CN2805254Y - 低功耗射频卡智能电话机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低功耗射频卡智能电话机，它主要包括主机，主机上设置的键盘按键和显示屏，与主机相连的送、受话器手柄，其特征在于：主机上设有射频卡读写器和接触式IC卡读写卡器，射频卡读写器和接触式IC卡读写卡器通过电路与主机内完成射频信号的发射和接收、编解码、信息加密等功能的射频卡电路连接；主机内设有完成语音放大的语音电路板；主机内设有对整个话机的工作进行编程控制主控逻辑板；键盘按键与主机内的完成键盘按键开关量的接收的键盘电路连接；主机内设有把发送和接收射频信号信息的射频天线。优点如下：功耗低，用普通电话线路供电，不用外接电源；应用泛围广，节省费用，兼容性及安全性好，智能化。

Description

低功耗射频卡智能电话机

一、技术领域：本实用新型涉及一种电话机，特别是涉及一种不需外接电源，只靠电话线供电的低功耗射频卡的智能电话机。

二、背景技术：现有的电话机包括普通电话机、IC卡电话机或智能电话机等都直接采用与之相连的电话线作为电源供电，而将射频卡与电话机结合的射频卡电话机市面上却未见销售，主要因为射频卡终端需要较大的工作电流，导致目前的射频卡终端都是使用外接220V电源来维持正常工作。而普通电话线的电压、电流都很小，达不到普通射频卡终端的供电要求，这也是市面未见射频卡电话机的主要原因，并且采用射频卡方式后，在正常读写卡的状态下，由于要保证有效的刷卡距离，使得读写卡器的射频单元的工作电流达到250mA以上，而普通电话线路能提供的电流低至18mA，而要大规模推广使用射频卡电话机，必须要达到无源使用的条件，也就是话机在没有安装电池或其他电源辅助的情况下，依靠电话线提供的电源，能正常使用；不仅如此，整个低功耗电路的设计必须要考虑低成本，由于这两个条件的存在，使得话机的低功耗设计变得非常重要和困难。而射频卡广泛地应用于各种行业，所以将射频卡与电话机有很大市场需求，所以，制造出带有射频功能的低功耗智能电话机，是个亟待解决的问题。

三、发明内容：

1、发明目的：本实用新型提供一种低功耗射频卡智能电话机，其目的在于解决传统射频卡终端工作时电流较大，需外接电源，无法与传统的只靠电话线供电的智能电话机相结合，市场上无低功耗的射频卡智能电话机，影响了射频技术更广泛应用的问题。

2、技术方案：本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种低功耗射频卡智能电话机，它主要包括主机，主机上设置的键盘按键和LCD显示屏，与主机相连的送、受话器手柄，其特征在于：主机上设有射频卡读写器和接触式IC卡读写卡器，射频卡读写器和接触式IC卡读写卡器通过电路与主机内完成射频信号的发射和接收、编解码、信息加密等功能的射频卡电路连接；主机内设有完成语音放大的语音电路板；主机内设有对整个话机的工作进行编程控制主控逻辑板；键盘按键与主机内的完成键盘按键开关量的接收的键盘控制电路连接；主机内设有把射频信号发送到IC卡或接收IC卡的信息、并把能量发送到IC卡中的射频天线。

语音电路板上设有手柄语音电路和免提语音电路，它与主控逻辑板上的主控逻辑电路连接；键盘电路板上设有键盘控制电路，其与主控逻辑电路连接；射频卡电路板上设有低功耗射频电路，其与主控逻辑电路连接；射频天线与低功耗射频电路发射端连接；射频卡读写器、接触IC卡读写器、LCD显示屏、振铃电路均与主控逻辑电路连接；低功耗电源电路模块与主控逻辑电路和射频卡读写器连接，其将引入的普通电话线的电源变换后为整个电路提供电源。

电路部分主要包括电源电路、语音电路、逻辑控制电路三大部分，电源电路部分采用型号为MC34063的U3作为电源DC-DC电源的变换芯片；U3的1、8、7脚通过电阻R41接到6脚上；U3的6脚与电阻R44和电容C24的一端连接；电阻R44的另一端与电容C28、C6和稳压二极管D15、D11的正极端连接；电容C28、C6的另一端和稳压二极管D15、D11的负极端接地；稳压二极管D11的正极端同时与三极管Q8、Q6的集电极连接；三极管Q8的发射极与集电极之间连接有电阻Rzl，Q8的基极与Q6的发射极连接，Q8的基极与它的发射极间连接有电阻R10，Q8的发射极与端子AA连接；Q6的基极与Q8的发射极之间连接有电阻R9；R4一端与R9和Q6基极连接端连接，另一端与三极管Q3的集电极相连；Q3的基极与电阻R36、R37及二极管D14的正极相连，Q3基极通过R11与REIDTX-POWER端子连接，Q3的发射极接地；电阻R36的另一端与D11的正极相连；D14的负极与电源端子VDD相连；R37的另一端接地；三极管Q11的基极通过电阻R24与REIDTX-POWER端子连接，Q11的集电极通过电阻R23与XDP连接，Q11的发射极接地；U3的2脚与D23的负极连接，D23的正极通过电感L4接地；U3的3脚与电阻R45一端连接；R45的另一端与U3的2脚相连，同时它与二极管D23的负极和电感L3的一端相连；电感L3的另一端分别与电阻R43一端、电容C27、C27a的一端及二极管D17的正极及5V接线端子相连；电阻R43的另一端与U3的5脚相连；D17的负极与VDD端子相连；C27、C27a的另一端接地；D23的正极通过L4接地；U3的5脚与电阻R42、电容C26的一端相连；电阻R42、电容C26与U3的4脚连接后接地。

3、优点及效果：通过本实用新型技术方案的实施，能够很好地解决传统射频卡终端工作时电流较大，需外接电源，无法与传统的只靠电话线供电的智能电话机相结合，市场上无低功耗的射频卡智能电话机，影响了射频技术更广泛应用的问题。本实用新型优点如下：

1、功耗低，能适应18mA-80mA的电话线路电流，能适应各种制式的内部交换机的摘、挂机电压，在原有正常电话线路的条件下，不使用外部电源，能实现基本的拨号、读卡，包括非接触卡、通话、来电显示等基本功能；使普及实用性大大提高。

2、应用泛围广，节省费用，如在校园内应用后配合交换系统形成校园一卡通智能电话系统，学生可以使用同一张校园卡来吃饭、控水、电话等；如与行业应用系统结合，可构成行业性的专业智能电话系统，在企业内部形成一个虚拟的内部电话网，在业务上，能随时查看话单，自定义话费查询条件；在交换上，企业内甚至是跨地区的集团各单位内部，相互之间的通话都属于是内部电话。

3、兼容性及安全性好，与符合国际标准的接触式与非接触式IC卡相兼容，兼容使用4442卡、非接触读些卡、非接触ID卡，设有IC卡防误写入，防冲击等安全措施，IC卡代拨号功能，既能使用读写式射频卡、又能兼容使用只读式射频卡、还能兼容使用接触式IC卡，对于密码卡，用户只需输入对方电话号码；对于ID卡，手动输入密码；IC卡的卡号为8-16位，密码为4-6位，16进制，非定长；开放或禁止外单位卡：本实用新型可以根据卡内的接入号，判断是否是本单位的卡，如果不是，话机可以根据设置，允许或禁止使用，保证了安全性。

4、本实用新型号盘特性、电声传输特性指标符合《GB/T15279-2002》的相关要求；并且其智能性非常方便人们的使用；如DTMF/FSK双制式接收、显示主叫电话号码，50组以上来电号码存储回拨，可通过设置屏蔽或启用来电号码显示及存储；50组打出电话号码及查询号码回拔，可通过设置屏蔽或启用来电号码显示及存储；双音频拨号方式；电子台历，万年历显示月、日、星期、时、分等。

四、附图说明：附图1为本实用新型主要外观结构示意图；

              附图2为本实用新型电路模块图；

              附图3为本实用新型电源电路图；

              附图4为本实用新型语音电路图；

              附图5为本实用新型逻辑控制电路图。

五、具体实施方式：本实用新型是用以下技术文案实现的：

如附图1所示，本实用新型低功耗射频卡智能电话机，它主要包括主机1，主机1上设置的键盘按键5和LCD显示屏2，与主机相连的送、受话器手柄7，主机1上设有射频卡读写器3和接触式IC卡读写卡器4，射频卡读写器3和接触式IC卡读写卡器4通过电路与主机1内完成射频信号的发射和接收、编解码、信息加密等功能的射频卡电路连接，射频电路设在主机内的射频电路板上；主机1内设有完成语音放大的语音电路板，语音电路板上设有手柄语音电路和免提语音电路；如附图2所示，它与主控逻辑板上的主控逻辑电路连接；主机1内设有对整个话机的工作进行编程控制主控逻辑板8；键盘按键5与主机1内的完成键盘按键开关量的接收的键盘控制电路连接，键盘控制电路设在主机内的键盘电路板上，键盘控制电路与主控逻辑电路连接；主机1内设有把射频信号发送到IC卡或接收IC卡的信息、并把能量发送到IC卡中的射频天线6，射频天线与低功耗射频电路发射端连接，低功耗射频电路设在射频卡电路板上，其与主控逻辑电路连接；低功耗电源模块与主控逻辑电路和射频卡读写器3连接；电路部分主要包括电源电路、语音电路、逻辑控制电路三大部分，如附图3所示，电源电路部分采用型号为MC34063的U3作为电源DC-DC电源的变换芯片；U3的1、8、7脚通过电阻R41接到6脚上；U3的6脚与电阻R44和电容C24的一端连接；电阻R44的另一端与电容C28、C6和稳压二极管D15、D11的正极端连接；电容C28、C6的另一端和稳压二极管D15、D11的负极端接地；稳压二极管D11的正极端同时与三极管Q8、Q6的集电极连接；三极管Q8的发射极与集电极之间连接有电阻Rz1，Q8的基极与Q6的发射极连接，Q8的基极与它的发射极间连接有电阻R10，Q8的发射极与端子AA连接；Q6的基极与Q8的发射极之间连接有电阻R9；R4一端与R9和Q6基极连接端连接，另一端与三极管Q3的集电极相连；Q3的基极与电阻R36、R37及二极管D14的正极相连，Q3基极通过R11与REIDTX-POWER端子连接，Q3的发射极接地；电阻R36的另一端与D11的正极相连；D14的负极与电源端子VDD相连；R37的另一端接地；三极管Q11的基极通过电阻R24与REIDTX-POWER端子连接，Q11的集电极通过电阻R23与XDP连接，Q11的发射极接地；U3的2脚与D23的负极连接，D23的正极通过电感L4接地；U3的3脚与电阻R45一端连接；R45的另一端与U3的2脚相连，同时它与二极管D23的负极和电感L3的一端相连；电感L3的另一端分别与电阻R43一端、电容C27、C27a的一端及二极管D17的正极及5V接线端子相连；电阻R43的另一端与U3的5脚相连；D17的负极与VDD端子相连；C27、C27a的另一端接地；D23的正极通过L4接地；U3的5脚与电阻R42、电容C26的一端相连；电阻R42、电容C26与U3的4脚连接后接地；电源电路工作原理如下：电源电路的电压输入幅度由D11稳压二极管确定；在不影响线路特性的前提下，通过提高D11的稳压值为12V～15V，也就是提高MC34063的输入电压，增加DC-DC输入输出的电压差，以便在线路电流较小的情况下，仍得到较大的输出电流；在MC34063的前级使用一个4700uF的储能电容C6；DP信号控制电话线路的切换，由开关管Q6、Q8组成的电源组合开关，和由Q3、Q4组成的语音组合开关构成切换电路；在挂机状态下，Q6、Q8组合开关处于关闭状态，Q3、Q4受DP控制，也处于关闭状态；在主动摘机瞬间，Q6、Q8处于导通状态，Q3、Q4处于关闭状态，话机线路的能量直接提供给DC-DC电源电路，在短时间内就能得到刷卡所需要的电压和电流。在刷卡后，或不刷卡，但输入的电话号码是免费号码，Q3、Q4开关快速导通，Q6、Q8截止，CPU控制逻辑立即把电话线路转接到语音电路中，以便完成拨号、通话等工作；来电话时，Q3、Q4，Q6、Q8均处于截止状态，电话通路处于振铃状态，直到用户摘机接听电话。在摘机时，Q6、Q8处于导通状态，用户正常接听电话。但是，为了缩短电容电压的爬升时间，缩短摘机等待时间，在挂机状态下，通过电阻，从线路上抽取100uA的电流，用于保持电容的电量；在刷卡成功后，CPU控制逻辑立即把电话线路转接到语音电路中，以便完成拨号、通话等工作；在刷卡成功后，由于各种原因，致使电话失败，需要重新呼叫时，电阻R23是为了保证不至于因大电容C8在摘机状态下的自放电等原因，电压偏低而导致等待时间过长。

如附图4所示，语音电路中Q2、Q3、Q4组成摘机开关电路，键盘模拟音通过R42输入，MIC1、MIC2及周边电路组成送话电路，SPK、SPK+及周边电路组成受话电路；铃音电路由2411作为电路核心芯片，C1、C2是隔直电容，T1音频线圈完成音频阻抗匹配，外接喇叭。

如附图5所示，CPU逻辑控制及数据存储电路采用EM78P803/6作为中央逻辑控制器，完成DTMF的编解码、显示屏信号驱动、键盘信号识别、逻辑开关量的识别、逻辑控制信号的产生等控制工作；以24C64芯片为核心构成数据存储电路，采用IIC串行总线与CPU进行数据交换，完成主叫或被叫电话号码的存储、话机各种控制参数和状态参数的存储；射频接口与读卡电路采用PHILIPS公司的集成电路MF1作为射频信号的转换及信号的编、解码，采用STC89C52RC低功耗CPU作为射频电路的控制及加、解密等工作，射频电路与CPU逻辑控制电路之间采用串行数据接口，通过调用函数包，完成数据的交换、逻辑状态的读取、发出控制命令等。

本实用新型经过多项技术措施，降低功耗，提高能源的利用效率，实现仅依靠18mA的电话线电流，就能维持整个射频卡电话机的正常使用。

采用射频卡方式后，在正常读写卡的状态下，由于要保证有效的刷卡距离，使得读写卡器的射频单元的工作电流达到250mA以上，而普通电话线路能提供的电流低至18mA，而要大规模推广使用射频卡电话机，必须要达到无源使用的条件，也就是话机在没有安装电池或其他电源辅助的情况下，依靠电话线提供的电源，能正常使用；不仅如此，整个低功耗电路的设计必须要考虑低成本，采用整个低功设计后，话机的成本增加值不能太大，把射频卡技术应用到电话机中，从功能上考虑，是容易实现的，主要的问题是，如何在普通电话线供电的条件下，话机也能正常使用，以及如何让话机兼容不同的软件流程的电话系统平台。

电话机能否实现低功耗使用，是关系到射频卡电话机能否得到推广使用的关键性问题之一，射频卡读卡器的正常工作电流达到250M/5V以上，目前射频卡终端的电源供应都是依靠外部220V电源，而射频卡电话机除了电话线，是不能接入其他电源线的，为了解决射频卡电话机的电源问题，本实用新型从降低电话机的功耗和提供电源的利用效率入手，通过选用低功耗的处埋器、DC-DC电源变换、提高DC电源前级的电压并解决好电话机的阻抗匹配、电源预充电和智能切换开关、卡等待时CPU进入休眠等措施，来实现射频卡电话的低功耗目标，也就是仅依靠电话线路18mA的供电，也能保证射频卡电话机的正常工作。

为了保证本实用新型兼容各种电话系统，本实用新型对话机软、硬件作了许多兼容性的设计，主要是在交互流程上，根据目前使用中的各种平台的交互流程特性，在射频卡话机的交互流程中作了灵活的可选参数，通过修改相应的参数，就能适应不同的平台。

本实用新型符合的质量标准类型、质量标准名称如下：

YDN 109-1998 IC卡公用付费电话总技术要求；GB/T 15279-2002自动电话机技术条件；ISO/IEC 7816-2 1988识别卡，带触点的集成电路卡，触点的位置和尺寸；

2、行业应用智能电话系统采用标准：

采用国际标准。

3、非接触式IC卡采用标准：

ISO14443读写卡国际标准和ISO117841785只读卡国际标准。

本实用新型电话机在设计上用低功耗的MPU，降低射频卡电话机功耗以适应普通电话线路的供电需要，并兼容接触式与非接触式IC卡。具体指标如下：

1、盘特性、电声传输特性指标符合《GB/T15279-2002》的相关要求。

2、DTMF/FSK双制式接收、显示主叫电话号码。

3、50组以上来电号码存储回拨，可通过设置屏蔽或启用来电号码显示及存储；

4、50组打出电话号码及查询号码回拔，可通过设置屏蔽或启用来电号码显示及存储；

5、双音频(DTMF)拨号方式；

6、电子台历，万年历显示月、日、星期、时、分；

7、有出外线码设置、适用于各种制式的内部交换机；

8、话机能适应18mA-80mA的线路电流，能适应各种制式的内部交换机的摘、挂机电压。在正常线路条件下，不使用外部电源，能实现基本的拨号、读卡，包括非接触卡、通话、来电显示等基本功能；

9、可以和专用电话智能网平台或代拨平台连接，组成电话系统；

10、兼容使用4442卡、非接触读些卡、非接触ID卡，设有IC卡防误写入，防冲击等安全措施；

11、IC卡代拨号功能，对于密码卡，用户只需输入对方电话号码；对于ID卡，手动输入密码；

12、IC卡的卡号为8-16位，密码为4-6位，16进制，非定长。

开放或禁止外单位卡：话机可以根据卡内的接入号，判断是否是本单位的卡，如果不是，话机可以根据设置，允许或禁止使用。

在本实用新型的低功耗设计上，采用的技术措施：

1、用低功耗的MPU，作为读卡器的控制器，降低逻辑电路的功耗。

2、读、写卡电路低功耗设计：在读写卡电路工作过程中，使用软件控制间隙给射频电路上电、寻卡，降低射频电路的平均功耗。

3、电话机的控制电路低功耗设计，在挂机状态下，读卡器断电，逻辑控制电路休眠。在摘机状态下，读卡器上电后，如果扫描无卡，将进入休眠状态，定时唤醒，间隙100-200ms，并扫描是否有卡。

4、话机电源电路的低功耗设计：低功耗电路主要采用低功耗的MPU，作为读卡器的控制器，降低逻辑电路的功耗，读、写卡电路低功耗设计：在读写卡电路工作过程中，使用软件控制间隙给射频电路上电、寻卡，降低射频电路的平均功耗，电话机的控制电路低功耗设计，在挂机状态下，读卡器断电，逻辑控制电路休眠。在摘机状态下，读卡器上电后，如果扫描无卡，将进入休眠状态，定时唤醒(间隙100-200ms)并扫描是否有卡。话机电源电路的低功耗设计：采用MC34063芯片，设计电话机的DC-DC电源。在电源前端，设置限制电源为12V，并使用一个4700uF的电容存储输入能量，以提高在电话线供电的条件下，输出电流的强度和延输出5V的稳定持续时间，通过以上设计实现后可其将引入的普通电话线的电源变换后为整个电路提供电源；射频卡读写器3、接触IC卡读写器4、LCD显示屏2、振铃电路均与主控逻辑电路连接。

经过以上设计，本实用新型的射频电路平均功耗小于5mA，达到使用普通电话线路供电，也就是话机在没有安装电池或其他电源辅助的情况下，依靠电话线提供的电源，射频卡电话机能正常使用；不仅如此，整个低功耗电路的设计后，话机的成本增加值只增加了3元/台。

Claims (3)

1、一种低功耗射频卡智能电话机，它主要包括主机(1)，主机(1)上设置的键盘按键(5)和LCD显示屏(2)，与主机(1)相连的送、受话器手柄(7)，其特征在于：主机(1)上设有射频卡读写器(3)和接触式IC卡读写卡器(4)，射频卡读写器(3)和接触式IC卡读写卡器(4)与主机(1)内完成射频信号的发射和接收、编解码、信息加密等功能的射频卡电路连接；主机(1)内设有完成语音放大的语音电路板；主机(1)内设有对整个话机的工作进行编程控制主控逻辑板(8)；键盘按键(5)与主机(1)内的完成键盘按键开关量的接收的键盘控制电路连接；主机(1)内设有把射频信号发送到IC卡或接收IC卡的信息、并把能量发送到IC卡中的射频天线(6)。

2、根据权利要求1中所述的低功耗射频卡智能电话机，其特征在于：语音电路板上设有手柄语音电路和免提语音电路，它与主控逻辑板上的主控逻辑电路连接；键盘电路板上设有键盘电路，其与主控逻辑电路连接；射频卡电路板上设有低功耗射频电路，其与主控逻辑电路连接；射频天线与低功耗射频电路发射端连接；射频卡读写器(3)、接触IC卡读写器(4)、LCD显示屏(2)、铃电路均与主控逻辑电路连接；低功耗电源电路模块与主控逻辑电路和射频卡读写器(3)连接，其将引入的普通电话线的电源变换后为整个电路提供电源。

3、根据权利要求2中所述的低功耗射频卡智能电话机，其特征在于：电路部分主要包括电源电路、语音电路、逻辑控制电路三大部分，电源电路部分采用型号为MC34063的U3作为电源DC-DC电源的变换芯片；U3的1、8、7脚通过电阻R41接到6脚上；U3的6脚与电阻R44和电容C24的一端连接；电阻R44的另一端与电容C28、C6和稳压二极管D15、D11的正极端连接；电容C28、C6的另一端和稳压二极管D15、D11的负极端接地；稳压二极管D11的正极端同时与三极管Q8、Q6的集电极连接；三极管Q8的发射极与集电极之间连接有电阻Rz1，Q8的基极与Q6的发射极连接，Q8的基极与它的发射极间连接有电阻R10，Q8的发射极与端子AA连接；Q6的基极与Q8的发射极之间连接有电阻R9；R4一端与R9和Q6基极连接端连接，另一端与三极管Q3的集电极相连；Q3的基极与电阻R36、R37及二极管D14的正极相连，Q3基极通过R11与REIDTX-POWER端子连接，Q3的发射极接地；电阻R36的另一端与D11的正极相连；D14的负极与电源端子VDD相连；R37的另一端接地；三极管Q11的基极通过电阻R24与REIDTX-POWER端子连接，Q11的集电极通过电阻R23与XDP连接，Q11的发射极接地；U3的2脚与D23的负极连接，D23的正极通过电感L4接地；U3的3脚与电阻R45一端连接；R45的另一端与U3的2脚相连，同时它与二极管D23的负极和电感L3的一端相连；电感L3的另一端分别与电阻R43一端、电容C27、C27a的一端及二极管D17的正极及5V接线端子相连；电阻R43的另一端与U3的5脚相连；D17的负极与VDD端子相连；C27、C27a的另一端接地；D23的正极通过L4接地；U3的5脚与电阻R42、电容C26的一端相连；电阻R42、电容C26与U3的4脚连接后接地。

Images