CN105516516A - 一种通信话机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信话机，通信话机分别与话机手柄和局端检测设备连接，通信话机包括：话机手柄状态查询模块、话机状态监测模块和状态数据上报模块。通过设置话机手柄状态查询模块、话机状态监测模块和状态数据上报模块，能够利用话机对话机手柄进行检测，获取手柄状态数据，并根据局端检测设备指令针对话机自身状态进行检测，并发送到局端检测设备，从而快速高效全面的获取话机状态信息，方便设备的维护与监控。

Description

一种通信话机

技术领域

本发明涉及通信设备制造技术领域，特别是指一种通信话机。

背景技术

近年来，微电子、存储、无线传输和电池技术发展迅猛，固定电话保密能力差的弱点被逐渐放大，话机末端被非法并机、掉包和拆解等问题一直困扰着军用自动电话网用户，尤其是首长机关、作战指挥以及要害部门内的重要用户。面对日新月异的窃听设备和窃听手段，固定电话的用户防不胜防，稍有不慎就会导致失泄密问题的发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种通信话机，能够有效对话机状态进行监测，提高话机的安全性。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种通信话机，所述通信话机分别与话机手柄和局端检测设备连接，所述通信话机包括：

话机手柄状态查询模块，用于向话机手柄发送话机手柄状态查询指令，接收话机手柄发送的话机手柄状态数据；

话机状态监测模块，用于获取并监测话机状态，所述话机状态包括话机摘机状态、话机拆解状态、话机翻转状态、话机电源状态、手柄断线状态、手柄更换状态、手柄拆解状态、手柄断线状态和手柄电源状态中的至少一种；

状态数据上报模块，用于接收局端检测设备发送的话机状态查询指令，根据所述话机状态查询指令向局端检测设备发送话机状态数据。

优选的，所述话机手柄状态查询模块包括：

话机手柄状态查询单元，用于按预先设置的时间间隔向话机手柄发送话机手柄状态查询指令；

话机手柄状态数据接收单元，用于接收话机手柄发送的话机手柄状态数据，所述话机手柄状态数据包括话机手柄拆解数据和话机手柄电量数据。

优选的，所述话机手柄与话机之间采用了单线通信的方式进行数据的传输。

优选的，所述话机状态监测模块包括：

数据分析单元，用于对话机手柄发送的话机手柄状态数据进行分析，确定手柄拆解状态、手柄断线状态和手柄电源状态；

自身检测单元，用于对话机自身进行话机的摘机和挂机状态监测、通话状态监测、拆解状态监测、手柄断线监测、手柄更换监测，确定话机摘机状态、话机拆解状态、话机翻转状态、话机电源状态、手柄断线状态和手柄更换状态。

优选的，所述自身检测单元包括：

手柄断线监测子单元，用于向手柄发出断线检测指令，当手柄连续未响应次数超过预先设定的未响应阈值时，判断手柄处于断线状态。

优选的，所述自身检测单元包括：

话机翻转监测子单元，用于循环对加速度计的当前状态进行监测，当话机的翻转角度或加速度超过预先设定的翻转阈值时，判断话机处于翻转状态。

优选的，所述自身检测单元包括：

电压监测子单元，用于监测话机电池电压，当电池供电电压低于电压正常值时，生成低电压告警事件进行告警。

优选的，所述状态数据上报模块包括：

话机状态查询指令接收单元，用于接收局端检测设备发送的话机状态查询指令，对所述话机状态查询指令进行分析处理；

状态数据上报单元，用于根据所述话机状态查询指令向局端检测设备发送话机状态数据。

优选的，所述局端检测设备通过2FSK共线通讯的方式向话机发送话机状态查询指令。

优选的，所述通信话机还包括：

身份验证模块，用于向手柄发送第一身份查询指令，接收手柄发送的手柄身份验证信息；

加密传输模块，用于对话机与手柄之间传输的数据使用密钥栅栏加密法进行加密。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过设置话机手柄状态查询模块、话机状态监测模块和状态数据上报模块，能够利用话机对话机手柄进行检测，获取手柄状态数据，并根据局端检测设备指令针对话机自身状态进行检测，并发送到局端检测设备，从而快速高效全面的获取话机状态信息，方便设备的维护与监控，提高话机的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例的通信话机结构连接框图；

图2为本发明实施例的通信话机结构连接框图；

图3为本发明实施例的通信话机加速度计的电路连接图；

图4为本发明实施例的通信话机触点检测电路电路图；

图5为本发明实施例的通信话机触点检测电路电路图；

图6为本发明实施例的通信话机电源倍压电路电路图；

图7为本发明实施例的通信话机信号放大耦合电路电路图；

图8为本发明实施例的通信话机带通滤波检测电路电路图；

图9为本发明实施例的通信话机高低频信号比较电路电路图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明的实施例一种通信话机，所述通信话机分别与话机手柄和局端检测设备连接，所述通信话机包括：

话机手柄状态查询模块101，用于向话机手柄发送话机手柄状态查询指令，接收话机手柄发送的话机手柄状态数据；

话机状态监测模块102，用于获取并监测话机状态，所述话机状态包括话机摘机状态、话机拆解状态、话机翻转状态、话机电源状态、手柄断线状态、手柄更换状态、手柄拆解状态、手柄断线状态和手柄电源状态中的至少一种；

状态数据上报模块103，用于接收局端检测设备发送的话机状态查询指令，根据所述话机状态查询指令向局端检测设备发送话机状态数据。

本发明实施例的通信话机，通过设置话机手柄状态查询模块、话机状态监测模块和状态数据上报模块，能够利用话机对话机手柄进行检测，获取手柄状态数据，并根据局端检测设备指令针对话机自身状态进行检测，并发送到局端检测设备，从而快速高效全面的获取话机状态信息，方便设备的维护与监控。

优选的，所述话机手柄状态查询模块包括：

话机手柄状态查询单元，用于按预先设置的时间间隔向话机手柄发送话机手柄状态查询指令；

话机手柄状态数据接收单元，用于接收话机手柄发送的话机手柄状态数据，所述话机手柄状态数据包括话机手柄拆解数据和话机手柄电量数据。

优选的，所述话机手柄与话机之间采用了单线通信的方式进行数据的传输。

其中，手柄与话机之间采用了单线通信的方式进行数据的传输，这样可以在不改变话机原有外观和表面线路的情况下进行有效及时的数据通信。可以采用IO口高低电平产生的低电平时间来进行数据的传输。其特性是抗干扰能力强，速度快的能力，能够保证通讯的及时性与正确性。

通信以低电平时间的长短来区分“0”和“1”，同时具有一定时间长度的起始位。一个完整的字节发送应该包含获取控制权、稳定延时、起始位、数据、释放控制权五个部分。在发送一个字节数据之前，检测总线是否正在被占用，如果没有被占用，拉高电平以获取控制权。然后为了保证后续数据的稳定，给予一定时间的高电平延时，在延时后是固定时间的起始位，然后进行数据的发送，释放控制权以完成一次数据的发送。接收端以中断方式进行消息的响应，通过计数器进行计数判断低电平时间和起始位，对数据进行解析完成整个通讯过程。

具体的，话机获取手柄数据的方式可以为定时查询，每隔一段时间，话机需要向手柄通过单线通讯发送[D8]字节用于获取数据。手柄在收到[D8]字节后，依次返回UID、手柄拆解状态、电池电压状态和数据。手柄的UID是用于辨别手柄的标识号，长度为四个字节。手柄拆解状态和电池电压状态在手柄UID后进行发送。

手柄和话机需要保证在话机进行电话通话的时候停止通信，并在话机挂机后及时恢复通信。在手柄摘机后，话机会及时向手柄发送[CC]字节通知手柄停止进行通信恢复话机通话。同样，在手柄挂机后，话机会持续拉低通信线路，手柄检测到长时间的低电平后会恢复通信状态。

优选的，为了保证通信的有效进行，需要对手柄和话机的摘机状态监测进行异常处理。为了避免出现手柄和话机的不同步状态，手柄会监测话机状态，如果话机一定时间没有进行通讯，手柄认定出现异常状态，将主动切断通讯，以恢复正常通话。相反，如果话机多次请求数据后均没有响应，话机认定手柄仍处于通话状态，将会重复发送低电平信号并检测手柄是否已经恢复通信。

优选的，所述话机状态监测模块包括：

数据分析单元，用于对话机手柄发送的话机手柄状态数据进行分析，确定手柄拆解状态、手柄断线状态和手柄电源状态；

自身检测单元，用于对话机自身进行话机的摘机和挂机状态监测、通话状态监测、拆解状态监测、手柄断线监测、手柄更换监测，确定话机摘机状态、话机拆解状态、话机翻转状态、话机电源状态、手柄断线状态和手柄更换状态。

优选的，所述自身检测单元包括：

手柄断线监测子单元，用于向手柄发出断线检测指令，当手柄连续未响应次数超过预先设定的未响应阈值时，判断手柄处于断线状态。

优选的，所述自身检测单元包括：

话机翻转监测子单元，用于循环对加速度计的当前状态进行监测，当话机的翻转角度或加速度超过预先设定的翻转阈值时，判断话机处于翻转状态。

优选的，所述自身检测单元包括：

电压监测子单元，用于监测话机电池电压，当电池供电电压低于电压正常值时，生成低电压告警事件进行告警。

优选的，优选的，所述自身检测单元还包括：

告警事件生成子单元，用于根据话机状态生成相应的告警事件。

其中，话机可以根据话机状态生成相应的多个告警事件，同时对多个告警事件进行处理，同时话机会依据一定的优先级对话机的当前状态进行判断并在局端检测设备进行数据请求时返回对应的状态内容。

优选的，所述状态数据上报模块包括：

话机状态查询指令接收单元，用于接收局端检测设备发送的话机状态查询指令，对所述话机状态查询指令进行分析处理；

状态数据上报单元，用于根据所述话机状态查询指令向局端检测设备发送话机状态数据。

优选的，所述局端检测设备通过2FSK共线通讯的方式向话机发送话机状态查询指令。

其中，为方便原有线路的改造，话机与局端检测设备通信可以采用2FSK共线通讯。即原有的语音线路占有4kHz以下低频段，数字信号通讯占用高频段进行通讯。只须在线路两端改造设备即可布设完成，无需重新布线。

数字信号通讯占用75kHz和130kHz两个频点进行通讯，即发送130kHz信号表示高电平，75kHz表示低电平。由于通讯波特率仅为4800，电路有足够的带宽余量用于保证传输稳定可靠。

为了能成功发送足够强度的75kHz和130kHz两个频点的信号，采用ADM660芯片对电池电压进行了倍压，使发送电压达到7V以上，远高于线路中的干扰信号。同时使用IR4428芯片提供电流放大，能够输出高达2A的瞬时信号用于驱动分布电容较大的远距离双绞线，保证信号不发生影响解调的衰减和畸变。接收电路采用RL带通滤波器自适应解调，对于高频电流信号而非电压信号进行解调，这样可以滤除相当大一部分噪声干扰，同时对于远距离传输的微弱信号又能有足够高的灵敏度保证解调成功。

局端检测设备定时向话机发送数据请求字节，话机收到并解析数据请求字节后，应在两个字节时间内产生回应。否则局端将会抢回总线的占用权，当话机发送完一次数据后，应加一个字节的结束位以表示释放总线控制权，局端检测设备检测到话机释放总线控制权后，向总线输出高频交流信号以向话机进行供电。

局端检测设备应在通讯的间隔期内向总线上输出高频的交流信号用来对话机内部的电池进行充电，话机内部电路通过倍压整流电路、升降压DC-DC转换电路换为4.1V的电压，为其它电路供电并对电池进行充电。

优选的，所述通信话机还包括：

身份验证模块，用于向手柄发送第一身份查询指令，接收手柄发送的手柄身份验证信息；

加密传输模块，用于对话机与手柄之间传输的数据使用密钥栅栏加密法进行加密。

局端检测设备与话机之间的通信以局端为主机，为了实现给话机电池的充电功能需要在通信空闲的时间内保持局端检测设备一直发送高频信号状态，局端检测设备定时向话机发送数据请求字节，当局端检测设备需要发起通讯时，取消一直保持的高频状态，向话机发送数据请求，然后释放总线的控制权等待接收。当话机返回数据后，局端检测设备确认已经接收完毕，重新占据总线控制权，恢复向话机充电的高频状态。

话机默认处于释放总线的状态，当接收到数据请求后，需要在一定时间内产生回应，进行相应数据的回复。数据发送完成后需要添加一个字节的结束位，表示即将释放控制权。发送完成后释放控制权，进行电池的充电工作。

当局端发送数据请求字节后，话机收到并解析数据，如果没有及时产生数据的响应，局端为了保证充电的顺利进行，会抢占回总线的控制权，同时此次通讯进行记录为失败，当失败多次后会进行断线的告警。

本发明实施例的通信话机，如图2所示，所述通信话机包括话机壳体、话机单片机1、触点开关2、光敏器件3、加速度计4、通信单元5和充电电池5，所述手柄单片机1、触点开关2、光敏器件3、加速度计4、通信单元5和充电电池6设置在所述手柄壳体内，所述手柄单片机1分别与触点开关2、光敏器件3、加速度计4、通信单元5和充电电池6连接，所述通信单元5与充电电池6连接。

本发明实施例的通信话机，通过设置话机壳体、话机单片机、触点开关、光敏器件、通信单元和充电电池，能够有效检测话机拆解和翻转并与局端检测设备进行数据通信。

其中，话机的报警检测包括拆机检测和话机翻转检测，拆机检测使用光敏期间和触点同时保证，话机翻转检测通过使用加速度计来检测话机的当前姿态来判断是否出现翻转的状态或者剧烈的撞击。

优选的，所述光敏器件为光敏二极管，所述触点开关为微动开关。

加速度计使用8361三轴加速度计，当加速度计的姿态发生转变时，其三个轴的输出值会产生相应的变化。通过计算三个轴的模拟量输出值可以判断当前话机的姿态用于判断话机是否产生翻转状态。加速度计的电路连接图如图3所示。

优选的，所述触点开关通过触点检测电路与所述话机单片机连接，所述光敏器件通过光敏检测电路与所述话机单片机连接。

优选的，如图4所示，所述光敏检测电路包括光敏二极管和放大器，所述光敏二极管的正极与电源连接，所述光敏二极管的负极与放大器的正向输入端和第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端接地，所述放大器的负向输入端与1.9V电源连接，所述放大器的输出端与话机单片机连接。

其中，光敏二极管在接收到足够高的光强时器输出的电平高低会发生变化，通过与一个1.9V的电压进行比较放大，输出数字信号的高低电平供单片机进行中断的检测和处理。

优选的，如图5所示，所述触点检测电路包括：第一微动开关和第二微动开关，所述第一微动开关和第二微动开关串联，所述第一微动开关的输入端与电源连接，所述第二微动开关的输处端与话机单片机和第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地。

其中，触点检测使用微动开关，当话机被拆解时，触发微动开关改变了其状态，同样输出数字信号供单片机进行中断的检测处理。

局端检测设备与话机通信采用同一根线进行数据传输。通过对语音信号和数字数据信号采用不同频率进行调制的方法，使调制后的两路信号在频率上错开，以达到两路不同的信号同时在一个信道内传输的目的。

2FSK(FrequencyShiftKeying)为二进制数字频率调制(二进制频移键控)，用载波的频率来传送数字信息，即用所传送的数字信息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“0”对应于载频f1，而符号“1”对应于载频f2(与f1不同的另一载频)的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间的。传“0”信号时，发送频率为f1的载波；传“1”信号时，发送频率为f2的载波。可见，FSK是用不同频率的载波来传递数字消息的。

该系统的数字信号通讯占用75kHz和130kHz两个频点进行通讯，即发送130kHz信号表示高电平，75kHz表示低电平。由于通讯波特率仅为2400bps，电路有足够的带宽余量用于保证传输稳定可靠。

数据传输的过程采用UART协议，接收端通过接收电路整理后的波形可接在MCU的UART接口上，直接通过MCU的硬件功能实现接收数据。

优选的，所述通信单元包括信号发射子单元和信号接收子单元。

优选的，所述信号发射子单元包括电源倍压电路和信号放大耦合电路。

优选的，如图6和图7所示所述电源倍压电路采用ADM660芯片进行倍压升压，所述信号放大耦合电路采用IR4428S芯片进行信号放大和耦合。

其中，该设计的共线传输方式传输距离远，发射需要较高的电压，电路设计中采用电路简洁稳定的ADM660芯片做倍压升压。如下图所示，ADM660是一款电荷泵芯片，只需外接两颗10uf电容即可输出输入电压的二倍，用此芯片可以大幅节省PCB空间，便于放置到话机内部，不占空间。

倍压后的电源送给IR4428S，将单片机输出的信号进行电压和电流放大，通过电容与原有电话线耦合。如下图所示，IR4428S自带一个反相器，输入信号简单，仅用一路频率可变的PWM波信号即可完成信号发射任务。该芯片可以输出高达1.5A的电流，足以驱动线路上的重负载。在传输数据时，使用高频和低频分别代表数字电路中的0和1，便可以实现数字信号的同线模拟传输。

优选的，如图8和图9所示，所述信号接收子单元包括带通滤波检测电路和高低频信号比较电路。

优选的，所述高低频信号比较电路设置有比较器，所述比较器的正输入端与75kHz信号连接，所述比较器的负输入端与130kHz信号连接，所述比较器的正输入端与比较器的输出端连接，所述比较器的输出端与话机单片机连接。

耦合在电话线中的交流信号需要进行带通滤波检测分别得到线路中传输的高频信号和低频信号。同线通信接收电路部分收到由发送部分电路送来的高频交流电同时接入两个LC带通滤波电路进行检波，通频带分别是130K和75k，然后将检波后的信号送入比较器进行比较，则可在AD8032的输出部分得到在发送电路部分用高低频所表示数字0和1信号。

为了能成功发送足够强度的75kHz和130kHz两个频点的信号，采用ADM660芯片对电池电压进行了倍压，使发送电压达到7V以上，远高于线路中的干扰信号。同时使用IR4428芯片提供电流放大，能够输出高达1.5A的瞬时信号用于驱动分布电容较大的远距离双绞线，保证信号不发生影响解调的衰减和畸变。接收电路采用RL带通滤波器自适应解调，对于高频电流信号而非电压信号进行解调，这样可以滤除相当大一部分噪声干扰，同时对于远距离传输的微弱信号又能有足够高的灵敏度保证解调成功。

上述方案中，通过设置话机手柄状态查询模块、话机状态监测模块和状态数据上报模块，能够利用话机对话机手柄进行检测，获取手柄状态数据，并根据局端检测设备指令针对话机自身状态进行检测，并发送到局端检测设备，从而快速高效全面的获取话机状态信息，方便设备的维护与监控，提高话机的安全性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种通信话机，所述通信话机分别与话机手柄和局端检测设备连接，其特征在于，所述通信话机包括：

话机手柄状态查询模块，用于向话机手柄发送话机手柄状态查询指令，接收话机手柄发送的话机手柄状态数据；

话机状态监测模块，用于获取并监测话机状态，所述话机状态包括话机摘机状态、话机拆解状态、话机翻转状态、话机电源状态、手柄断线状态、手柄更换状态、手柄拆解状态、手柄断线状态和手柄电源状态中的至少一种；

状态数据上报模块，用于接收局端检测设备发送的话机状态查询指令，根据所述话机状态查询指令向局端检测设备发送话机状态数据。

2.根据权利要求1所述的通信话机，其特征在于，所述话机手柄状态查询模块包括：

话机手柄状态查询单元，用于按预先设置的时间间隔向话机手柄发送话机手柄状态查询指令；

话机手柄状态数据接收单元，用于接收话机手柄发送的话机手柄状态数据，所述话机手柄状态数据包括话机手柄拆解数据和话机手柄电量数据。

3.根据权利要求2所述的通信话机，其特征在于，所述话机手柄与话机之间采用了单线通信的方式进行数据的传输。

4.根据权利要求1所述的通信话机，其特征在于，所述话机状态监测模块包括：

数据分析单元，用于对话机手柄发送的话机手柄状态数据进行分析，确定手柄拆解状态、手柄断线状态和手柄电源状态；

自身检测单元，用于对话机自身进行话机的摘机和挂机状态监测、通话状态监测、拆解状态监测、手柄断线监测、手柄更换监测，确定话机摘机状态、话机拆解状态、话机翻转状态、话机电源状态、手柄断线状态和手柄更换状态。

5.根据权利要求4所述的通信话机，其特征在于，所述自身检测单元包括：

手柄断线监测子单元，用于向手柄发出断线检测指令，当手柄连续未响应次数超过预先设定的未响应阈值时，判断手柄处于断线状态。

6.根据权利要求4所述的通信话机，其特征在于，所述自身检测单元包括：

话机翻转监测子单元，用于循环对加速度计的当前状态进行监测，当话机的翻转角度或加速度超过预先设定的翻转阈值时，判断话机处于翻转状态。

7.根据权利要求4所述的通信话机，其特征在于，所述自身检测单元包括：

电压监测子单元，用于监测话机电池电压，当电池供电电压低于电压正常值时，生成低电压告警事件进行告警。

8.根据权利要求1所述的通信话机，其特征在于，所述状态数据上报模块包括：

话机状态查询指令接收单元，用于接收局端检测设备发送的话机状态查询指令，对所述话机状态查询指令进行分析处理；

状态数据上报单元，用于根据所述话机状态查询指令向局端检测设备发送话机状态数据。

9.根据权利要求8所述的通信话机，其特征在于，所述局端检测设备通过2FSK共线通讯的方式向话机发送话机状态查询指令。

10.根据权利要求1所述的通信话机，其特征在于，所述通信话机还包括：

身份验证模块，用于向手柄发送第一身份查询指令，接收手柄发送的手柄身份验证信息；

加密传输模块，用于对话机与手柄之间传输的数据使用密钥栅栏加密法进行加密。