CN1130642C - 电力系统的语音/数字信号复用器 - Google Patents

Abstract

电力系统的语音/数字信号复用器，涉及一种适用于电力系统调度及控制的卫星通信系统中的信号复用器。由普通的PC机、通信卡、网卡及特制的语音卡并经PC机总线连成一体，构成了本发明的信号复用器。本发明结构简单、价格低廉、配套灵活，并能实现人机对话、语音高压缩率、通信系统自适应控制，成为具有良好工作状态的智能型信号复用器，本发明作为一种多媒体接入设备，可广泛应用于其他通信场合的语音/数字信号复用器。

Description

电力系统的语音/数字信号复用器

本发明涉及一种适用于电力系统调度及控制的卫星通讯系统中的信号复用器，属卫星通讯、电话通讯、数字通讯和计算机技术领域。

语音/数字信号复用器，是一种多媒体接入设备，在许多通讯场合需要使用，所以目前国内的复用器多数属于通用性产品。主要是由主机箱、公用逻辑模块、语音压缩模块、数据接口模块以及多路复用模块等组成。结构复杂、价格昂贵。然而，一方面，在许多使用场合，例如电力系统只用到了其中一部分功能；二方面，现有产品在有些性能上还不尽人意，如目前语音最小压缩率为3.6kbps，占有频带比较宽无法适应卫星地面设备的TDMA工作方式的需要。

本发明的目的是推出一种适用于电力系统调度及控制的卫星通信系统中的信号复用器，进一步的目的是设计一种结构简单、价格便宜、性能优越的复用器。

为了实现上述目的，本发明是通过如下方案进行的。包括一端能对外分别提供本地或程控外线电话接口、数字信号接口、网络接口，另一端通过PC机总线(地址总线、数据总线、控制总线)接口连接在一起的语音卡、通用通讯卡、网卡，且同时插入PC机的卡槽内，与PC机及装入PC机内存中的软件统一指挥管理，构成了本发明的一种适用于电力系统的语音/数字信号复用器。

本发明的语音卡由用户接口电路、电话二/四线转换电路、忙音与铃流检测电路、语音切换电路、A/D-D/A转换电路、语音压缩与解压电路、A/D-D/A与压缩解压部分时钟、单片机(MCU)时钟、单片机(MCU)、双口RAM及总线接口组成。其中语音压缩与解压电路采用AMBE-1000实时语音压缩解压芯片。用户接口电路一端与本地电话线接口和语音切换电路双向相接，另一端与单片机双向连接；语音切换电路又与A/D-D/A转换电路、电话二/四线转换电路和单片机双向相接；A/D-D/A转换电路又与语音压缩与解压电路双向相接；A/D-D/A与压缩解压部分时钟分别与A/D-D/A转换电路和语音压缩与解压电路单向连接；单片机又与语音压缩与解压电路、双口RAM及忙音与铃流检测电路双向相接，同时与单片机时钟单向连接；程控外线电话接口分别与电话二/四线转换电路、忙音与铃流检测电路双向相接；双口RAM与单片机双向相接，同时还与PC机总线接口双向相接。

单片机的主要功能是处理电话的摘挂机、提供电话铃流、DTMF拨号及拨号音、忙音、回铃音等全部程控电话交换功能，数/模、模/数转换功能，语音压缩与解压功能，语音压缩采用AMBE-1000实时语音压缩解压芯片来实现，使压缩率提高到2.4kbps。语音卡与PC机之间的通信是通过相应的通信协议来实现。电话接通后，语音信号经模/数转换、语音压缩，把压缩后的语音数据送到PC机；同样也接受从PC机传来的压缩信号经解压、数/模转换送至电话机，完成电话的双向通话功能。

本发明的优点如下：

1.由于组成语音卡的语音压缩与解压电路的语音压缩采用了AMBE-1000实时语音压缩解压芯片，使语音压缩率从最低3.6kbps提高到2.4kbps，满足了卫星地面设备的TDMA工作方式时节省频带的要求，并且能完成电话全双工功能以及接入数据。

2.由于语音卡与PC机之间组成了相应的通信协议，所以采用本发明的信号复用器可提高整个通讯系统的自适应功能，使系统处在闭环受控状态，保证了系统中的复用器处在良好的工作状态。

3.由于本发明的信号复用器是与已经相当普及的PC机组合而成，所以不光可以利用其容量大、处理速度快、编程简单和不影响PC机的正常使用，而且可随PC机的升级而升级，达到高速计算能力，成为人机对话的智能型信号复用器。

4.本发明与现有的信号复用器相比具有极大的价格优势，由于采用了PC机替代现有信号复用器所采用的价格昂贵的主机箱、公用逻辑模块等，使本发明的信号复用器的价格仅为现有的复用器价格的1/10。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的语音卡的电路结构示意图

图3为本发明应用于卫星通信系统中的示意图

图4为使用本发明的软件流程图

结合附图对本发明作进一步的说明

首先，请参阅图1，本发明由PC机1、PC机总线接口2、语音卡3、通用通信卡4、网卡5、本地电话接口6A、程控外线电话接口6B、数字信号接口7、用户线路的网络接口8组成。通用通信卡4采用同步或异步通信卡。一端能分别提供本地电话接口6A或程控外线电话接口6B、数字信号接口7、网络接口8，另一端通过PC机总线接口2(地址总线、数据总线、控制总线)连接在一起的语音卡3、通用通讯卡4、网卡5，且将他们同时插入PC机1的卡槽内，与PC机1及装入PC机1内存中的软件统一指挥管理，构成了本发明的一种适用于电力系统的语音/数字信号复用器。

接着请参阅图2，本发明的语音卡3由用户接口电路9、电话二/四线转换电路10、忙音与铃流检测电路11、语音切换电路12、A/D-D/A转换电路13、语音压缩与解压电路14、A/D-D/A与压缩解压部分时钟15、单片机时钟16、单片机17、双口RAM18组成，其中语音压缩与解压电路14的语音压缩采用AMBE-1000实时语音压缩解压芯片，用户接口电路9一端与本地电话线接口6A和语音切换电路12双向相接，另一端与单片机17双向连接；语音切换电路12又与A/D-D/A转换电路13、电话二/四线转换电路10和单片机17双向相接；A/D-D/A转换电路13又与语音压缩与解压电路14双向相接；A/D-D/A与压缩解压部分时钟15分别与A/D-D/A转换电路13、语音压缩与解压电路14单向连接；单片机17又与语音压缩与解压电路14、双口RAM18及忙音与铃流检测电路11双向相接，同时与单片机时钟16单向连接；程控外线电话接口6B分别与电话二/四线转换电路10、忙音与铃流检测电路11双向相接；双口RAM18与单片机17双向相接，同时还与PC机总线接口2双向相接。

通过用户接口电路9中的ERICSSON的PBL387 10/1，外接到本地电话线接口6A，PBL387为用户电话提供铃流、忙音，拨号音等，同时单片机17读取两个管脚状态，识别用户电话摘机、挂机状态。PBL387还完成用户电话与语音卡语音信号的双向传输。

语音卡3中的电话二/四线转换电路10是将接由程控电话接口6B来的语音信号通过电话二/四线转换电路10中的音频变压器耦合至其内LM324差分放大后，获取标准音频。反过来，语音卡3的音频信号也通过变压器耦合到6B，这样完成了二/四线的转换。同时由于采用差分放大形式，具备消回音功能。

忙音与铃流检测电路11用来检测程控外线电话的铃流和挂机后的忙音信号。通过对外来铃流信号的整流、滤波和降压，再经过光耦检验出铃流信号的有无，送单片机17来识别。在忙音与铃流检测电路11中选用LM567检测程控外线电话的挂机信号，电位器调整振荡频率。其中LM567的8脚输出到单片机17，指示程控外线电话是否挂机。

语音切换电路12选用两片CD4052完成电话二/四线转换电路10、忙音与铃流检测电路11的双向语音切换功能。电话二/四线转换电路10、忙音与铃流检测电路11的通讯不经数字化处理。直接由语音切换电路12中的CD4052接通。电话二/四线转换电路10、忙音与铃流检测电路11与远程用户的通话须经数字化处理。由单片机17来控制它的切换。

A/D-D/A与压缩解压部分时钟15是A/D-D/A转换电路13的工作晶振，主要由TI的TCM320AC36或TCM320AC37芯片及其外围芯片构成，它可将由语音切换电路12来的语音信号转换成数字信号，完成A/D转换，通过双向相接送到语音压缩与解压电路14；同时它还可接受从语音压缩与解压电路14来的数字信号，将其转换成语音信号，完成D/A转换。采样率为8K，数字信号为64Kbp/s的PCM编码信号。

A/D-D/A与压缩解压部分时钟15也是语音压缩与解压电路14的工作晶振，主要由DVSI的AMBE-1000芯片及其外围芯片构成，与单片机17之间通过双向相接。接受从A/D-D/A转换电路13来的数字信号，根据需要选择压缩比，最低可将数字信号压缩到2.4Kbp/s，AMBE-1000每20ms形成一帧压缩数据，同时向单片机17发送中断请求信号，单片机17响应中断后，可从语音压缩与解压电路14采集压缩后的数字信号。AMBE1000同时还具有解压缩功能，收到从单片机17来的压缩数据，将其解压缩后送到A/D-D/A转换电路13，并向单片机17发出中断请求。

语音压缩与解压电路14同时还完成从A/D-D/A转换电路13来的数字信号中DTMF拨号的检测，将此信号送到单片机17；它还可产生DTMF拨号、回铃音、忙音、拨号音，通过A/D-D/A转换电路13、用户接口电路9、电话二/四线转换电路10及语音切换电路12送到6A和6B。

单片机17是51系列单片机，完成整个语音卡的工作流程控制，进行语音的处理和传输。

双口RAM18是CYPRESS的CY7C132或CY7C136，主要完成单片机17与PC机1间的数据双向传输。

最后，请参阅图3的语音/数字复用器应用于卫星通信系统中示意图，其中本发明的复用器19一端与本地电话线接口6A或程控外线电话接口6B、数路数字信号输入线接口7双向相接，另一端通过网卡接口8与卫星通信室内单元部分20双向相接，卫星通信室内单元部分20与卫星通信室外单元和天线21双向相接，卫星通信室外单元和天线21与向外辐射的电磁波22。

软件程序流程：

开始：开启电源，流程转入下一步系统初始化。

系统初始化：装载DOS操作系统，其中包括通信卡、语音卡及网卡的驱动程序，并对通信卡、语音卡也进行初始化，使其处于工作状态。完成后转入下一步的接收网口数据。

接收网口数据：从网卡接口8接收数据并分析数据类型，根据所收数据类型转入相应的语音解包、数据解包和激活维护，如收到语音数据转入语音解包；收到通信接口的数据转入数字解包；收到远程维护数据转入激活维护。

语音解包：将收到的语音数据解包后送给语音卡3，由语音卡3数/模转换后送给电话，完成后转入接收用户数据。

数据解包：将收到的通信接口的数据解包后送到通信口，完成后转入接收用户数据。

激活维护：将收到远程维护数据解包后发给硬盘，从而激活远程维护程序的响应程序，开始进行维护操作，完成后转入接收用户数据。

接收用户数据：对通讯接口、语音卡来的数据进行判断，根据数据来源转入相应的语音打包、数字打包和维护程序打包，如收到语音数据转入语音打包、收到通信接口的数据转入数字打包，收到远程维护数据转入维护程序打包。

语音打包：对从电话经语音卡模/数转换来的语音数据打包送至网卡接口8，完成后转入比较判断。

数字打包：对从通信接口来的数据打包送至网卡接口8，完成后转入比较判断。

维护程序打包：对从总线来的由维护程序中的监控程序产生的系统状态数据打包送至网卡接口8，(此步为可选步，当有维护命令来时才产生数据，从而会有子程序响应)完成后转入比较判断。

比较判断：是否退出？如不退出则转入接收网口数据，退出就转入结束。

结束：最后一步。

Claims (1)

1.电力系统的语音/数字信号复用器，包括一端能对外分别提供本地电话线接口(6A)或程控外线电话接口(6B)；数字信号接口(7)、网络接口(8)，另一端通过PC机总线接口(2)连接在一起的语音卡(3)、通用通讯卡(4)、网卡(5)，且同时插入PC机(1)的卡槽内，与PC(1)及装入PC机(1)内存中的软件统一指挥管理，其特征在于：语音卡(3)由用户接口电路(9)、电话二/四线转换电路(10)、忙音与铃流检测电路(11)、语音切换电路(12)、A/D-D/A转换电路(13)、语音压缩与解压电路(14)、A/D-D/A与压缩解压部分时钟(15)、单片机时钟(16)、单片机(17)、双口RAM(18)组成，其中语音压缩与解压电路(14)的语音压缩采用AMBE-1000实时语音压缩解压芯片，用户接口电路(9)一端与本地电话线接口(6A)和语音切换电路(12)双向相接，另一端与单片机(17)双向连接；语音切换电路(12)又与A/D-D/A转换电路(13)、电话二/四线转换电路(10)和单片机(17)双向相接；A/D-D/A转换电路(13)又与语音压缩与解压电路(14)双向相接；A/D-D/A与压缩解压部分时钟(15)分别与A/D-D/A转换电路(13)、语音压缩与解压电路(14)单向连接；单片机(17)又与语音压缩与解压电路(14)、双口RAM(18)及忙音与铃流检测电路(11)双向相接，同时与单片机时钟(16)单向连接；程控外线电话接口(6B)分别与电话二/四线转换电路(10)、忙音与铃流检测电路(11)双向相接；双口RAM(18)与单片机(17)双向相接，同时还与PC机总线接口(2)双向相接。

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