CN1055599C

CN1055599C - 智能型无绳电话及其传呼系统

Info

Publication number: CN1055599C
Application number: CN97106930A
Authority: CN
Inventors: 沈连丰; 万山; 汪平; 甘露; 魏慧海; 张鸿钧
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 2000-08-16
Anticipated expiration: 2017-04-17
Also published as: CN1169084A

Abstract

智能型无绳电话及其传呼系统是一种应用于电话机少，而使用人员较多的场合的电话自动传呼系统，该系统由控制计算机、无绳用户交换机、基站、无绳手机、无线寻呼接收器、值机电话所组成，并以无绳用户交换机为中心，由外线接口电路与市网电话线相接，由内线接口电路与基站相连接，由微机接口电路与控制计算机相接，由值机电话接口电路与值机电话相接，基站与无绳手机、无线传呼接收器之间采用无线的方式通讯。

Description

智能型无绳电话及其传呼系统

本发明是一种应用于电话机少，而使用人员较多的场合的电话自动传呼系统，属于智能型无线通信的技术领域。

电话通信现在已相当普及，但诸如学生公寓、职工集体宿舍、中小型企业的车间、学校或机关的办公室等场合，打电话的问题仍未得到很好解决，这主要体现在“打进”和“找人”难的问题上。例如，在有些场合，电话铃响了，在场的每个人都有接电话的义务，而打进电话的人并非要找的是第一个接电话的人，这样就影响了别人的正常工作。在有些电话机较少的地方，接电话的人要找到被呼叫的人是比较困难的，有时要上几层楼还不一定能找到，因此这种传统的方法不仅费时费力，而且也很不方便，为了解决这一问题，人们已经想了许多办法，例如：每个房间一部电话，显然电话线路利用率太低；每人配备一个寻呼机，但个人开销太大；采用电话自动传呼系统，使用起来很不方便；使用多手机无绳电话，手机之间无法通信，且无法适应大话务量的要求；使用小范围专用无线电寻呼系统，无法实现双向的实时通信；采用无线用户环路或无绳用户交换机(CPABX)，系统比较复杂，且难以做到号码到人。

本发明的目的就是提供一种只需要较少的外线和内线，就可以直接找到所要寻找的人接电话的智能型无绳电话及其传呼系统。

本发明主要由控制计算机、无绳用户交换机、基站、无绳手机、值机电话机和无线传呼接收器组成，并以无绳用户交换机为中心，由外线接口电路与市网电话线相接，由内线接口电路与基站相连接，由微机接口电路与控制计算机相接，由值机电话接口电路与值机电话机相接，基站与无绳手机、无线传呼接收器之间采用无线方式通讯。在无绳用户交换机中，微机接口电路与地址译码器、控制器与检测器电路、时钟与时序调整电路相接，内线接口电路与交换电路相接，外线接口电路分别与交换电路、振铃检测电路、线路音检测电路、DTMF检测与发送电路相接，地址译码器、控制器与检测器电路、时钟与时序调整电路、提示音产生与接口电路、值机电话机接口电路、语音信箱接口电路、交换电路、振铃检测电路、线路音检测电路、DTMF检测与发送电路分别与总线相连接。

无线传呼接收器中，地址存贮电路的输出端与号码显示电路相接，地址存贮电路的输入端分别与自动复位电路、地址比较电路、时钟再生电路相接，时钟再生电路的输出端还与地址比较电路、自动复位电路相接。

无绳PABX(用户交换机)既要完成一般PABX的交换功能，又要完成基站控制器的功能。它由处理器单元、交换网络单元、基站接口单元和用户线接口单元等部分组成、将它们的硬件做成PC机(控制计算机)的两块插卡，分别称为交换卡和语音卡，插在PC机ISA槽或EISA槽中，前者完成交换功能并与基站接口，后者实现语音信箱的功能。利用PC机本身的资源并编制软件，由交换卡和语音卡完成系统的控制功能。本PABX可采用用户线或中继线方式与PSTN(市网电话线)连接。PC机为386以上机种。

基站、值机电话机与PABX之间采用用户线连接方式，基站和手机之间则与一般的多手机无绳电话系统相同，在本系统中，采用中国45/48MHz频段10信道无绳电话标准。而值机电话机则为系统提供了人工干预的途径，通常情况下可不使用，但在特殊情况如系统发生故障时可以起到话务员的作用。

手机除具有无绳电话的各种功能外，要求配有LED数码显示或LCD显示，可以明确显示十进制数字，该数字表示被呼的个人号码。

传呼接收器分为集体使用和个人使用两种。对于集体使用的类型，要求配有LED数码显示或LCD显示、振铃装置以及无线电接收装置等。显示器可以明确显示两位十进制数字，其中一位表示被呼的个人号码，另一位表示指定的无绳话机。振铃装置可以设置成“允许”、“中止”两种状态。在本系统中，该种传呼接收器最多可对应8个个人号码，当被呼时，其个人号码在LED数码管或LCD上闪烁，此时振铃若设置为“允许”，则同时振铃，被呼者按下“复位”键，传呼器恢复到守候状态，被呼者根据指示，到指定的无绳话机接电话；若16s无人按下“复位”键，则传呼器自动恢复到守候状态，无绳PABX转入智能服务。对于个人使用的类型，显示器仅需要显示一位数字，即指定的无绳话机。但为了便携和使用方便，本系统采用电子钟通常使用的LCD，并且比集体使用的类型增添了节电装置以延长电池的使用寿命。也就是说，该种传呼器平时就是电子钟，但有电话被叫时，它显示被叫应去接电话的无绳手机的号码，同时振铃(有别于闹钟声韵)。该传呼器可在本系统的覆盖范围内工作，即它可以被随身携带。

本发明的优点在于：

该发明较好地解决了诸如学生公寓、职工集体宿舍、工厂车间、学校或机关办公室等场合做不到人手一部电话，但均有打进、打出电话需求的矛盾，尤其是经济有效地解决了电话打进难的问题，利用PC机本身的资源和本系统的硬、软件，做到号码到人并提供若干智能服务，比起其他解决方法，不仅功能丰富，而且成本低廉，还可方便地扩充更多功能，和今后的个人通信服务(PCS)接轨。交换卡可以做成各种系列，满足各种需求。

享受本系统服务的任何人都可以分配一个“分机号码”，无论他(她)是持有无绳手机还是任何一种类型的传呼器，对外都相当于一个电话号码，PSTN分配的号码相当于总机号码，个人的电话号码为该总机号码加上自己的分机号码；若采用用户线方式入局，则本无绳PABX首先相当于一个电脑接线员，提示主叫被叫的分机号，识别后送给对应的基站完成接续。因此，本系统完全做到电话振铃到人。

所有号码的设置均在PC机内进行，计费功能也由PC机完成。

由于在无绳PABX中设置了交换卡和语音卡，系统中配置了无绳基站、无绳手机和两种类型的传呼器，通过编制软件，使该系统除具有双向呼叫、值机电话机、一机多号和友好界面外，还具有如下智能服务功能：

1.自动呼叫转移

这实际上是程控数字交换机的功能在本系统中的具体体现。

2.代发寻呼

如果被叫用户持有公众寻呼机或专用寻呼机，在被叫手机忙或被叫超时未应答时，向被叫用户发寻呼，告知主叫号码。

3.语音信箱服务

为主叫用户提供语音留言。如果被叫用户持有语音寻呼机，还可以发出语音寻呼。

4.记录来话情况

记录来话的时间、主叫用户和被叫用户的电话号码，定期打印并通知被叫用户。

图1是本发明的结构框图，其中包括控制计算机1、无绳用户交换机2、基站3、无绳手机4、无线传呼接收器5、值机电话机6。其中无绳用户交换机中还包括微机接口电路2-1、地址译码器2-2。控制器与检测器电路2-3、时钟及时序调整电路2-4、提示音产生与接口电路2-5、值机电话机接口电路2-6、语音信箱接口电路2-7、交换电路2-8、振铃检测电路2-9、线路音检测电路2-10、DTMF检测与发送电路2-11、内线接口电路2-12、外线接口电路2-13。

图2A、图2B及图3A、图3B是本发明中无绳用户交换机中交换卡部分的电原理图。

图4A、图4B、图4C是无绳用户交换机中语音卡的电原理图。

图5是无线传呼接收器电路的框图。

图6A、图6B、图6C、图6D是天线传呼接收器的电原理图。

以上各图中，具有相同引线标记的引线均接在一起，形成一个整体。

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

在本发明中无绳用户交换机的交换卡部分(这里以两根外线的情况为例说明)，硬件分为控制、执行、接口及扩充功能等部分。交换卡的信息传递基本采用总线方式。

(1)控制部分

控制部分包括地址译码器、控制器与检测器电路、时钟及时序调整电路三个电路单元，主要负责全卡各部分硬件的控制及数据传送，产生到其它电路单元的选通信号、地址、数据及控制字等，也接收并检测来自其它电路的状态字及数据。由于交换卡的工作主要受PC机控制，因此该部分在PC机的CPU和交换卡其它电路之间起到桥梁作用。

地址译码器采用可预置地址译码电路，用74LS688数据比较器(IC18)对ISA槽上A5～A9进行译码，当这5位为11000时发出插卡选通信号BOARD#，因此有效地址是从0300H到031FH，地址预置是通过DIP开关选择的。地址译码主要是一些与非门电路(IC40、IC41、IC42)和地址译码器(IC18，即一片74LS138)。地址译码中，IOR#、IOW#、AEN信号均参与译码以提高译码可靠性。地址选通信号均需通过逻辑调整后再去各芯片。

控制器与检测器电路单元包括三个锁存器其中控制字寄存器IC13和IC14用来锁存来自PC机的控制字，采用74LS373实现，各输入端意义如下：

RING1、RING2：外线1和外线2的铃流监视输出，为高时表示外线有铃流；

TONE1、TONE2：外线1和外线2的话务音检测，为低时有效；

TXE：表示异步收发器8251(IC10)发送寄存器空；

TXR：表示异步收发器发送准备好；

SYN：表示异步收发器同步检出；

RXR：表示异步收发器接收准备好；

BAL-A、BAL-B：平衡线A、B状态检测。而IC15则用来锁存来自缓冲外围模块的公众状态信息，用74LS374实现，其各输出端意义如下：

HOOK1、HOOK2：外线1和外线2的摘/挂机控制；

CRES：异步通信收发器RESET；

DTMF1、DTMF2：外线1和外线2的DTMF输出控制；

SER2：用于系统自检或功能扩展。

时钟及时序调整电路单元的电路用两片8254芯片(IC11和IC12)实现，分别用作总线定时器和通信用定时器。总线定时器中通道0工作于单稳态方式，用于对低速器件产生总线插入周期(大于200ns)；通道1和通道2工作于引脚触发计数模式，用于两根外线的450Hz话务音检测。通信定时器通道0工作于单稳状态，用来产生几个网络芯片CD22100(低速器件)的地址有效使能信号，增加CD22100的工作可靠程度；通道1、2均工作于频率产生电路，用作分频器，分别产生100Hz的中断信号(供系统10ms任务终端中断使用)和通信收发器8251的时钟信号。

(2)执行部分

执行部分包括交换电路、振铃检测电路、线路音检测电路、DTMF检测与发送电路、提示音产生与接口电路等单元。

a.交换电路

基于交换网络结构与工作方式的不同，通常将交换网络分为空分接续网络(或称空间接线器、S接线器)、时分接续网络(或称时间接线器、T接线器)与时分、空分组合接续网络等形式。目前小容量的模拟程控交换机均采用空分接续网络；小容量的数字程控交换机采用时分接续网络；中、大容量的数字程控交换机几乎全部采用时分或时分、空分组合的接续网络。由于本系统是针对小容量情况，故采用空分交换方式。

以下以两条外线、两个基站和一个值机电话的交换网络为例进行说明。由于本系统包括两条外线、两个基站和一个值机电话，因此采用3片CD22100模拟开关阵列用空分交换方式实现。CD22100为小规模交换机专用芯片，它是一种具有控制存储功能的CMOS矩阵开关电路，由4-16线译码器、16个控制锁存器和4×4矩阵双向开关等电路组成，其交叉点接通电阻、隔离度、线间电容等指标均能符合PSTN的入网要求。CD22100的数据输入/输出受地址线(A0-A3)、选通端(ST)和数据输入端(DI)控制，其中ST由控制部分的地址译码器给出；A0-A3输入的地址码经4-16线译码，选择16个矩阵开关(分布在4行与4列的交叉点上，行号和列号分别由C1-C4和R1-R4给出)；DI用以控制开关状态，(若DI为1，则开关导通；若DI为0，则开关截止)。

内线、外线都采用双平衡线传输方式，在图3中，IC1、IC3、IC2分别是A交换网络、B交换网络和业务接入网络，其中OUTLN1A/B、OUTLN2A/B、INLN1A/B和INLN2A/B分别为两根外线和两个基站的A、B平衡线；OP-PHONE连接值机电话；BAL-A、BAL-B为平衡线监视端；而SER1、SER2则分别连接提示音产生电路及控制单元。

由图3可见，任何一条线路可以和另几条线路同时相连，这为多方电话提供可能。

CD22100比较适合小容量情况，对于系列中较大的容量，交换网络拟采用规模大一些的模拟开关矩阵芯片(如MT8808)，但原理完全相同。

b.铃振检测电路

图3下半部分所示为振铃检测单元，主要由光耦4N25实现。这部分电路比较成熟，不再赘述。

c.线路音检测电路

IC11的通道1、2分别对450Hz线路音进行计数，根据计数数值可判定线路音种类。

d.DTMF检测与发送电路

DTMF检测与发送主要用两片MT8888芯片(IC6、IC7)来完成。MT8888为加拿大MITEL公司产的集成度高、功耗低、功能强的专用集成电路，可以接收DTMF信号并将其转换成四位二进制代码；也可以发送DTMF信号；发送时可以选择采用突发方式或连续方式。欲接收DTMF拨号时，将有关的控制字写入控制寄存器，并使MT8888工作于中断方式，可从D0-D3读取译码输出，也可以读取状态寄存器而得到有关信息；欲发送DTMF拨号时，同样将有关的控制字写入控制寄存器，但使其工作在突发模式，一般每一拨号的突发时间为51±1ms。

e.提示音产生与接口电路

IC8和MUSIC1构成提示音产生与接口单元。

(3)接口部分

接口部分包括内线接口电路、外线接口电路、微机接口电路以及与语音卡的接口等，主要是一些电平转换及缓冲电路。

对内线使用平衡双线接口，并配有通讯用RS422电平转换接口(使用一片MAX483E，即IC23来实现)，完成RS422电平到TTL电平的转换。平衡线输出经业务接入网络与各基站相连。各基站也使用MAX483E完成RS422电平到TTL电平的转换。

外线接口电路是一个标准的电话终端接口，由B1及T1完成外线的极性转换与隔离。

微机接口电路单元使用一片74LS245(IC16)作为ISA槽与插卡各种芯片之间的缓冲器。

IC12的引脚12、13是语音信箱接口，分别用于送入或放出语音。

(4)扩充功能部分

扩充功能部分主要完成无线电传呼信号的发送，这部分主要由软件完成，具体是由无绳PABX的基站控制器的软件控制下向基站发送传呼信息，码流在基站调制到射频频段后发射。

2.语音卡的硬件

语音卡的电路，它以编/译码器为核心，由编/译码器单元、时钟单元、地址译码单元和ISA接口单元组成。

编/译码器单元以MC145540(IC216)为编/译码器，它是专门为电话的录/放音而设计的芯片，既可以实现64kbit/s的PCM编/译码，也可以实现16、24和32kbit/s的ADPCM编/译码，其速率用由时钟BCLKT/BCLKR来衡量的FST/FSR的高电平的长度来决定。芯片内部有串行控制口(SCP)，通过串行口可以对芯片内部的寄存器写入控制字，进行参数设置；也可以从中串行地读取寄存器的状态信息。录音时，语音从拾音器录入，进行ADPCM编码后，在BCLKT时钟控制下，将编码后的数字串行地从DT端输出；需要放音时，可将编码后的码字在时钟BCLKR的控制下，串行地从DR端输入，通过译码后从扬声器放出。

时钟单元(主要由IC1、IC2、IC6、IC8、IC9和IC10组成)用来产生MC145540所需要的各个时钟信号。采用20.48MHz的晶振回路，产生所需的信号处理时钟SPC；将20.48MHz的时钟信号经过160分频，产生128kHz的时钟作为BCLKT和BCLKR；再经过8分频和16分频，分别产生16kHz和8kHz的方波，两者相与后就可得到一个周期为8kHz、其中高电平长度为4个128kHz方波周期长的信号，作为FST和FSR，从而使得MC145540工作于32kbit/s的ADPCM编/译码方式。

地址译码单元产生各芯片的选通地址，主要是一些地址译码器和逻辑门电路。

ISA接口单元主要是完成语音信箱和微机之间的接口。使用一片74LS245(IC2020)作为ISA槽与语音信箱部分之间的缓冲器。录音时，从MC145540的DT端输出的串行编码流先经过两片级联的串/并转换器74LS164(IC2014、IC2015)送入PC机，存入内存缓存区；放音时，ADPCM码字从PC机缓存区送出，经过两片并/串转换器74LS165(IC2018、IC2019)，变为串行码流后经MC145540的DR端串行地送入MC145540译码，译码后的语音可通过接在MC145540的PO+和PO-两端之间的扬声器放出。

3.个人使用型传呼器

个人使用型传呼器主要由射频和数字两部分电路组成，另外还有LED数码显示或LCD显示。其中射频部分电路包括接收天线、高频放大器、混频器、中频放大器、FSK解调器等。该部分电路比较成熟，这里就不再赘述了。数字部分电路包括时钟和同步部分、移位锁存显示部分、比较部分、自动定时复位和手动复位部分、与射频部分接口以及振铃装置等。

本地时钟由晶体振荡电路IC304A(74HC04)和X1(32.768kHz晶体)等产生，经IC311(锁相环74LS297)得到码元同步信号，然后经过两级79LS393(IC310)分频得到送给各部分电路的时钟信号。由时钟部分提供的512Hz时钟频率CLK/64送给两个8位移位寄存器74LS164(IC305、IC308)，将解调器输出(经射频接口J1)的串行数据CODE变成并行数据，送给比较部分。由拨码开关(SWITCH1、SWITCH2)方式设置或用FPGA方式写入的12位本地比较码和移位寄存器的16位中除被叫无绳手机代码的4位外的12位(D1-D12)一齐加于12位比较器IC301、IC301(74LS688)的两比较口。如果相等，则表明现在有对该传呼器的呼叫，于是将一个低脉冲“确认”信号IDENTITY分别送给锁存器74LS374(IC306)及自动定时复位部分。锁存器得到此信号后，立即锁存4位无绳手机代码，同时译码-驱动器74LS48(IC307)驱动LED显示出无绳手机代码，振铃控制单元控制振铃装置开始振铃。自动定时复位部分(如图6右下部分所示)的时钟信号CLK/64和CLK/256也由时钟部分给出，它以收到比较器的“确认”脉冲信号IDENTITY为标志进行计时。若有手动复位信号RST或计时满16s后给出复位信号RESET，复位寄存器、比较器、锁存器等电路单元，同时复位定时单元。

4.集体使用型传呼器

集体使用型传呼器与个人使用型传呼器电路结构大体相同，主要的区别在于集体使用型传呼器还需要显示被叫的个人号码。在本系统则设定本地比较码为9位，同样由拨码开关方式设置。解调器的输出信号CODE经过串/并转换后与该9位本地比较码进行比较，如果确认是对本传呼器的呼叫，锁存器锁存3位被叫无绳手机的代码和4位个人代码，经译码后由驱动器驱动两个LED或LCD显示出无绳手机代码和个人号码，振铃装置开始振铃。其余部分与个人使用型传呼器相同。

控制计算机采用386计算机，将交换卡和语音卡插在计算机的ISA或EISA槽中，同时与基站相连通。这样，当外线电话一打进来，打进者只要再继续拨无绳手机或无线寻呼接收机的分机号，被叫者的无绳手机或无线寻呼接收机就会提示被叫者接电话，并可通过无绳手机直接与对方通话。

以学生公寓为例，对于十层以下、每个房间最多住十人的大楼，任何人的分机号码可以用四位数FR₁R₂P来表示，其中F为楼层号，R₁R₂为房间号，P为个人号，可以每个房间一部无绳手机，P用于区别个人、计费和其他智能服务；也可以若干个房间共用一部无绳手机，FR₁R₂相同的电话号码对应于同一个手机，而P则用于确定被叫对应于该分机用户中的哪一个。可以用不同的振铃声、指示灯或LCD等多种手段来区别或给出该分机各个号码间的不同。每个房间设置一个集体使用的传呼器。根据测试结果，对于6层楼、每层楼30个房间的学生公寓，系统配置386以上PC机一台、无绳基站2-3个即可，无绳手机及两种类型的传呼器则根据需要配置且可以灵活增、减。至于外线数，则根据需要选用，交换卡有系列配置。

再以大、中、小学校的办公室或实验室为例。这些场合多为若干个房间共用一部电话，而每个房间均有多人工作，希望接、打电话互不影响。可选用一外线的交换卡，将外线接入交换卡，配置1个无绳基站，每人配置一个个人使用类型的传呼器(象电子钟)即可实现。

Claims

1.一种智能型无绳电话及其传呼系统，由信号处理及传呼系统所组成，其特征在于该系统由控制计算机(1)、无绳用户交换机(2)、基站(3)、无绳手机(4)、无线传呼接收器(5)、值机电话机(6)组成，并以无绳用户交换机(2)为中心，由外线接口电路(2-13)与市网电话线相接，由内线接口电路(2-12)与基站(3)相连接，由微机接口电路(2-1)与控制计算机(1)相接，由值机电话机接口电路(2-6)与值机电话机(6)相接，基站(3)与无绳手机(4)、无线传呼接收器(5)之间采用无线方式通讯。

2.根据权利要求1所述的智能型无绳电话及其传呼系统，其特征在于无绳用户交换机(2)中微机接口电路(2-1)与地址译码器(2-2)、控制器与检测器电路(2-3)、时钟与时序调整电路(2-4)相接，内线接口电路(2-12)与交换电路(2-8)相接，外线接口电路(2-13)分别与交换电路(2-8)、振铃检测电路(2-9)、线路音检测电路(2-10)、DTMF检测与发送电路(2-11)相接，地址译码器(2-2)、控制器与检测器电路(2-3)、时钟与时序调整电路(2-4)、提示音产生与接口电路(2-5)、值机电话接口电路(2-6)、语音信箱接口电路(2-7)、交换电路(2-8)、振铃检测电路(2-9)、线路音检测电路(2-10)、DTMF检测与发送电路(2-11)分别与总线相连接。

3.根据权利要求1或2所述的智能型无绳电话及其传呼系统，其特征在于无线传呼接收器(5)中，地址存贮电路(5-2)的输出端与号码显示电路(5-1)相接，地址存贮电路(5-2)的输入端分别与自动复位电路(5-3)、地址比较电路(5-4)、时钟再生电路(5-5)相接，时钟再生电路(5-5)的输出端还与地址比较电路(5-4)、自动复位电路(5-3)相接。