基于μC/OS-II嵌入式的固話來電防火墻電路模塊設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)基于μC/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和CallerID（來電顯示）技術(shù)，由鈴流檢測(cè)、來電解碼、DTMF解碼、模擬掛機(jī)、號(hào)碼存儲(chǔ)等模塊組成。μC/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的引入極大的方便了模塊的管理和號(hào)碼存儲(chǔ)的管理。系統(tǒng)利用得到的來電號(hào)碼，同存儲(chǔ)的黑名單中的號(hào)碼進(jìn)行比較，判斷是接通話機(jī)振鈴線路，抑或控制模擬掛機(jī)電路掛機(jī)。本系統(tǒng)復(fù)用電話機(jī)鍵盤控制，并以LCD中文顯示，可方便的對(duì)黑名單中號(hào)碼的進(jìn)行管理。

　　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

　　固定電話來電防火墻是基于來電顯示（CID）的設(shè)計(jì)的，通過解碼得到的來電號(hào)碼，與黑名單中的號(hào)碼進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)行模擬掛機(jī)或者接通振鈴。復(fù)用電話及鍵盤進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，通過電話機(jī)鍵盤輸入號(hào)碼，存儲(chǔ)到EEPROM中。

　　鈴流檢測(cè)電路

　　我國(guó)大陸來電顯示是FSK格式的。來電號(hào)碼在第一聲振鈴于第二聲振鈴之間發(fā)送。為避免在得到來電號(hào)碼前，第一聲振鈴對(duì)用戶產(chǎn)生影響，需要在話機(jī)振鈴電路動(dòng)作之前截?cái)嗾疋彛虼艘笳疋彊z測(cè)迅速有效?！♀徚鳛?5Hz電壓有效值90士15V的正弦波，使用一個(gè)電壓比較器，當(dāng)鈴流電壓上升到60V以上的時(shí)候，比較器就會(huì)輸出高電平，用反相器反相后，用來觸發(fā)單片機(jī)的外中斷。圖3所示為振鈴檢測(cè)電路：

　　圖3 振鈴檢測(cè)電路

　　線路切換及后備電源電路

　　當(dāng)檢測(cè)到鈴流后，單片機(jī)應(yīng)立即把電話機(jī)與外線電話線路斷開，防止電話響鈴，由于話機(jī)可能存有信息，應(yīng)繼續(xù)為話機(jī)供電，以保證話機(jī)信息不丟失。同時(shí)電源也為系統(tǒng)設(shè)置復(fù)用話機(jī)鍵盤時(shí)提供電源。如圖5所示，使用一個(gè)雙刀雙擲繼電器進(jìn)行線路切換。常閉觸點(diǎn)連接外線，常開觸電連接后備電源。LM317結(jié)成電流反饋形式，構(gòu)成一個(gè)恒流源為話機(jī)供電。

　　圖5 線路切換電路

　　來電解碼電路

　　如圖6所示，解碼芯片采用盛群半導(dǎo)體公司的集成解碼芯片HT9032。它著眼于 Type I 或 On-hook caller ID 的應(yīng)用，符合 Bellcore（Type I ）及 ITU-I V.23 的規(guī)范。HT9032 整合了FSK 解調(diào)器于其芯片中。以低耗電量及價(jià)格的優(yōu)勢(shì)等見長(zhǎng)。芯片將解碼以1200波特率通過異步串行口發(fā)送至單片機(jī)接收。

　　圖6 來電解碼電路

　　摘掛機(jī)檢測(cè)及DTMF解碼電路

　　對(duì)系統(tǒng)黑名單設(shè)置時(shí)，復(fù)用話機(jī)鍵盤，因此需要對(duì)話機(jī)按鍵的DTMF撥號(hào)解碼，得到相應(yīng)的按鍵鍵值，送由單片機(jī)處理。同時(shí)要對(duì)話機(jī)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，已及時(shí)通知單片機(jī)進(jìn)行解碼。DTMF解碼采用盛群半導(dǎo)體公司的HT9170B集成解碼芯片。摘掛機(jī)檢測(cè)使用了電壓比較器。根據(jù)我國(guó)電話網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，掛機(jī)狀態(tài)時(shí)電話網(wǎng)電壓在24V以上，摘記時(shí)在10V以下，用電壓比較器比較電壓，判斷話機(jī)狀態(tài)。電路圖如圖7所示：

　　圖7 掛機(jī)檢測(cè)及DTMF解碼電路

　　模擬掛機(jī)電路

　　當(dāng)TAKEUP為高電平時(shí)，T2導(dǎo)通；當(dāng)TAKEUP低電平時(shí)，T2 不導(dǎo)通，因此T2就是一個(gè)受單片機(jī)IO口控制的開關(guān)。可以通過單片機(jī)模擬摘掛機(jī)。

　　圖8 模擬掛機(jī)電路

　　單片機(jī)及顯示電路

　　單片機(jī)采用飛利浦公司的51核P89C668。P89C66單片機(jī)內(nèi)帶64KB Flash存儲(chǔ)器，8K RAM。該器件的時(shí)鐘周期為6個(gè)時(shí)鐘，是傳統(tǒng)的80C51的兩倍。4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)； 8個(gè)中斷源；4個(gè)8位I/O口；全雙工增強(qiáng)型UART； 2個(gè)DPTR寄存器； I2C串行接口；是功能非常強(qiáng)大的一款51核單片機(jī)。外擴(kuò)1片eeprom存儲(chǔ)器用于儲(chǔ)存黑名單號(hào)碼。顯示電路采用的是128*64點(diǎn)陣LED屏，如圖9 所示。

　　圖9 單片機(jī)和顯示部分電路

　　系統(tǒng)電源電路

　　電話機(jī)后備電源需要24V供電，而其他數(shù)字電路需要5V供電，若采用線性穩(wěn)壓損耗較大，故而采用DC-DC芯片將24V電壓降為5V為數(shù)字電路供電。電路圖如圖所示：

　　圖10 電源電路

　　總結(jié)：本文設(shè)計(jì)了基于μC/OS和MCS51單片機(jī)的固話來電防火墻。介紹了電話機(jī)的基本工作原理，硬件對(duì)主要模塊進(jìn)行了詳細(xì)的分解分析。整個(gè)系統(tǒng)通過了實(shí)際產(chǎn)品的最終驗(yàn)證，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。