信息電話機關鍵模塊的研究與應用

2  信號采集模塊方案設計

　　作為對輸出數據的研究，經由MC14LC5447解調后的信號為異步串行信號，而且數據速率為1 200 bps，可使用單片機的串口模式1來進行數據接收，算法請見參考文獻[1]。單片機除了進行數據采集，將串行數據包解包外，還將數據復原。

　　主中斷程序大部分都在循環(huán)等待串口程序的中斷響應，首先需要接收的是來電顯示包的長度字段，接收到長度字段的好處就在于可以動態(tài)地接收來電數據包，而不必每次都等待接收固定的長度。雖然來電顯示包長度不可能大于某個固定長度，但根據來電數據包的長度字段，動態(tài)接收數據，使采集的數據更容易處理，而且位于數據包尾的干擾信號也可以再次濾除，從而減輕其他程序的負荷。

　　當然，在此也可以通過單片機將數據分離出來并進行處理，但為了包的可分析性，單片機除了數據采集外，不做其他的工作。

　　某一次獲取的數據如下：

圖4  數據采集模塊原理

　　圖4給出了數據采集模塊的原理，MC14LC5447的DOC信號輸出連接到AT89C2051的第2引腳處（串行輸入端口）；MC14LC5447的RDO信號輸出連接到AT89C2051的第6引腳處（AT89C2051的外部中斷0）；AT89C2051的第9引腳連接到MC14LC5447的第7引腳（PWRUP），來控制MC14LC5447的開與關。AT89C2051第7引腳連接到USB設備狀態(tài)輸出口，第1 引腳也連接到USB設備的狀態(tài)輸出口，第11引腳連接到USB設備的狀態(tài)輸入口，數據線連接到USB設備的并行數據輸入口。其中第12、第13引腳需要外接上拉電阻。

　　利用單片機實現的方案較數字邏輯電路的方案有許多優(yōu)點。主要有出錯幾率小，有存儲控制功能，方便，更換靈活等。

　　利用存儲轉發(fā)方案提高了數據傳輸的安全性。由于USB203無USB的中斷功能，所以接收數據只能用程序循環(huán)的方式來實現，但不恰當地使用循環(huán)會增加系統(tǒng)的負擔。

3  電話信號處理模塊設計

　　摘掛機信號可以由電話機叉簧線路取得。

　　經過檢測，叉簧上共有兩路信號： 一路為22~27 V的正弦波信號，位于叉簧第5、6引腳；另一路為15~20 V的負正弦波信號，位于叉簧第3、4引腳。第1、2引腳為信號輸出。當叉簧上的彈片沒有被壓下時，第1、2引腳與第5、6引腳連通，信號為正交流信號，此時表示摘機；當掛機時，叉簧上的彈片被壓下，此時，第1、2引腳與第3、4引腳連通，第1、2引腳上的信號為負交流信號。將此信號轉換為邏輯0、1電平，即摘機時信號為邏輯1，掛機時信號為邏輯0，電路原理如圖5所示。

圖5  叉簧信號處理原理

　　通過分壓電路與二極管進行濾波，負半周信號將被二極管濾除。由于10 MΩ的電阻分壓，使得輸出電平在1  V左右。經過測試，USB狀態(tài)輸入引腳需要1.6 V以上才認為輸入信號為邏輯1，而低于1.6 V的將被認為是邏輯0。

　　摘機輸入信號為正弦波，通過整流濾波電路后，能輸出2.6 V左右的電平信號給USB設備，信號為穩(wěn)定的邏輯1。

　　掛機信號為負值的正弦波，通過整流濾波電路后，能輸出260 mV的電平信號給USB設備，信號為穩(wěn)定的邏輯0。

4  USB傳輸模塊設計

　　USB傳輸模塊使用USB203作為傳輸接口，如圖6所示。使用此模塊的好處是，它為并串轉換的傳輸模塊，而且有4位控制信號輸入和4位控制信號輸出，并提供了DLL庫文件，為二次開發(fā)提供了方便；但是此設備并沒有使用中斷控制方式，因此讀取數據將是本系統(tǒng)的瓶頸。然而在本系統(tǒng)內并未用到大量的數據采集，數據長度僅僅為26位，即使為其他長度的復合來電顯示數據包，長度也不會大于1 000位，所以是否為高速傳輸在此并不重要。本系統(tǒng)使用USB的原因在于，USB的簡單易用和支持熱插拔，這對于使用RS232通信口的設備較有優(yōu)勢；另外USB使用5 V電源，可以為外接設備提供電源，節(jié)省了外接設備的電源部分，從而減小了外接設備的體積。

圖6  USB傳輸模塊電路原理

圖7  USB接口程序算法流程圖

　　在DLL中需要建立USB_CID函數，無參數，直接返回處理后的來電數據包中的來電號碼，而且在無號碼時將相應的錯誤代碼返回。在此要注意的是，雖然單片機程序為可變長度存儲，但依然有錯誤產生，原因是來電顯示數據包的發(fā)送。當一次來電時，數據包會在第一和第二振鈴間，如果呼叫者掛斷電話，那么來電數據包將不再發(fā)送；或者被叫者拿起電話也將丟失來電數據包，那么來電包將被存儲一部分，單片機在不重啟的情況下將繼續(xù)等待接收。當下一個來電到達時，這個新的來電數據包將被繼續(xù)存儲，直到滿足第一個來電數據包的長度時，才結束接收，那么整個數據包將被接口程序獲取并判斷是否出錯。如果是復合包，那么在來電號碼數據包前出錯的情況將被排除，但是如果在來電數據號碼數據包內出錯，那么接收到的號碼將被發(fā)送，顯示的可能是亂碼，其算法流程如圖7所示。表 1給出了狀態(tài)字的定義。

表1  狀態(tài)字定義

5  結論

　　信息電話USB接口設計，是來電顯示電話與計算機的接口和相關的數據采集系統(tǒng)，是運用接口技術、計算機軟件技術實現來電號碼等相關信息在計算機上的顯示或存儲，并可以根據基本信息進行來電號碼的分類統(tǒng)計。這些數據對相關部門服務質量和效率的提高將起到重要的作用，同時還可以為相關決策部門及時提供參考信息。

　　本裝置完成數據采集和數據傳送，而且通過軟件接口完成對相關數據的分離。詳細地研究了來電顯示技術，單片機程序編制和使用VC++編寫DLL。本裝置不但可以嵌入到電話內，還可以作為單一的模塊來使用，所以該系統(tǒng)有廣泛的實用價值。

參考文獻

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[8]  如何用單片機實現FSK來電顯示解碼[OL].http://www.softexam.cn/tech/catasecond.asp?catalogf=4&catalogs=15.

朱全銀（副教授），主要研究方向為信息技術研究與應用。