新型FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器的設計

一、 新型FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器原理與電路設計
本文介紹的電話主叫顯示器由控制模塊（68HC05單片機）、存儲器、液晶驅動器、FSK接收器、DTMF接收器、撥號電路、報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--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，是本電話主叫顯示器的核心部分。它內含Motorola的68HC05CPU，性能穩定可靠；1840字節動態RMA，可保存至少60組來電信息，如果采用動態分配方式，甚至可達到100組；內嵌FSK接收器和液晶驅動器，大大減少電路板的面積和降低成本。U2是DTMF接收器。U3是DTMF撥號芯片，用于回撥電話號碼的功能。
對于FSK信號，信號傳送在第一次振鈴和第二次振鈴之間。振鈴信號經過U5整流、分壓，在U1的RD1腳得到大于1V信號，喚醒單片機準備接收。FSK信號經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，單片機讀取解調后的數據進行處理，提取出相應的電話主叫信息，送到液晶屏顯示。
對于DTMF信號，信號傳送一般在振鈴之前，由U2接收。每得到一個DTMF號碼，U2的DV腳都會產生一個脈沖，單片機檢測到此脈沖后，通過PTVC0~PTC3腳讀取U2的Q0~ Q3腳上的數據進行處理，提取出相應的電話主叫信息。
因為FSK信號和DTMF信號傳送的時間不同，而且一臺交換機只用一個調制方式，所以在同一電話主叫顯示器中兼容兩種解調方式不會有沖突，可以做到兼容，而且由單片機自動判斷選擇。
二、 新型FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器程序框圖及工作過程
FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器的內嵌主程序流程圖如圖3.9-2（a）所示，FSK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，單片機大部分時間處于WAIT 或STOP狀態，由中斷喚醒，開始工作。
本顯示器的主要特征是采用系統控制單片機來進行FSK電話主叫信息的解碼。FSK的解碼過程主要由兩部分組成：接收和譯碼。其中接收部分較簡單，可以在中斷服務程序中完成；譯碼部分較復雜，由譯碼子程序完成。FSK信號都是在第一次振鈴中斷啟動FSK載波檢測，這樣可發降低功耗，并提高與DTMF的兼容性。當FSK接收器檢測到載波信號，并完成一個字節數據的解調，就會產生一個內部中斷，讓單片機讀取此數據。然后判斷是否已接收完成這組信息，如果完成，關閉FSK載波檢測中斷允許，退出中斷服務程序，進入FSK的譯碼子程序，否則繼續等待接收。譯碼子程序是把接收到的數據中按國標或BELL202范圍提取出有用的內容（時間、主叫號碼、主叫姓名），并保存和顯示。
DTMF的解碼過程同樣由兩部分組成：接收和譯碼。由于DTMF信號在第一次振鈴之前，接收器只能不斷地判斷是否有信息。當接收器檢測到一個DTMF信號，就會產生一個脈沖，利用此脈沖作為單片機的外部中斷信號，讓單片機讀取數據。完成一組住處的接收后，進行譯碼、保存和顯示。
數據在傳送過程中，總會有各種各樣的干擾，導致解碼過程出現錯碼和漏號，因此在數據處理方面應有較好的方案。本設計首先在時間上限制數據的接收，要求每組信息必須在4S內完成，并且每兩數之間時間間隔必須小于2S，否則按結束處理；FSK信號如果校驗字出錯，除了顯示"Error"還顯示主叫號碼"Privata""Outside"（信息不檢查校驗字），由用戶自己判斷此號碼是否有錯；如果在傳送過程突然中斷，除了顯示"Error"，還把不完整的數據也顯示出來。由于現在我國在DTMF方式上還沒有制定統一的規范，造成不同地區的交換機有不同的標準，因此本設計以瑞典標準為基礎，對不同標準的DTMF數據都能很好的處理。
解碼之后，還要進行一些判斷。如果是重要號碼，報警電路提示接聽；如果是厭惡號碼，則啟動過濾程序將它過濾掉；如果存儲器已滿，則最早一組非保護信息被清除等。
圖 3.9-2
三、 新型FSK/DTMF兼容電話主叫顯示器的功能與特點
本顯示器的主要功能和特點有：采用DRAM信息保存方式，大大降低產品成本；具有回撥功能，重要信息提示功能，厭惡信息過濾功能；針對FSK和DTMF功能不同要求，也可實現專用產品的分解生產，進一步降低產品成本；同時，采用Motorola單片機技術的內嵌軟件解碼，性能可靠，故障率低。
本設計中控制單片機選用了Motorola的MC68HC05CL16單片機，它內嵌有FSK接收器，并且解碼過程由軟件完成。些單片內嵌軟件解碼的主要特點在于不需要了解硬件結構，只要對相應的寄存器進行讀寫，就可以完成FSK解碼的整個過程，使在接收器與單片機之間的接口問題的出錯率降到最低；在編程方面，用戶可根據自己的風格編寫解碼程序，為程序的修改和標準升級提供了很大方便，同時也降低了產品成本和縮小了整機體積。
四、 結束語
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品。其留有電話機用的鍵盤接口，是多功能多品種的電話主叫顯示產品的基礎，可用于各種帶電話主叫顯示功能的電話機和相關產品。