淺談電話語音查詢系統(tǒng)

2001/10/22

電話語音查詢系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于電話銀行、話費(fèi)查詢、證券委托、自動(dòng)繳費(fèi)（水、電、氣等費(fèi)用）、語音信箱、自動(dòng)聲訊服務(wù)、民航、鐵路等部門的信息查詢以及各種公共場所自動(dòng)回答顧客提問等領(lǐng)域。

電話語音查詢系統(tǒng)的工作流程是用戶撥通電話語音查詢系統(tǒng)的熱線電話，并根據(jù)電話中的語音提示，通過按電話鍵來查詢電腦中存儲(chǔ)的各種信息; 電腦自動(dòng)對用戶的操作進(jìn)行應(yīng)答，并以語音形式將信息反饋給用戶。

系統(tǒng)構(gòu)成

電話語音查詢系統(tǒng)是現(xiàn)代電信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物，一般由硬件和軟件兩部分組成。

1. 硬件

電話語音查詢系統(tǒng)的硬件部分主要包括：電腦、電話語音卡、外線（普通市話線路）或內(nèi)線。

硬件部分的安裝過程極為簡單。只要將電話語音卡插入電腦的擴(kuò)展槽中，再將電話線接至電話語音卡提供的電話插座上，即可構(gòu)成電話語音查詢系統(tǒng)的硬件部分。

在電話語音卡的選擇方面，首先應(yīng)選擇符合國家電信標(biāo)準(zhǔn)和國際電信標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到原郵電部入網(wǎng)規(guī)范，同時(shí)動(dòng)態(tài)范圍大、信噪比高、音質(zhì)好的電話語音卡產(chǎn)品。其次應(yīng)選擇采用電話接口模塊與語音處理板分離結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，以便可以根據(jù)實(shí)際需要靈活配置電話線數(shù)和內(nèi)外線比例。電話接口模塊分用戶模塊（也稱內(nèi)線模塊）和中繼模塊（也稱外線模塊）兩種。其中用戶模塊可以直接驅(qū)動(dòng)電話，所連電話一摘機(jī)即可開始工作，常用來調(diào)試程序或放到營業(yè)大廳供用戶使用。中繼模塊連接市話網(wǎng)的電話線或小型程控交換機(jī)的用戶線，本身相當(dāng)于一部電話機(jī)。

2. 軟件

軟件一般由操作系統(tǒng)、電話語音卡底層驅(qū)動(dòng)軟件和二次開發(fā)接口軟件、電話語音查詢系統(tǒng)應(yīng)用軟件三部分構(gòu)成。由于目前電話語音卡的國際標(biāo)準(zhǔn)尚未制訂，因此不同生產(chǎn)廠家仍需隨卡提供支持各種電話語音功能（如錄音、放音、接收和發(fā)送雙音頻碼等）的底層驅(qū)動(dòng)軟件。驅(qū)動(dòng)軟件與應(yīng)用軟件的接口一般采用軟件中斷調(diào)用方式（如INT 9FH），可以直接在匯編語言或Ｃ語言等高級(jí)語言編寫的程序中調(diào)用。此外，很多生產(chǎn)廠家還提供了方便用戶進(jìn)行二次開發(fā)的各種編程語言接口。

電話語音查詢系統(tǒng)應(yīng)用軟件由電話語音處理和數(shù)據(jù)庫處理兩大程序模塊組成。

電話語音處理程序模塊的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)完成（通過調(diào)用底層驅(qū)動(dòng)軟件）每條線路的摘掛機(jī)控制、放音、錄音、接收由用戶按鍵產(chǎn)生的雙音頻信號(hào)以及發(fā)送雙音頻信號(hào)等功能，并能夠檢測各種信號(hào)音，如占線忙音等。

DTMF（Dual Tone Multi Frequency）雙音多頻（簡稱雙音頻）信號(hào)由CCITT制訂并推薦作為按鍵式電話的標(biāo)準(zhǔn)，目前廣泛用于電話撥號(hào)。雙音頻信號(hào)由兩種頻率組合而成，每個(gè)DTMF信號(hào)由一個(gè)低頻信號(hào)和一個(gè)高頻信號(hào)組成，一共可以產(chǎn)生16種信號(hào)，分別代表0～9、*、#等。

電話語音處理程序模塊中信號(hào)音檢測部分用于確定電話線路的狀態(tài)，如撥號(hào)音、占線忙音（即被叫用戶忙音）、振鈴音（外線振鈴或內(nèi)線摘掛機(jī)）、掛機(jī)忙音（檢測對方是否掛機(jī)）等。

由于絕大多數(shù)電話語音查詢系統(tǒng)允許一邊進(jìn)行電話語音查詢作業(yè)，一邊進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的增、刪、改及系統(tǒng)維護(hù)管理，因此，電話語音處理程序模塊一般均在后臺(tái)運(yùn)行。

電話語音查詢最終都要對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。數(shù)據(jù)庫處理程序模塊是電話語音查詢系統(tǒng)最重要的組成部分之一。

由于數(shù)據(jù)庫處理程序模塊除了允許電腦操作員實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的增、刪、改操作外，還必須同時(shí)對用戶通過電話提出的各種數(shù)據(jù)處理要求（可能包括寫數(shù)據(jù)庫操作）進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，因此，保證數(shù)據(jù)庫的完整性是數(shù)據(jù)庫處理程序模塊的一項(xiàng)重要任務(wù)。

系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)

根據(jù)電話語音查詢系統(tǒng)的電話操作與電腦操作能否并行運(yùn)作，可以將電話語音查詢系統(tǒng)分為單任務(wù)系統(tǒng)和多任務(wù)系統(tǒng)兩大類。

1. 單任務(wù)系統(tǒng)

若電話語音查詢系統(tǒng)在進(jìn)行電話語音查詢作業(yè)時(shí)，操作員不能同時(shí)再用電腦對其進(jìn)行操作（除非暫停電話語音查詢作業(yè)），則所有的查詢與任務(wù)均可以在前臺(tái)完成。這類系統(tǒng)屬于典型的單任務(wù)系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)較為簡單，應(yīng)用面較窄。

這類系統(tǒng)的電話處理程序模塊較為簡單，一般采用循環(huán)方式依次對各條電話線路的請求進(jìn)行處理。

// 無限循環(huán)，直至滿足結(jié)束條件（如按ESC鍵）為止

while ( ! FINISHED )

{

for (ChannelNo=0; ChannelNo<MAXCHANNELS; ++ChannelNo)

{// 循環(huán)處理每條線路

processing(ChannelNo); // 電話語音查詢處理函數(shù)

} /* for */

} /* while */

其中電話語音查詢處理函數(shù)（processing）的功能如下：

● 若檢測到某條電話線路的振鈴信號(hào)（外線）或摘機(jī)信號(hào)（內(nèi)線），則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序進(jìn)行放音、錄音、接收用戶按鍵碼或自動(dòng)撥號(hào)等處理；

● 大多數(shù)電話語音卡上每條線路的實(shí)際錄放音以及收發(fā)雙音頻碼工作均由底層驅(qū)動(dòng)軟件來控制完成，且可以同時(shí)進(jìn)行，互不影響。這樣，應(yīng)用程序只需發(fā)出錄放音或收發(fā)雙音頻碼命令即可繼續(xù)往下執(zhí)行程序（如繼續(xù)處理其他線路的請求等），無需等待。當(dāng)然，有時(shí)可能希望某個(gè)線路在錄放音或收發(fā)雙音頻碼工作尚未完成之前，不能對該線路進(jìn)行其他操作。在這種情況下，應(yīng)用程序可以調(diào)用底層驅(qū)動(dòng)軟件對該線路進(jìn)行檢測。若前面工作尚未完成，則循環(huán)至下一條線路繼續(xù)進(jìn)行處理。若前面工作已完成，則視程序的具體要求進(jìn)行相應(yīng)處理，例如根據(jù)用戶的按鍵碼進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)庫處理，并將處理結(jié)果通過電話反饋給用戶。

● 自動(dòng)撥號(hào)后，應(yīng)根據(jù)檢測到的信號(hào)音做出相應(yīng)的處理。例如：若檢測到被叫用戶占線忙音，則可以重新?lián)芴?hào)或者隔一段時(shí)間之后再重新?lián)芴?hào)；若檢測到對方無人接聽，則放棄撥號(hào)操作或隔一段時(shí)間之后再重新?lián)芴?hào)。

● 當(dāng)處理完某條電話線路的請求或檢測到用戶掛機(jī)信號(hào)（通過檢測掛機(jī)忙音進(jìn)行判別），則執(zhí)行該線路的掛機(jī)動(dòng)作，并重新對該線路進(jìn)行初始化，以便處理來自該線路的下一個(gè)請求任務(wù)。

● 當(dāng)需要讀出一系列數(shù)字（如123，1996等）時(shí)，可以采用組合放音法，即依次播放每個(gè)數(shù)字對應(yīng)的語音文件。由于每讀一個(gè)數(shù)字均需打開和關(guān)閉該數(shù)字對應(yīng)的語音文件，因此勢必造成時(shí)間上的一些延遲，進(jìn)而影響到語音的連貫性。建議將每個(gè)數(shù)字的語音文件事先讀入內(nèi)存中，這樣就避免了因讀寫磁盤而影響語音的連貫性。

2. 多任務(wù)系統(tǒng)

若電話語音查詢系統(tǒng)允許電話操作與電腦操作并行運(yùn)作，亦即所謂的多任務(wù)系統(tǒng)，則相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)工作略為復(fù)雜。由于此類系統(tǒng)功能強(qiáng)，且具有較大的靈活性，因此，大多數(shù)電話語音查詢系統(tǒng)均屬此類。

與第一類電話語音查詢系統(tǒng)相比，為了實(shí)現(xiàn)并行操作，此類系統(tǒng)的電話處理程序模塊一般由時(shí)鐘中斷處理程序按照設(shè)定的時(shí)間間隔（如每秒18次）自動(dòng)調(diào)用。由于間隔時(shí)間相對較短，因此可以用來模擬實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)庫處理程序模塊要求既能被電話處理程序模塊調(diào)用，又能被系統(tǒng)主程序（前臺(tái)）調(diào)用。

● 對各條電話線路的處理采用循環(huán)方式，即每次產(chǎn)生時(shí)鐘中斷時(shí)，依次對各條線路進(jìn)行循環(huán)處理。時(shí)鐘中斷處理程序與電話處理程序模塊的相互關(guān)系大致如下：

// 時(shí)鐘中斷處理程序

timer_interrupt ()

{

for (ChannelNo=0; ChannelNo<MAXCHANNELS; ++ChannelNo)

{// 循環(huán)處理每條線路

processing(ChannelNo); // 電話語音查詢處理函數(shù)

} /* for */

} /* timer_interrupt */

為避免前面指令尚未處理完又產(chǎn)生新的定時(shí)器事件，應(yīng)在時(shí)鐘中斷處理程序前面設(shè)置一個(gè)進(jìn)出標(biāo)記（應(yīng)為static靜態(tài)變量）。若此標(biāo)記置０，則可以進(jìn)入循環(huán)進(jìn)行處理；若此標(biāo)記置１，則說明上一次處理尚未完成，中斷程序無條件返回。

對于像DOS這樣的單任務(wù)操作系統(tǒng)來說，由于上述程序中對所有電話線路的處理均集中在一次中斷調(diào)用過程中（視任務(wù)繁忙情況可能跨越幾個(gè)時(shí)鐘周期）完成，因此，若前臺(tái)任務(wù)量大，則可能因前臺(tái)分配到的時(shí)間片過少而影響前臺(tái)任務(wù)的執(zhí)行效率。這時(shí)可采用每次中斷僅處理一條線路的方法輪流進(jìn)行處理：

//全局變量，表示正在處理的電話線路號(hào)

int CurrentChannel=0;

timer_interrupt ()//時(shí)鐘中斷處理程序

{

// 若一輪循環(huán)結(jié)束，則開始新一輪循環(huán)

if (CurrentChannel==MAXCHANNELS)

CurrentChannel=0;

// 電話語音查詢處理函數(shù)

processing(ChannelNo);

// 準(zhǔn)備處理下一條電話線路

++CurrentChannel;

} /* timer_interrupt */

注意：此類電話語音查詢系統(tǒng)的電話處理程序模塊中不允許出現(xiàn)無限等待的現(xiàn)象，如等待用戶按鍵盤某個(gè)鍵等。

● 若電話語音查詢系統(tǒng)不需要對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行寫操作，則情況要簡單得多。只要以共享方式，而不是以獨(dú)占方式打開數(shù)據(jù)庫即可，當(dāng)然還可以進(jìn)一步指定以只讀方式打開數(shù)據(jù)庫。當(dāng)兩個(gè)或兩上以上的進(jìn)程同時(shí)對數(shù)據(jù)庫中的同一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作時(shí)，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的不一致。為確保數(shù)據(jù)的正確性，必須采取數(shù)據(jù)保護(hù)措施。首先，只能以共享方式，而不允許以獨(dú)占方式打開數(shù)據(jù)庫。其次，必須以讀寫方式打開數(shù)據(jù)庫。最后，還要確保通過電話提交的數(shù)據(jù)庫操作請求與電腦操作員正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)庫操作不發(fā)生沖突，即兩個(gè)進(jìn)程不能同時(shí)讀寫同一數(shù)據(jù)。為防止這種情況，可以采用自動(dòng)文件加鎖與解鎖方式，如某些數(shù)據(jù)庫操作命令（如append命令）在執(zhí)行時(shí)自動(dòng)給數(shù)據(jù)庫文件加鎖，并且在執(zhí)行完后自動(dòng)解鎖；或者使用lock file和unlock file等命令顯式地進(jìn)行數(shù)據(jù)庫文件的加鎖與解鎖，還可以使用lock record或unlock record等命令顯式地進(jìn)行數(shù)據(jù)庫記錄的加鎖與解鎖。

● 對于采用支持多任務(wù)的操作系統(tǒng)作為開發(fā)和運(yùn)行平臺(tái)的電話語音查詢系統(tǒng)來說，電話操作（作為定時(shí)器中斷事件處理程序的一部分）與電腦操作，作為同一程序的兩個(gè)進(jìn)程并發(fā)地運(yùn)行沒有任何問題，程序設(shè)計(jì)也較為簡單，故不再贅述。

相比之下，對于把DOS這樣的單任務(wù)操作系統(tǒng)作為開發(fā)和運(yùn)行平臺(tái)的電話語音查詢系統(tǒng)來說，程序設(shè)計(jì)要困難得多。為了實(shí)現(xiàn)電話語音查詢系統(tǒng)的電話操作與電腦操作并發(fā)運(yùn)行，必須將其模擬成一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)。

實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的特點(diǎn)是事件驅(qū)動(dòng)和多任務(wù)處理。任務(wù)是多任務(wù)系統(tǒng)中獨(dú)立運(yùn)行的基本單元，也是系統(tǒng)分配和調(diào)度的基本單元。每個(gè)任務(wù)均由程序段、數(shù)據(jù)段、堆棧段和一個(gè)任務(wù)控制塊（包括當(dāng)前任務(wù)的優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)、堆棧指針和運(yùn)行狀態(tài)等）組成。系統(tǒng)通過任務(wù)控制塊PCB確定任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)，并按照任務(wù)的優(yōu)先級(jí)調(diào)度多任務(wù)并發(fā)運(yùn)行，即允許就緒任務(wù)中具有較高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)搶占CPU運(yùn)行，并暫時(shí)中斷較低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行。

計(jì)算機(jī)世界網(wǎng) 2001/10/22