CN101115091B - 基于微型计算机音频接口的cti设备 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种基于PC机音频接口的CTI设备，涉及计算机通信技术。本发明所采用的技术方案是在微型PC机声卡的音频接口与用户电话线之间连接CTI接口盒，中央控制处理器控制PC机声卡的音频接口通过CTI接口盒直接进行语音的发送和接收，本发明针对现有技术成本高、不能在小型应用中广泛普及的缺陷，设计一种利用PC机声卡音频接口，实现电话与PC机的语音通信，满足低成本的要求。

Description

基于微型计算机音频接口的CTI设备

技术领域

本发明涉及通信技术、计算机技术。

背景技术

CTI称为计算机电话集成(Computer Telephone Integrat ion)，发展成计算机通信集成(Telecommunications Integration)，该技术在这10多年来飞速发展，通过它将计算机强大的数据库和数据处理功能与四通八达的电话通信联系起来，为社会生活中的股票电话交易、银行电话查询、各种信息服务台、以及电信和移动运营商的各种增值业务提供了技术解决方案，方便了人们的生活。

但是CTI技术一直是一种昂贵、投资巨大的技术，从最早美国Dialogic公司几万美元一块的CTI板，到后来国内公司(如北京五岳鑫信息技术有限公司、深圳市东进通讯技术股份有限公司等)几万人民币一块的CTI板，这对大型的应用是可以接受的，这些公司的CTI语音板卡也都是针对企业级的应用。但CTI技术不只是大型企业需要，随着这些年的发展，全国各种小公司、小企业数量很大，他们也同样需要CTI技术所带来的一些服务，但由于目前的CTI板卡都是基于微机PCI接口的，价格上万元。近几年随着USB技术的发展，也出现了基于USB接口的CTI盒，价格有了很大的降低，但都还在上元左右，这对众多的小公司、小企业、甚至部门级的应用都还是被昂贵的价格所阻碍。

发明内容

本发明针对现有技术成本高、不能在小型应用中广泛普及的上述缺陷，设计一种利用PC机声卡音频接口，实现电话与PC机的语音通信，满足低成本的要求，解决现有针对大型应用的类似产品处理功能多、价格昂贵的问题。针对上述问题，我们提出相应的解决方案。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，设计一种利用PC机声卡音频接口的CTI设备包括CTI接口盒和微型PC机，在CTI接口盒中集成有电话接口模块、音频接口模块和中央控制处理器CPU模块，在PC机中集成有摘挂机命令产生模块、DTMF发送模块、DTMF接收模块、用户信令接收模块，CTI接口盒的音频接口模块连接微型PC机声卡的音频接口，CTI接口盒另一侧的电话接口模块直接连接用户电话线，中央控制处理器CPU模块完成CTI设备的中央控制和处理功能，控制PC机声卡的音频接口直接进行语音的发送和接收。音频接口模块中的音频变压器在电话接口模块与声卡音频接口之间进行隔离。通过PC机完成电话摘挂机命令的产生，双音多频信号的产生、接收和发送，根据识别出的数字信号，查询存储器中与之对应的服务流程，通过PC机声卡播放需要播报的信息。

电话接口模块：完成本CTI设备与电话用户线的语音接口功能，其中的电话线路接口电路采用标准的模拟电话接口芯片TEA1062；

音频接口模块：实现本CTI设备与PC机之间的语音通信和地线隔离；

CPU模块：采用单片机作处理器，完成中央控制和处理功能，负责接收从PC机音频接口发来的摘挂机信号，并对其进行识别，然后控制电话接口模块的摘挂机动作，控制PC机声卡的音频接口直接进行语音的发送和接收；

摘挂机命令产生模块：产生两个不同频率的模拟信号，作为摘挂机命令的指示信号；1kHz信号表示摘机指示，3kHz信号表示挂机指示；

DTMF发送模块：调用存储器中存储的双音多频DTMF信号并通过CTI接口盒向用户线发送，完成电话拨号功能；

DTMF接收模块：在通话过程中，接收由用户线通过CTI接口盒发送的DTMF信号，由此判别用户的话机按键号码以识别用户的需求；

用户信令接收模块：根据电话接续过程中的几种信号音判别电话接续状态。

在电话接口模块与声卡音频接口之间采用音频变压器进行隔离，使二者的地线隔离，音频信号通过变压器耦合相连。

本发明针对小企业、甚至企业部门级的CTI应用需求，发明一种基于PC机音频接口的CTI系统。采用单路电话作为通信，利用现有PC机都具有的声卡音频接口实现电话与计算机之间的语音通信。从而使成本大大降低，大大扩展了CTI技术的应用范围。

附图说明

图1：CTI接口盒硬件模块结构示意图

图2：电话接口模块结构示意图

图3：音频接口模块中的隔离电路部分电原理结构图

图4：CPU模块工作示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作进一步说明。

如图1所示为本发明所述的CTI接口盒的主要模块结构示意图。

该系统包括CTI接口盒和微型PC机，由CTI接口盒通过其音频接口模块连接微型PC机声卡音频接口的Speaker和MIC接口，CTI接口盒另一侧的电话接口模块直接连接电话线，通过PC机声卡的音频接口直接进行语音的发送和接收，中央控制处理器CPU模块完成CTI系统的中央控制和处理功能；在PC机中集成摘挂机命令产生模块、DTMF发送模块、DTMF接收模块、用户信令接收模块，以上模块也可以加载到CTI接口盒中，通过CTI接口盒模拟实现电话的摘挂机功能、DTMF的产生、接收、识别，用户信令的产生、接收、识别等。

以下针对CTI接口盒的各个功能模块结构进行具体描述。

(1)电话接口模块由整流电路、摘挂机控制电路、电话线路接口电路三个部分组成，其结构示意框图如图2所示。用户线通过整流电路连接摘挂机电路，确保用户线用正确的电压极性给后续电路供电，摘挂机控制电路的输出连接电话线路接口电路输入端，电话线路接口电路直接输出到音频接口模块。摘挂机控制电路控制完成电话终端的摘挂机功能；电话线路接口电路可以采用标准的模拟电话接口芯片TEA1062，完成本模块与用户线的接口功能、话音自动增益调节功能、语音收发通路、DTMF发送通路功能。摘挂机控制电路中的摘挂机HKon/off信号由CPU模块控制，通过该信号控制CTI接口盒的摘机和挂机功能。

二线电话线由交换机集中供电，两根线都不能与地线相连，否则会产生地气故障，使电话接口模块不能正常工作。因此在音频接口模块中采用音频变压器进行隔离。如图3所示为音频接口模块中的隔离电路部分电原理结构图，其结构及工作过程如下所述。

(2)音频接口模块：由于用户线不能接地，否则会导致用户线故障，但PC机中声卡的音频接口与地是相通的，因此前面的电话接口模块不能直接与PC机声卡相连。所以在电话接口模块与声卡音频接口之间通过音频接口模块中的音频变压器进行隔离，使二者的地线隔离，音频信号通过变压器耦合相连，具体连接如图3所示。发话通路从PC机声卡的Speaker接口送出声音信号，经过变压器T1耦合后送入TEA1062的音频输入接口MIC端，通过电话接口模块送到用户线上；收话通路从用户线送来的声音经过电话接口模块，从TEA1062的音频输出接口输出，经过变压器T2耦合后送入PC机声卡的MIC接口，从而在PC机中收到声音信号。变压器T1连接PC机声卡的Speaker接口的一端分别串接电阻R7、R8作为限流电阻，变压器T2连接PC机声卡的MIC接口的一端分别串接电阻R5、R6作为限流电阻，变压器T2的另一端通过电容C1、C2分别耦合到TEA1062的音频输出接口的RevTone和AGND端。

(3)中央控制处理CPU模块：采用单片机作为控制处理器，完成CTI系统的中央控制和处理功能，这里主要有两大功能：1是接收从音频接口送来的摘挂机信号，经过A/D变换后对该信号进行识别，识别出摘机或者挂机指示；2是根据识别出的指示信息，对电话接口模块发出摘机或者挂机控制信号HKon/off。该模块的控制流程工作示意图如图4所示。

具体的摘挂机命令产生和识别方法如下，由于CTI接口盒采用音频连接的方式与PC机直接相连，因此可以直接用两个音频信号来表示摘机和挂机。我们可以选择不同频率的两个信号分别表示摘机指示和挂机指示(如1kHz信号表示摘机、3kHz信号表示挂机)，由摘挂机命令产生模块产生表示摘机的1kHz信号和表示挂机的3kHz信号，向CTI接口盒发送摘挂机命令，控制电话接口模块进行摘挂机操作。具体方式为：在PC机存储器中预先存入1kHz和3kHz的波形文件，当接收到摘机命令时，摘挂机命令产生模块调用存储器中存储的1kHz的波形文件送入PC机的声卡，从PC机声卡的Speaker口输出，发送到CTI接口盒的音频接口模块；当接收到挂机命令时，摘挂机命令产生模块调用存储器中存储的3kHz波形文件送入PC机的声卡，从PC机声卡的Speaker口输出，发送到CTI接口盒的音频接口模块。

中央控制处理器可选用Mege16L，它是内置16K的程序存储器，内置A/D电路，其采用率达到15KSPS，也可选择其他具有相似功能的处理器。摘挂机命令产生模块通过PC机声卡、音频接口模块送来的摘机或者挂机频率信号，送入到中央控制处理器的A/D端口，采样后转换为数字编码，与预设的门限值进行比较，然后统计超过门限值的采样点数，根据该点数的数量范围区分收到的的信号是1kHz或3kHz频率信号，从而识别出是摘机或挂机命令。若识别出是1kHz信号，则表示摘挂机命令产生模块提供的是摘机命令，由Mega16L控制HKon/off端口送出高电平，送往电话接口模块中的摘挂机控制电路，使其晶体管电路导通，从而使用户线构成回路，实现摘机功能；若识别出是3kHz信号，则表示摘挂机命令产生模块提供的是挂机命令，由Mega16L控制Hkon/off端口送出低电平，送往电话接口模块中的摘挂机控制电路，使其晶体管电路截止，从而使用户线的回路断开，实现挂机功能。

在微型PC机中还集成有DTMF发送模块、DTMF接收模块、用户信令接收模块，其具体实现方式具体描述如下，DTMF发送模块控制发送DTMF信号到音频接口模块：预先在PC机存储器中存储数字0～9、*和#号等电话机常用键盘信号的DTMF波形文件，当需要拨号时，DTMF发送模块调用存储器中相应的数字对应的DTMF波形文件，通过PC机中的声卡直接播放该号码的DTMF信号音文件，从PC机声卡的Speaker口输出，发送到CTI接口盒的音频接口模块，再发送到电话接口模块，通过电话线向交换机发出被叫电话号码的DTMF信号。当接通用户拨入的电话之后，由DTMF接收模块接收由对方话机送来的按键号码，作为功能选择之用，通过它实现CTI所需要的交互功能。

对DTMF的识别方法有硬件芯片识别法和软件识别法，这些都是十分成熟的技术。我们采用软件识别方法，具体的过程如下：对方话机送来的DTMF信号，通过CTI接口盒进入PC机的声卡，由声卡完成A/D转换，DTMF接收模块再对其进行离散傅立叶变换，将抽样的DTMF信号转换为频谱信号，求得该信号的低频值和高频值，将这两个结果与存储器中存储的标准DTMF编码表进行比较，就可以分析识别出该DTMF频率信号所代表的号码。可采用现有成熟的分析识别DTMF的数学算法和软件流程对接收到的DTMF信号进行识别。

当通过CTI接口盒向外呼叫时，需要判别电话接续过程中的拨号音、回铃音、忙音信号，以判别电话接续状态，从而做出相应的处理。拨号音、回铃音、忙音信号都是450Hz的单频信号音，只是断续比不一样，拨号音是连续音、回铃音是4S∶1S的断续比、忙音信号是0.35S∶0.35S的断续比。我们采用与前面摘挂机命令识别相同的方法进行识别。从用户线送来的拨号音、回铃音、忙音信号，通过CTI接口盒进入PC机的声卡，由声卡完成A/D转换，用户信令接收模块对上述转换的拨号音、回铃音、忙音信号进行采样后转换为数字编码，与预先设定的门限值进行比较，并计算超过门限值的采样点数，根据该点数的数量范围区分出是拨号音、回铃音或忙音信号，由此判别电话接续状态。当用户信令接收模块接收到的回铃音停止时，可判别被叫用户已经摘机。CPU模块根据DTMF接收模块识别出的用户按键号码，查询存储器中存储的与之对应的服务流程表，判断需要提供的服务和需要播报的信息，通过声卡播放PC机中存放的需要播放的催费信息、通知、广告等内容的声音文件，自动向被叫用户播放声音信息。

以下以一具体实例描述在自动催费、电话广告、自动通知等CTI业务中，利用本CTI接口盒的完整工作流程。

1.摘挂机命令产生模块调用PC机存储器中预先保存的1kHz的波形文件，通过声卡送到CTI接口盒的音频接口模块，再送到CPU模块，CPU模块判别出为1kHz信号，表示用户摘机，向HKon/off送出高电平，使电话接口模块中的摘挂机控制电路完成摘机控制；

2.摘机后，交换机从电话线送来拨号音，通过电话接口模块、音频接口模块送到PC机的声卡MIC接口，用户信令接收模块判别出该拨号音，进入准备拨号阶段；

3.DTMF发送模块根据需要拨号的电话号码，通过声卡播放对应号码的DTMF波形文件，向交换机发送DTMF信号；

4.交换机收完电话号码后，接通被叫用户，回送回铃音。回铃音通过与拨号音相同的路径进入PC机中的用户信令接收模块，识别出回铃音；

5.等到回铃音停止时，可判别被叫用户已经摘机，查询服务流程表，通过声卡播放PC机中存放的需要播放的催费信息、通知、广告等内容的声音文件，自动向被叫用户播放声音信息。

6.播放信息的过程中，被叫用户需要做出按键选择时，被叫用户通过电话机发出DTMF信号，它通过交换机和用户线送到CTI接口盒，再送到PC机中的DTMF接收模块，识别出该按键号码，CPU模块中的管理系统根据该号码，与存储器中存储的服务流程表进行比较，进入与DTMF接收模块识别出的数字相应的其他服务程序，如播放其他内容的声音文件等。

7.信息播放完毕，摘挂机命令产生模块调用PC机存储器中预先保存的频率为3kHz的波形文件，通过声卡送到CTI接口盒的音频接口模块，再送到CPU模块，CPU模块判别出3kHz信号，表示挂机，向HKon/off送出低电平，使电话接口模块中的摘挂机控制电路完成挂机控制。

本发明的基于PC机音频接口的CTI设备具有以下优点：

1.利用PC机已有的音频接口，降低计算机端的接口成本；

2.直接采用现有电话接口模块，降低通信接口成本；

3.利用软件控制产生DTMF信号和接收DTMF信号，降低整体硬件成本。

4.在模拟音频接口的基础上，采用频率方式来传递摘挂机信号，降低需要用串口或者USB接口传递摘挂机信号的硬件成本。

应用该方法设计的CTI系统，成本低廉，能完成基本的CTI功能(电话自动接续、播放PC机中的声音、DTMF交互)。用该方法设计的CTI系统能广泛运用于对成本比较敏感的小公司、小企业、部门、高校、社区等领域。

Claims (2)

1.一种基于PC机音频接口的CTI设备，包括CTI接口盒和微型PC机，其特征在于，在CTI接口盒中集成有电话接口模块、音频接口模块和中央控制处理器CPU模块，在PC机中集成有摘挂机命令产生模块、双音多频发送模块、双音多频接收模块、用户信令接收模块，摘挂机命令产生模块选择两个不同频率的音频信号分别表示摘机指示和挂机指示，产生电话摘挂机命令；双音多频发送模块调用PC机存储器中存储的电话机常用键盘信号的DTMF波形文件；微型PC机声卡的音频接口连接CTI接口盒的音频接口模块，通过PC机声卡对摘挂机命令和DTMF波形文件进行接收和发送；CTI接口盒的电话接口模块直接连接用户电话线，中央控制处理器CPU模块控制PC机声卡的音频接口直接进行语音的发送和接收，音频接口模块中的音频变压器在电话接口模块与声卡音频接口之间进行隔离。

2.根据权利要求1所述的CTI设备，其特征在于，当接收到摘机命令时，摘挂机命令产生模块将1kHz的波形文件送入PC机的声卡，从PC机声卡输出，发送到CTI接口盒的音频接口模块；当接收到挂机命令时，摘挂机命令产生模块将3kHz波形文件送入PC机的声卡，从PC机声卡输出，发送到CTI接口盒的音频接口模块。

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