間過長，系統(tǒng)將掛斷電話機(jī)。

下位機(jī)在上位機(jī)的非控制狀態(tài)下，不斷地將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)，并將有效數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)被監(jiān)測數(shù)據(jù)超出預(yù)定值時則產(chǎn)生預(yù)警信息。

2．2 電話語音卡簡介

電話語音卡，即“電腦與電話語音處理卡”，是CTI（Computer Telecommunication Integration）技術(shù)的產(chǎn)品。它包含有模擬電話語音處理卡和數(shù)字中繼接口語音處理卡。本系統(tǒng)使用的是模擬語音卡。作為公共電話網(wǎng)與電腦的關(guān)鍵接口設(shè)備，它負(fù)責(zé)檢測和執(zhí)行各種電話信息。國產(chǎn)電話語音卡的開發(fā)在技術(shù)上（除PC接口技術(shù)外）主要是利用了時分交換技術(shù)，這是從程控交換機(jī)的思路演化而來的。目前，時分交換、語音壓縮、專用或通用DSP（Digital Signal Processing）技術(shù)及PC接口等方面的技術(shù)已很成熟。每塊卡具有相互獨立的多個通道，根據(jù)各個通道的不同需求，可選用不同的功能模塊。語音卡一般具有以下幾種主要的模塊：接口、放音、錄音、搭線、傳真、聲控錄音等。接口模塊分為用戶模塊（內(nèi)線模塊）和中繼模塊（外線模塊）兩種。用戶模塊可以直接驅(qū)動電話，將電話連接到此模塊上，摘機(jī)即可工作。中繼模塊連接電信網(wǎng)的電話中繼線或小型程控交換機(jī)的用戶線，相當(dāng)于一部電話機(jī)。

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語音卡支持兩種總線，即安裝時要設(shè)置I/O與IRQ的ISA（Industry Standard Architecture）和能即插即用的PCI（Peripheral Component Interconnect）。

電話語音卡生產(chǎn)廠家隨卡提供的軟件包括底層驅(qū)動程序（動態(tài)鏈接庫DLL）和二次開發(fā)接口程序。每個通道都可以由軟件（如VC++、VB、Delphi、C/C++、VFp等）編程完成以下基本功能：

·自動檢測外線振鈴信號和內(nèi)線的摘掛機(jī)動作；

·控制外線的摘掛機(jī)，內(nèi)線的饋電或鈴流；

·將數(shù)字化電腦語音文件播放到電話線上；

·將電話語音錄制成數(shù)字化電腦語音文件；

·接收用戶的電話機(jī)按鍵碼，即雙音多頻碼；

·檢測電話線路返回的各種信號音狀態(tài)，如撥號音、忙音、回鈴音等；

·電話卡上任意兩通道可連接相互通話。當(dāng)卡上同時配有內(nèi)外線時，內(nèi)外線之間也可連接通話；

·軟件可調(diào)語音壓縮比。

2．3 下位機(jī)的設(shè)計

通過比較，本文選用PIC16C57單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計。它是采用精簡指令集RISC，全靜態(tài)CMOS工藝的8位機(jī)；它性價比高，有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力；具有20個I/O口，可分別作為監(jiān)測口和控制口，每個I/O口最大拉電流為20mA，最大灌電流為25mA，可直接驅(qū)動LED。溫度傳感器采用AD590，測溫范圍為-55℃～150℃，它的輸出電流公式為

??????? Iout=CT×(273.15+t)

式中，CT=1μA/K是標(biāo)稱溫度系數(shù)；t表示攝氏度。其電流再經(jīng)運算放大器LM324放大后輸出。系統(tǒng)采用MAX232電路通過RS232C接口與上位機(jī)串行通信。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電路由MOC3081和雙向晶閘管等器件組成。MOC3081的輸入控制電流15mA，過零檢測電壓值為20V，輸出額定電壓是600V，最大重復(fù)浪涌電流為1A，輸出輸入隔離電壓大于7500V。驅(qū)動電路的觸發(fā)部分如圖2所示。

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2．4 電話通信線路的改善

電話通信線路的質(zhì)量是系統(tǒng)可靠工作的重要保障之一。電話機(jī)的傳輸頻帶為300Hz～3400Hz。若電話中有干擾聲，則首先檢查電話線是否遠(yuǎn)離干擾源。如果電話線過于陳舊，線里有銹蝕現(xiàn)象，電話線絕緣性不良或電話線芯接觸到其它導(dǎo)體（如鋁合金門窗等）上都會造成其電氣性能的下降、傳輸誤碼率的上升和嚴(yán)重的交流或廣播等噪聲。應(yīng)將其更換成新線，并將接線處連接好。若此后電話中仍有干擾噪聲，則可在電話線接入電話和系統(tǒng)之前，接上一個簡易的抗干擾濾波電路（如圖3），元件參數(shù)可由公式

取得，最終經(jīng)實驗確定。式中f是需要過濾的干擾頻率，XC是容抗，XL是感抗；電路中的地線一定要可靠，否則電路可能無效，甚至適得其反。

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3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3．1 軟件的組成

本系統(tǒng)的下位機(jī)程序主要包含啟動自檢模塊、AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理模塊、通訊模塊、輸入輸出模塊等。為了解決程序受干擾后跳飛的問題，在每個存儲器頁面最后放置一條SLEEP指令，在小于18ms的延時等待程序中不使用清看門狗指令，在大于18ms的延時等待程序中必須使用CLRWDT指令。當(dāng)系統(tǒng)運行時，由于阻容、放大器等元器件的特性會造成參數(shù)的誤差，直接影響到整個系統(tǒng)的性能，因此，在數(shù)據(jù)處理模塊中必須具有誤差的修正算法。

上位機(jī)軟件主要由電話語音處理、數(shù)據(jù)庫處理、通訊處理和系統(tǒng)維護(hù)等程序模塊組成。電話語音處理程序是通過調(diào)用底層驅(qū)動軟件，對每個電話通道進(jìn)行摘機(jī)掛機(jī)控制、錄制播放語音控制、接收發(fā)送DTMF碼、檢測各種信號音、檢測電話通道忙/閑狀態(tài)以及計算控制量。當(dāng)播放多位數(shù)字（如123，2002）時，可以采用組合放音方式依次連續(xù)播放每個數(shù)字對應(yīng)的預(yù)先錄制好的語音文件。語音處理模塊中必須具有等待用戶信息命令的超時控制，以免出現(xiàn)永不掛機(jī)的現(xiàn)象。程序流程如圖4所示。數(shù)據(jù)庫處理模塊主要是對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢、記錄控制日志、生成分析報表等數(shù)據(jù)管理工作。通訊處理模塊使用MSComm對象以9600，N，8，1格式呼叫下位機(jī)、向下位機(jī)發(fā)送和接收信息。

3．2 軟件的設(shè)計思想

電話語音查詢與控制系統(tǒng)基于Windows98或WindowsNT等操作系統(tǒng)，我們可以選用時鐘中斷輪詢方式或多線程（Multithread）方式來進(jìn)行設(shè)計。為了使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的并行性和程序的高效性，本系統(tǒng)采用多線程序設(shè)計。為了保障數(shù)據(jù)和控制的安全有效性，本系統(tǒng)采用多線程設(shè)計。為了保障數(shù)據(jù)和控制的安全有效性，在軟件設(shè)計中對共享變量的訪問和設(shè)置要采取同步、互斥和臨界區(qū)等操作。

本文利用Visual C++6.0中MFC類庫提供的多線程支持進(jìn)行設(shè)計。MFC區(qū)分兩種類型的線程：工作者線程（Worker Thread）和用戶界面線程（User Interface Thread）。應(yīng)用程序的主執(zhí)行線程就是一個用戶界面線程，我們可以在此線程中編寫系統(tǒng)初始化代碼，并調(diào)用AfxBeginThread函數(shù)來啟動工作者線程。

工作者線程在程序中是一個函數(shù)，它完成該線程并行的工作。可以在工作者線程中編寫電話語音查詢

　

　

3．3 系統(tǒng)軟件訪問數(shù)據(jù)庫

本系統(tǒng)利用ADO（ActiveX Data Object）技術(shù)，以共享方式對Oracle數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。為了提高系統(tǒng)的查詢速度，數(shù)據(jù)庫中的表應(yīng)增加索引。如果系統(tǒng)只進(jìn)行查詢操作，可以指定以只讀方式和僅向前方式連接數(shù)據(jù)庫。由于查詢語句以不同的查詢條件多次執(zhí)行，故最有效的方法是使用ADO Command對象參數(shù)化查詢（當(dāng)然存儲過程也是一種方法）。為此，編寫程序時需要如下步驟：

（1）創(chuàng)建一個SQL SELECT語句，用問號代表參數(shù)的占位符（如Where AdmID=?）；

（2）創(chuàng)建一個ADO Command對象的實例；

（3）通過調(diào)用Command對象的CreateParameter方法，為第一個參數(shù)創(chuàng)建一個ADO Parameter對象（如Adm Cmd - > CreateParameter（L“AdmID”，adBSTR，adParamInput,0））；

（4）用Command對象的Append方法將前一步中創(chuàng)建的Parameter對象加入到Command對象的Parameters集合中；

（5）重復(fù)步驟（3）和步驟（4），為查詢語句創(chuàng)建其它參數(shù)；

（6）調(diào)用Command對象的GetParameter方法以訪問Parameters集合；

（7）用Parameters集合的GetItem方法取回它所包含的第一個ADO Parameter對象；

（8）給Parameter對象的Value屬性賦值（如GetItem（“AdmID”） - > =_bstr_t（Channels[Chn]. AdmII））;

（9）重復(fù)步驟（6）～（8）為其它參數(shù)賦值；

（10）調(diào)用Command對象的Execute方法執(zhí)行查詢，返回一個打開的Recordset對象；

（11）將Recordset對象的Field值轉(zhuǎn)換為語音文件以備播放。

另外，為了更有效地提高取回多行記錄的效率，可以采用Recordset對象的GetRows方法將記錄拷貝到一個異構(gòu)類型的二維安全數(shù)組中進(jìn)行操作。

4 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性

根據(jù)本系統(tǒng)的特點，我們可以進(jìn)一步擴(kuò)展出一些功能：添加具有可以撥發(fā)DTMF碼的用于監(jiān)測的下位機(jī)，使用DTMF碼接通并傳入信息到系統(tǒng)中，這樣使其能夠具有對那些產(chǎn)生小數(shù)據(jù)量的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測的能力；當(dāng)上位機(jī)處理到偏離要求的參數(shù)時，通過語音卡向電信網(wǎng)撥發(fā)系統(tǒng)管理員的電話或手機(jī)號碼，從而形成自動遠(yuǎn)程報警的功能；系統(tǒng)能夠定時遠(yuǎn)程提醒值班人員此時該進(jìn)行哪項工作（如夜間巡視），因此，它能夠有效地管理監(jiān)控中心某些工作的進(jìn)度。

該系統(tǒng)不僅節(jié)省硬件成本，應(yīng)用靈活廣泛，而且研制周期短，可靠性高，已得到用戶的一致好評。

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參考文獻(xiàn)

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1 王有緒，許 杰，李拉成.PIC系列單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001

2 [美] Jim Maloney著，田雨，劉云，鄭軼峰譯.Visual C++ 6.0 DCOM開發(fā)指南.北京：清華大學(xué)出版社，2000