新型FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器的設(shè)計(jì)

一、 新型FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器原理與電路設(shè)計(jì)
本文介紹的電話主叫顯示器由控制模塊（68HC05單片機(jī)）、存儲(chǔ)器、液晶驅(qū)動(dòng)器、FSK接收器、DTMF接收器、撥號(hào)電路、報(bào)警電路和鍵盤液晶顯示屏等部分組成，其中前4部分功能由Motorola單片機(jī)--MC68HC05CL16完成。電路如圖3.9-1所示。

圖 3.9-1 新型FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器電路原理圖
圖中U1是MC68HC05CL16單片機(jī)，是本電話主叫顯示器的核心部分。它內(nèi)含Motorola的68HC05CPU，性能穩(wěn)定可靠；1840字節(jié)動(dòng)態(tài)RMA，可保存至少60組來(lái)電信息，如果采用動(dòng)態(tài)分配方式，甚至可達(dá)到100組；內(nèi)嵌FSK接收器和液晶驅(qū)動(dòng)器，大大減少電路板的面積和降低成本。U2是DTMF接收器。U3是DTMF撥號(hào)芯片，用于回?fù)茈娫捥?hào)碼的功能。
對(duì)于FSK信號(hào)，信號(hào)傳送在第一次振鈴和第二次振鈴之間。振鈴信號(hào)經(jīng)過(guò)U5整流、分壓，在U1的RD1腳得到大于1V信號(hào)，喚醒單片機(jī)準(zhǔn)備接收。FSK信號(hào)經(jīng)C16、C17、R19、R20的隔直和衰減，輸入到U1的FSK+和FSK-腳，這是FSK接收器的差分輸入端，單片機(jī)讀取解調(diào)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取出相應(yīng)的電話主叫信息，送到液晶屏顯示。
對(duì)于DTMF信號(hào)，信號(hào)傳送一般在振鈴之前，由U2接收。每得到一個(gè)DTMF號(hào)碼，U2的DV腳都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，單片機(jī)檢測(cè)到此脈沖后，通過(guò)PTVC0~PTC3腳讀取U2的Q0~ Q3腳上的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取出相應(yīng)的電話主叫信息。
因?yàn)镕SK信號(hào)和DTMF信號(hào)傳送的時(shí)間不同，而且一臺(tái)交換機(jī)只用一個(gè)調(diào)制方式，所以在同一電話主叫顯示器中兼容兩種解調(diào)方式不會(huì)有沖突，可以做到兼容，而且由單片機(jī)自動(dòng)判斷選擇。
二、 新型FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器程序框圖及工作過(guò)程
FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器的內(nèi)嵌主程序流程圖如圖3.9-2（a）所示，F(xiàn)SK接收中斷程序流程圖如圖3.9-2（b）所示，DTMF接收中斷程序流程圖如圖3.9-2（c）所示。
為了降低功耗，單片機(jī)大部分時(shí)間處于WAIT 或STOP狀態(tài)，由中斷喚醒，開始工作。
本顯示器的主要特征是采用系統(tǒng)控制單片機(jī)來(lái)進(jìn)行FSK電話主叫信息的解碼。FSK的解碼過(guò)程主要由兩部分組成：接收和譯碼。其中接收部分較簡(jiǎn)單，可以在中斷服務(wù)程序中完成；譯碼部分較復(fù)雜，由譯碼子程序完成。FSK信號(hào)都是在第一次振鈴中斷啟動(dòng)FSK載波檢測(cè)，這樣可發(fā)降低功耗，并提高與DTMF的兼容性。當(dāng)FSK接收器檢測(cè)到載波信號(hào)，并完成一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的解調(diào)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部中斷，讓單片機(jī)讀取此數(shù)據(jù)。然后判斷是否已接收完成這組信息，如果完成，關(guān)閉FSK載波檢測(cè)中斷允許，退出中斷服務(wù)程序，進(jìn)入FSK的譯碼子程序，否則繼續(xù)等待接收。譯碼子程序是把接收到的數(shù)據(jù)中按國(guó)標(biāo)或BELL202范圍提取出有用的內(nèi)容（時(shí)間、主叫號(hào)碼、主叫姓名），并保存和顯示。
DTMF的解碼過(guò)程同樣由兩部分組成：接收和譯碼。由于DTMF信號(hào)在第一次振鈴之前，接收器只能不斷地判斷是否有信息。當(dāng)接收器檢測(cè)到一個(gè)DTMF信號(hào)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，利用此脈沖作為單片機(jī)的外部中斷信號(hào)，讓單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)。完成一組住處的接收后，進(jìn)行譯碼、保存和顯示。
數(shù)據(jù)在傳送過(guò)程中，總會(huì)有各種各樣的干擾，導(dǎo)致解碼過(guò)程出現(xiàn)錯(cuò)碼和漏號(hào)，因此在數(shù)據(jù)處理方面應(yīng)有較好的方案。本設(shè)計(jì)首先在時(shí)間上限制數(shù)據(jù)的接收，要求每組信息必須在4S內(nèi)完成，并且每?jī)蓴?shù)之間時(shí)間間隔必須小于2S，否則按結(jié)束處理；FSK信號(hào)如果校驗(yàn)字出錯(cuò)，除了顯示"Error"還顯示主叫號(hào)碼"Privata""Outside"（信息不檢查校驗(yàn)字），由用戶自己判斷此號(hào)碼是否有錯(cuò)；如果在傳送過(guò)程突然中斷，除了顯示"Error"，還把不完整的數(shù)據(jù)也顯示出來(lái)。由于現(xiàn)在我國(guó)在DTMF方式上還沒(méi)有制定統(tǒng)一的規(guī)范，造成不同地區(qū)的交換機(jī)有不同的標(biāo)準(zhǔn)，因此本設(shè)計(jì)以瑞典標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)的DTMF數(shù)據(jù)都能很好的處理。
解碼之后，還要進(jìn)行一些判斷。如果是重要號(hào)碼，報(bào)警電路提示接聽(tīng)；如果是厭惡號(hào)碼，則啟動(dòng)過(guò)濾程序?qū)⑺^(guò)濾掉；如果存儲(chǔ)器已滿，則最早一組非保護(hù)信息被清除等。
圖 3.9-2
三、 新型FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器的功能與特點(diǎn)
本顯示器的主要功能和特點(diǎn)有：采用DRAM信息保存方式，大大降低產(chǎn)品成本；具有回?fù)芄δ?，重要信息提示功能，厭惡信息過(guò)濾功能；針對(duì)FSK和DTMF功能不同要求，也可實(shí)現(xiàn)專用產(chǎn)品的分解生產(chǎn)，進(jìn)一步降低產(chǎn)品成本；同時(shí)，采用Motorola單片機(jī)技術(shù)的內(nèi)嵌軟件解碼，性能可靠，故障率低。
本設(shè)計(jì)中控制單片機(jī)選用了Motorola的MC68HC05CL16單片機(jī)，它內(nèi)嵌有FSK接收器，并且解碼過(guò)程由軟件完成。些單片內(nèi)嵌軟件解碼的主要特點(diǎn)在于不需要了解硬件結(jié)構(gòu)，只要對(duì)相應(yīng)的寄存器進(jìn)行讀寫，就可以完成FSK解碼的整個(gè)過(guò)程，使在接收器與單片機(jī)之間的接口問(wèn)題的出錯(cuò)率降到最低；在編程方面，用戶可根據(jù)自己的風(fēng)格編寫解碼程序，為程序的修改和標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)提供了很大方便，同時(shí)也降低了產(chǎn)品成本和縮小了整機(jī)體積。
四、 結(jié)束語(yǔ)
本文介紹的FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器是一種模塊化的外接盒型產(chǎn)品。其留有電話機(jī)用的鍵盤接口，是多功能多品種的電話主叫顯示產(chǎn)品的基礎(chǔ)，可用于各種帶電話主叫顯示功能的電話機(jī)和相關(guān)產(chǎn)品。