專利名稱：一種公共交換電話網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備無源隔離通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種公共交換電話網(wǎng)絡(luò)，尤其是涉及一種公共交換電話網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備無源隔離通信裝置。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，通信技術(shù)也越來越發(fā)達(dá)，在通信產(chǎn)品飛速增長的今天，雖然移動通信和網(wǎng)絡(luò)通信占據(jù)了相當(dāng)大的一塊市場，但是基于固定電話網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)通信——公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(Public Switched Telephone Network，簡寫為PSTN)通信仍然還有其不可缺少的地位。目前，仍然有很多領(lǐng)域都需要結(jié)合公共交換電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不同的通信功能，比如傳統(tǒng)通信產(chǎn)品、信息平臺、多媒體電話以及安防報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品等都涉及到 PSTN。中國專利CN 101068238公開一種PSTN終端與即時通信終端的通話方法，包括即時通信終端發(fā)送注冊信息至即時通信服務(wù)器，注冊信息包含所述即時通信終端的標(biāo)識信息和網(wǎng)絡(luò)地址信息；PSTN終端通過軟交換設(shè)備發(fā)送邀請信息至即時通信服務(wù)器，該邀請信息包含標(biāo)識信息；即時通信服務(wù)器發(fā)送邀請信息至標(biāo)識信息指定的即時通信終端，即時通信終端返回邀請信息至即時通信服務(wù)器；PSTN終端與即時通信終端建立進(jìn)行通話的媒體流。 同時，該發(fā)明還公開一種PSTN終端與即時通信終端的通話方法，及一種PSTN終端與即時通信終端的通話系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種公共交換電話網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備無源隔離通信裝置。本實(shí)用新型設(shè)有極性轉(zhuǎn)換電路、送話/受話電路、撥號電路、信號檢測電路、振鈴電路、主控制器(MCU)、隔離通信接口電路和電源電路；所述極性轉(zhuǎn)換電路、信號檢測電路和振鈴電路的輸入端外接公共交換電路網(wǎng)絡(luò)的饋電信號傳送信息協(xié)議(TIP)和振鈴信號(RING)輸出端，由極性轉(zhuǎn)換電路形成的固定正極性電壓信號(TTIP)輸出端分別接送話/受話電路的受話信號輸入端、撥號電路的輸入端， 送話/受話電路的送話輸出端、撥號電路的輸出端、信號檢測電路的輸出端、振鈴電路的振鈴電壓輸出端分別接主控制器(MCU)的輸入端口，隔離通信接口電路的輸入接口與振鈴電路和主控制器(MCU)連接，隔離通信接口電路的接收/發(fā)送(RX/TX) 2線模擬串口通信接口接主設(shè)備，公共交換電話網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備無源隔離通信裝置與主設(shè)備實(shí)現(xiàn)2線模擬串口通信控制。所述極性轉(zhuǎn)換電路可由整流橋堆組成。所述公共交換電路網(wǎng)絡(luò)的饋電信號傳送信息協(xié)議(TIP)和振鈴信號(RING) —般為公共交換電路網(wǎng)絡(luò)的48V饋電信號傳送信息協(xié)議(TIP)和振鈴信號(RING)。一般情況下，PSTN通信模塊與主設(shè)備之間的通信都采用光耦合隔離技術(shù)。但在需要實(shí)施隔離的兩端系統(tǒng)都必須外接電源供電，即PSTN通信模塊與主設(shè)備都各自需要有獨(dú)立的供電系統(tǒng)才能達(dá)到隔離通信的目的。然而PSTN線路的電源系統(tǒng)很容易受外部電源系統(tǒng)的干擾而引入噪聲，如果外接電源的性能不好，嚴(yán)重情況下還會導(dǎo)致電話線路饋電短路而不能使用。因此PSTN線路系統(tǒng)中對外接的電源系統(tǒng)要求非常高，明顯增加了系統(tǒng)的技術(shù)難度和成本。本實(shí)用新型的最大特點(diǎn)是在掛機(jī)情況下，充分利用振鈴信號產(chǎn)生的能量來為MCU 和光耦器件供電，通過軟件和硬件的協(xié)調(diào)配合，在PSTN線路系統(tǒng)端不需要外接電源就能運(yùn)用光耦合隔離通信技術(shù)，很好地實(shí)現(xiàn)PSTN線路系統(tǒng)端與主設(shè)備之間的無源隔離通信。并把 PSTN的來電信息、振鈴信息等信息的采集傳送給主設(shè)備。采用這種無需外接電源的無源隔離通信方式，明顯地增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力以及隔離效果；同時也大大降低了系統(tǒng)產(chǎn)品的成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場競爭能力。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成框圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的線路檢測電路組成原理圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的送話/受話電路組成原理圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的待機(jī)取電電路組成原理圖。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的信號檢測和MCU電路組成原理圖。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例的振鈴取電電源電路組成原理圖。圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例的振鈴取電電源波形示意圖。圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例的隔離通信和電源電路組成原理圖。圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例的隔離通信的電源波形示意圖。圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例的通常的PSTN隔離通信電路組成原理圖。圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例的主程序流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有極性轉(zhuǎn)換電路1、送話/受話電路2、撥號電路 3、信號檢測電路4、振鈴電路5、主控制器(MCU)6、隔離通信接口電路7和電源電路8 ；所述極性轉(zhuǎn)換電路1、信號檢測電路4和振鈴電路5的輸入端外接公共交換電路網(wǎng)絡(luò)的48V饋電信號TIP和RING輸出端，由極性轉(zhuǎn)換電路1形成的固定正極性電壓信號TTIP 輸出端分別接送話/受話電路2的受話信號輸入端、撥號電路3的輸入端，送話/受話電路 2的送話輸出端、撥號電路3的輸出端、信號檢測電路4的輸出端、振鈴電路5的振鈴電壓輸出端分別接主控制器(MCU)6的輸入端口，隔離通信接口電路7的輸入接口與振鈴電路5和主控制器(MCU) 6連接，隔離通信接口電路7的RX/TX2線模擬串口通信接口接主設(shè)備A，公共交換電話網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備無源隔離通信裝置與主設(shè)備A實(shí)現(xiàn)2線模擬串口通信控制。所述極性轉(zhuǎn)換電路1可由整流橋堆組成。本實(shí)用新型實(shí)施例的具體工作原理電路如圖2 5所示，從公共交換電話網(wǎng)絡(luò)送來的48V饋電信號TIP、RING輸入由BRl整流橋堆MB6S組成的極性轉(zhuǎn)換電路形成一個固定正極性的電壓信號TTIP ；三極管Q2QSA44)、Q3 (2SA94)和Q4QSA94)組成負(fù)載環(huán)路開關(guān)，通過集成電路ICl (HT95A20P)MCU輸出的LOOP摘掛機(jī)信號控制線路負(fù)載環(huán)路的打開和關(guān)閉；三極管 Q13(C9014)、Q17(S8550)、Q11(C9014)、Q12(C9014)和電阻 R48(18Q)、 R49(56Q),R49(270Q)以及穩(wěn)壓二極管DG. 7V)等組成送話和受話電路，實(shí)現(xiàn)語音的接收和發(fā)送，也是整個環(huán)路的主要直流負(fù)載；Q6 (S8050)、電阻R23 (100 Ω )、R24 (3. 9Κ Ω )、 C6 (0.01 μ F)與MCU(HT95A20P)內(nèi)部的雙音多頻(DTMF)發(fā)生器組成撥號電路，把MCU產(chǎn)生的DTMF信號發(fā)送到線路上；兩個0. 01 μ F/250V的電容CL4、CL5接到饋電線路上隔直并耦合線路上的交流信號，由三極管Q20、Q21(C9014，β值為400 500之間)以及其外圍電阻電容組成線路信號檢測電路，負(fù)責(zé)把線路上的移頻鍵控/雙音多頻(FSK/DTMF)來電信號、撥號音、回鈴音、忙音等信號轉(zhuǎn)換成MCU能識別的脈沖信號，由軟件進(jìn)行解碼識別； 鈴流檢測電路由lyF/250V的電容E8、E16和整流橋堆BR2 (MB6S)、27V穩(wěn)壓二極管Z2、濾波電容 E3 (22 μ F/35V)、以及分壓電阻 R19 (560Κ Ω )、R20 (100Κ Ω )和二極管 DlO (1N4148) 等組成，交流振鈴信號通過電容E8、E16隔直，BR2、E3、Z2整流濾波和穩(wěn)壓后產(chǎn)生一個振鈴電壓V_RING，再由R19、R20分壓送給MCU檢測腳。其中C19為抗干擾電容，DlO為箝位二極管，保護(hù) MCU 的 I/O ；其中三極管 Q22 (C9014)、Q23 (MMBT5551)、Q24 (MMBT5401)、電阻 R90(10KQ)、R91(5. 1ΜΩ)、R96(1MQ)、R89(120KQ)等組成待機(jī)狀態(tài)下取電的電源電路； 電阻R61 (39 Ω ),5. OV穩(wěn)壓二極管Z7、電容E2 (220 μ F/10V)和D12 (1Ν4148)等組成來電振鈴時取電的電源電路，在環(huán)路關(guān)閉狀態(tài)下Q22 M及其外部阻容組成的電路為MCU和檢測電路供電，R61、Z7、E2和D12在振鈴時為MCU以及通信隔離電路供電。M⑶通過TxD_PSTN 和RxD_PSTN端口與TLP521光電耦合器Ul、U2組成隔離通信電路，與主控設(shè)備實(shí)現(xiàn)2線串口通信控制。PSTN線路上平時的饋電電壓為直流48V，即在線路終端設(shè)備沒有摘機(jī)工作時的電壓為直流48V。當(dāng)有用戶呼叫終端設(shè)備時，即有來電振鈴時，交換機(jī)將向電話饋電線路上發(fā)送振鈴信號，振鈴信號為交流75V士 15V、25Hz 士3Hz，每隔k 一個周期，即信號Is通、如斷。 本實(shí)用新型作為PSTN線路的終端設(shè)備接到饋電線路上，平時MCU工作在睡眠狀態(tài)，其耗電流在IOuA以內(nèi)，整體符合自動電話機(jī)技術(shù)條件國標(biāo)GB/T 15279-2002的相關(guān)要求。當(dāng)本實(shí)用新型需要與主設(shè)備進(jìn)行通信時，MCU必須全速運(yùn)行，進(jìn)入高功耗狀態(tài)，這時工作電流大于 2mA，因此，不能直接采用饋電來供電。但本實(shí)用新型在掛機(jī)情況下，當(dāng)有來電時，必須把來電信息傳輸給主控設(shè)備。所以，如無需外接電源而實(shí)現(xiàn)隔離通信，則可以利用線路振鈴信號的特性——振鈴時線路上每個振鈴周期都會有一個持續(xù)一秒幅度為75V士 15V的交流信號， 因此本實(shí)用新型的供電系統(tǒng)就可以充分利用這個振鈴信號來獲取補(bǔ)充電源。具體實(shí)現(xiàn)原理如圖6所示電路原理，當(dāng)線路上有振鈴信號時，振鈴信號通過隔直流電容E8、E16，然后經(jīng)過 BR2橋堆全波整流，再經(jīng)27V穩(wěn)壓管Z2的穩(wěn)壓和E3濾波電容(其中E3兼有蓄能作用)平滑后可以得到一個27V的脈動輸出電壓V_RING，如圖7所示。如圖8所示，這個約27V的輸出脈動電壓V_RING再一次經(jīng)過R61、Z7 (5V穩(wěn)壓二極管)的限流限壓和E2濾波后，就可以得到如圖9所示的一個最高約+5V的VCC電壓供給 MCU和光耦器件工作。本實(shí)用新型中采用低功耗寬電壓的MCU和光耦器件，其工作電壓范圍寬，在 +2. 5V +5. 5V的范圍內(nèi)都能維持正常工作。當(dāng)Vcc上升到+3V時，光耦器件Ul中發(fā)光器件就能獲得足夠的電流而使感光器件正常工作，從而MCU就可以把需要上傳的數(shù)據(jù)正確傳輸給主控設(shè)備，并能通過U2接收主控設(shè)備下傳的信息和命令。本實(shí)用新型需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息量最大的是來電信息，約有30個字符，以1200bps的波特率其通信時間需要210ms左右。在圖9中所示的tl t2的時間約為400ms，因此在tl t2這個時間段內(nèi)足夠本實(shí)用新型完成與主設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。本模塊就是充分利用振鈴信號這一小段時間的能量來實(shí)現(xiàn)不需要外接電源進(jìn)行光耦合隔離通信的。本實(shí)用新型的最大特點(diǎn)是采用了針對公共交換電話網(wǎng)絡(luò)線路獨(dú)創(chuàng)的一種PSTN側(cè)無需外接電源的光耦合隔離通信技術(shù)，即在掛機(jī)情況下PSTN通信模塊無需外接電源就可以實(shí)現(xiàn)PSTN的來電信息、振鈴信息等信息的采集，并通過隔離通信方式傳輸給主設(shè)備。一般情況下，采用光耦合隔離通信時，在需要實(shí)施隔離的兩端系統(tǒng)都必須外接電源供電，如圖10結(jié)構(gòu)框圖所示，在PSTN系統(tǒng)側(cè)還需要連接外部電源適配器9來為MCU以及光耦合器供電。在圖10中，其它標(biāo)記與圖1相同。然而PSTN線路電源系統(tǒng)很容易受外部電源系統(tǒng)的干擾而引入噪聲，如果外接電源的冷地與熱地之間隔離不好，嚴(yán)重情況下還會導(dǎo)致電話線路饋電短路而不能使用。因此PSTN線路系統(tǒng)中對外接的電源系統(tǒng)要求非常高，無形中增加了系統(tǒng)的技術(shù)難度和成本。 并且PSTN線路系統(tǒng)對本身的饋電漏電流要求很嚴(yán)格，根據(jù)自動電話機(jī)技術(shù)條件國標(biāo)GB/T 15279-2002的要求，終端設(shè)備在掛機(jī)狀態(tài)下的饋電漏電流不能大于25 μ A，而PSTN通信模塊在與主設(shè)備進(jìn)行通信過程中，其工作電流大于2mA，因此在掛機(jī)狀態(tài)下不能直接采用饋電來供電通信，否則容易出現(xiàn)來電掉線現(xiàn)象。針對這些問題，本實(shí)用新型采用前面所述原理， 充分利用振鈴信號產(chǎn)生的能量來為MCU和光耦器件供電，通過軟件和硬件的協(xié)調(diào)配合，在 PSTN線路系統(tǒng)端不需要外接電源就能運(yùn)用光耦合器隔離通信技術(shù)，很好地實(shí)現(xiàn)PSTN線路系統(tǒng)端與主設(shè)備之間的無源隔離通信。采用這種無需外接電源的無源隔離通信方式，明顯地增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力和隔離效果；同時也大大降低了系統(tǒng)產(chǎn)品的成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場競爭能力。本實(shí)用新型具有如下功能1)電話機(jī)的摘、掛機(jī)當(dāng)本實(shí)用新型接收到主設(shè)備送來的摘機(jī)指令后，則會把饋電環(huán)路接通，即摘機(jī)。當(dāng)本實(shí)用新型接收到主設(shè)備送來的掛機(jī)指令后，則會把饋電環(huán)路斷開，即掛機(jī)。2)手柄、免提摘機(jī)切換當(dāng)本實(shí)用新型處于手柄摘機(jī)狀態(tài)下，如檢測到手柄Η00Κ_ ON狀態(tài)前接收到主設(shè)備發(fā)來的免提摘機(jī)命令，則會變成免提通話狀態(tài)。3)撥號當(dāng)本實(shí)用新型接收到主設(shè)備送來的撥號指令和撥號內(nèi)容后，能把接收到的撥號內(nèi)容產(chǎn)生成DTMF信號送到饋電線路。4)閃斷在摘機(jī)的狀態(tài)下，當(dāng)本實(shí)用新型接收到主設(shè)備發(fā)來的閃斷指令后，能根據(jù)接收到的閃斷時間，如100ms、600ms先掛機(jī)，然后再摘機(jī)。5)重?fù)墚?dāng)本實(shí)用新型接收到主設(shè)備發(fā)來的重?fù)苤噶詈?，能把最后一次撥打的電話號碼重新?lián)艽蛞淮巍?)通話本實(shí)用新型本身具有語音環(huán)路通話功能，能夠接聽來電。7)線路靜音當(dāng)本實(shí)用新型接收到主設(shè)備發(fā)來的靜音指令后，能根據(jù)靜音的指令內(nèi)容把當(dāng)前送話阻止發(fā)送到線路，或者把當(dāng)前線路送來的語音進(jìn)行靜音不送到話筒。8) DTMF和FSK雙制式來電軟解碼當(dāng)線路上有送來電信息時，本實(shí)用新型能夠判斷接收DTMF或FSK制式來電信息，并根據(jù)不同的來電制式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息解碼，然后主動上傳給主設(shè)備。9)線路狀態(tài)檢測本實(shí)用新型能夠檢測當(dāng)前與線路的連接狀態(tài)(與饋電線路有連接或斷開)，當(dāng)線路連接狀態(tài)發(fā)生改變時，能主動把當(dāng)前的連接狀態(tài)上傳給主設(shè)備。10)鈴流檢測當(dāng)線路有來電時，本實(shí)用新型能檢測到振鈴信號，并主動把振鈴信號上傳給主設(shè)備，并等待處理主設(shè)備對本次來電的處理信息。11)線路反極信號檢測當(dāng)線路上有產(chǎn)生反極性信號時，本實(shí)用新型能檢測到并主動上傳給主設(shè)備以作出相應(yīng)的處理，比如進(jìn)入通話計(jì)時狀態(tài)或啟動計(jì)費(fèi)功能等。12)線路信號音檢測在摘機(jī)狀態(tài)下，本實(shí)用新型能檢測線路上的撥號音、回鈴音、語音、類忙音和忙音信號，并主動上傳給主設(shè)備處理。13)模擬串口通信本實(shí)用新型具有2線(RX/TX)的模擬串口通信接口，能與主設(shè)備通過串口通信實(shí)現(xiàn)各種功能。14)隔離通信本實(shí)用新型與主設(shè)備之間具有隔離通信功能，在掛機(jī)狀態(tài)下無需外接電源實(shí)現(xiàn)串口隔離通信，避免外接電源和主設(shè)備通過本實(shí)用新型對PSTN線路產(chǎn)生干擾。以下給出本實(shí)用新型的接口定義1、采用2線(RX/TX)串口通信協(xié)議，串口參數(shù)參見表1表 權(quán)利要求1.一種公共交換電話網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備無源隔離通信裝置，其特征在于設(shè)有極性轉(zhuǎn)換電路、送話/受話電路、撥號電路、信號檢測電路、振鈴電路、主控制器、隔離通信接口電路和電源電路；所述極性轉(zhuǎn)換電路、信號檢測電路和振鈴電路的輸入端外接公共交換電路網(wǎng)絡(luò)的饋電信號傳送信息協(xié)議和振鈴信號輸出端，由極性轉(zhuǎn)換電路形成的固定正極性電壓信號輸出端分別接送話/受話電路的受話信號輸入端、撥號電路的輸入端，送話/受話電路的送話輸出端、撥號電路的輸出端、信號檢測電路的輸出端、振鈴電路的振鈴電壓輸出端分別接主控制器的輸入端口，隔離通信接口電路的輸入接口與振鈴電路和主控制器連接，隔離通信接口電路的接收/發(fā)送2線模擬串口通信接口接主設(shè)備，公共交換電話網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備無源隔離通信裝置與主設(shè)備實(shí)現(xiàn)2線模擬串口通信控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種公共交換電話網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備無源隔離通信裝置，其特征在于所述極性轉(zhuǎn)換電路由整流橋堆組成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種公共交換電話網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備無源隔離通信裝置，其特征在于所述公共交換電路網(wǎng)絡(luò)的饋電信號傳送信息協(xié)議和振鈴信號為公共交換電路網(wǎng)絡(luò)的48V 饋電信號傳送信息協(xié)議和振鈴信號。
專利摘要一種公共交換電話網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備無源隔離通信裝置，涉及一種公共交換電話網(wǎng)絡(luò)。極性轉(zhuǎn)換電路、信號檢測電路和振鈴電路的輸入端外接公共交換電路網(wǎng)絡(luò)的饋電信號傳送信息協(xié)議和振鈴信號輸出端，由極性轉(zhuǎn)換電路形成的固定正極性電壓信號輸出端分別接送話/受話電路的受話信號輸入端、撥號電路的輸入端，送話/受話電路的送話輸出端、撥號電路的輸出端、信號檢測電路的輸出端、振鈴電路的振鈴電壓輸出端分別接主控制器的輸入端口，隔離通信接口電路的輸入接口與振鈴電路和主控制器連接，隔離通信接口電路的接收/發(fā)送2線模擬串口通信接口接主設(shè)備，公共交換電話網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備無源隔離通信裝置與主設(shè)備實(shí)現(xiàn)2線模擬串口通信控制。
文檔編號H04M19/00GK202334688SQ20112046986
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者李明凡, 林強(qiáng) 申請人:廈門中領(lǐng)科技有限公司