DE3827522A1 - Telefon-tondetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Telefon-Tondetektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Aufzeigen von Mehrfrequenz-Wahltönen und Überwachungssignalen bei Verwendung in mit dem Telefonnetz verbindbaren Geräten.

Tondetektoren werden seit vielen Jahren in Telefon­ schaltzentralen und PABX′s dazu verwendet, Wähltöne und Überwachungstöne zu erkennen. Die verschiedenen Töne werden gewöhnlich durch Filterung getrennt, anschließend dekodiert und in paralleler Digitalform an einem Bus angelegt, von welchem die kodierten Signale vom System­ prozessor empfangen werden.

Solche Tondetektor-Systeme erfordern einen hohen Grad an Komplexität, entsprechend ihrer Anforderung an die Interface-Zuverlässigkeit bei dem schaltenden Systemprozessor: daher die Forderung, einen parallelen Ausgang zu liefern, bei dem der Systemprozessor mit maximaler Geschwindigkeit betrieben werden kann und nicht das Erfordernis auftritt, daß er durch Überwachung einer langsamen, seriellen Tondekoder-Interface kontinuierlich beschäftigt wird.

Mit steigender Beliebtheit vieler Telefonprodukte wuchs der Wunsch nach einer neuen Tondekoderklasse. Solche Produkte erfordern einen hohen Grad an Zuverlässigkeit bezüglich der Tondekodierung, ohne jedoch ein schnittstellenähnliches Zusammenwirken mit einem PABX oder einem sonstigen telefonschaltenden Prozessor zu erfordern. Diese neue Klasse von Tondekodern wird z.B. in Telefonanrufbeantwortern oder anderen heimischen Haushaltssteuergeräten benötigt, die eine Schnittstelle zum Telefonnetz haben wie z.B. entfernt arbeitende Ge­ räte, Einbruchsalarmsysteme, etc.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Telefon-Tonde­ tektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaf­ fen, der für solche Anwendungen als eine integrierte Tondekoder-Schaltung ausgebildet wird, die ein Minimum an Schnittstellen-Pins besitzt.

Die vorliegende Erfindung erreicht dies dadurch, daß die Schaltung einen gemeinsamen Eingang für alle Signale einschließlich Sprache, Mehrfrequenzwählton und Überwa­ chungston und einen gemeinsamen Ausgangsanschluß für einen Code für das gefundende DTMF Signal als auch für das "Überwachungston vorhanden" Signal besitzt. An den "DTMF vorhanden" anzeigenden Anschluß wird ein Signal angelegt, welches durch Vorhandensein anzeigt, daß das an den Ausgangsanschluß übertragene Signal ein Digital­ code ist, der einer von einer gewählten Nummer empfan­ genes DTMF-Signal entspricht, und welcher wenn nichtvor­ handen bei gleichzeitiger Gegenwart eines "Überwachungs­ ton vorhanden" anzeigenden Signals anzeigt, daß das am Ausgangsanschluß anliegende Ausgangssignal ein einen Überwachungston anzeigendes Signal ist.

Daher ist die Anzahl der für dieses Gerät nötigen Anschlüsse oder Pins geringer als sie früher erforder­ lich war. Es ergibt sich eine Reduzierung auf nur einen Eingangsanschluß, nur einen einzigen Ausgangsanschluß, einen einzigen "Flag"-Anschluß, einen Schiebeimpuls- Eingangsanschluß und, wenn nötig, einen einzigen Taktgeberanschluß und auf Stromversorgungsanschlüs­ se.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Tondetektor eine Vorrichtung zur Feststellung von an dem Eingangsanschluß anliegenden Mehrfrequenz- Wähl-Signalen (DTMF) und zur Erzeugung eines "DTMF vor­ handen" anzeigendes Signals und eine Vorrichtung zum Feststellen der Anwesenheit von an dem Eingangsanschluß angelegten Überwachungssignalen und zur Erzeugung eines "Überwachungssignal vorhanden" anzeigenden Signals. Die Wähltöne werden in Digitalwertsignale umgewandelt und vorzugsweise in einem Schieberegister gespeichert. Die Digitalwertsignale und die Überwachungssignale werden seriell an den Ausgangsanschluß angelegt. Das "DTMF vor­ handen" anzeigende Signal wird an den "DTMF vorhanden" Anschluß angelegt. Somit kann die Anwesenheit eines "DTMF vorhanden" anzeigenden Signals überwacht werden und damit anzeigen, ob das am Ausgang liegende Signal ein Digitalwertsignal oder ein die Anwesenheit eines Überwachungstones anzeigende Signal ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand eines Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm der vorzugsweisen Ausfüh­ rungsform der Erfindung und

Fig. 2 ein Wellenformdiagramm, benutzt, um die Arbeits­ weise der Erfindung darzustellen.

An den Eingang 1 wird das DTMF-Signal und der Überwa­ chungston (Fig. 2, Zeile A) angelegt, von wo es durch einen Verstärker 2 verstärkt und durch ein Filter 3 ge­ filtert und an einen automatischen Verstärkungskon­ trollkreis 4 angelegt wird. In dem automatischen Ver­ stärkungskontrollkreis 4 werden die Amplituden der Si­ gnale ungefähr auf gleiche Größe gebracht. Der Ausgang des automatischen Verstärkungskontrollkreises 4 ist an Filter 5 angelegt, welche die Signale in Tongruppen hö­ herer und in Tongruppen niedriger Frequenz aufspalten; üblicherweise sind DTMF Signale Wähl- oder Dualtonsi­ gnale. Die Ausgangssignale der Filter 5 werden an Schmitt-Trigger 6 angelegt, wo sie in Signale mit recht­ eckiger Wellenform umgewandelt und von wo aus sie an dem DTMF Detektor, Codekonverter und einen Haltekreis 7 an­ gelegt werden.

Der DTMF Detektor, Codekonvertor und Haltekreis 7 sind von üblicher Konstruktion; sie dienen z.B. der Messung der Zeit, die zwischen den Nulldurchgängen von ankom­ menden Signalen vergeht, und der Mittelwertbildung der Zeit zwischen den Nulldurchgängen, um die Gleichmäßig­ keit der Frequenz der Eingangssignale zu bestimmen. Wenn eine akzeptable DTMF Tonfrequenz einmal bestimmt ist, dann wird ein der Frequenz des Eingangssignals entspre­ chendes Digitalcodesignal erzeugt, z.B. durch Abrufen eines in einem Speicher gespeicherten Codes. Das Digi­ talcodesignal wird über einen Haltekreis parallel an ein Schieberegister 8 angelegt, wo es gespeichert wird. Der Ausgang des Schieberegisters 8 ist mit einem Ausgangs­ anschluß 9 verbunden.

Nach der Feststellung eines gültigen DTMF Tones, welcher sich von einem Überwachungston oder von sonstigen Tönen unterscheidet, durch den Detektor 7, wird an den Steuerkreis 10 ein Aktivierungssignal angelegt. Der Steuerkreis erzeugt für die Dauer des Aktivierungssi­ gnals an einen EST-Anschluß 11 einen Ausgangs-Impuls, wodurch ein Impuls angelegt wird, der äquivalent zu der Hüllkurve des DTMF Signals ist. Da dieses Signal über den Zeitraum einer jeden DTMF-Impulsfolge anliegt, stellt das Signal an dem EST-Anschluß 11 das "DTMF anwesend" anzeigende Signal dar.

Das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 6, der mit dem Filter für niedere Frequenzen verbunden ist, wird an einen Integrator 12 angelegt, wo die Energie der Recht­ eckwellen integriert wird. Der Zweck der Verbindung des Integrators mit dem Schmitt-Trigger, der sich an dem Ausgang des Filters für niedere Frequenzen befindet, besteht darin, daß erwartet wird, daß der Überwachungs­ ton (ebenso wie Stimmsignale, etc.) in den Bereich des Bandpasses für niedere Frequenzen fällt. Alternativ könnte der Integrator auch an den Ausgang des automa­ tischen Verstärkerkreises 4, gefolgt von einer geeigne­ ten Umsetzung in Rechteckwellen, angeschlossen werden.

Der Integrator liefert als Ausgangssignal mit einem Lo­ gik-Hoch-Pegel, wenn die integrierte Energie erst einmal auf einen Pegel angestiegen ist, der oberhalb einer vor­ herbestimmten Schwelle liegt. Eine typische Schwelle wird beim Überwachungston nach Integration von 20 Milli­ sekunden erreicht. Es ist wünschenswert, eine minimale Schwelle zu haben, die jedoch groß genug sein muß, daß der Ausgang des Integrators nicht durch niederfrequente Impulse zum Kippen veranlaßt wird, sowie es durch den Empfang von DTMF Signalen niederer Frequenz oder durch tiefe Frequenzen der Stimme oder Musik sein könnte. Wenn die Schwelle einmal überschritten ist, dann geht der Ausgang des Integrators auf ein Logik-Hoch-Pegel und wechselt nur auf einen Logik-Tief-Pegel nach dem Verschwinden des Überwachungstones und dem Absacken des in dem Integrator gespeicherten Pegels auf einen Wert unterhalb der Schwelle. Dies wird erreicht durch das Anlegen des integrierten Signales an den Schmitt-Trigger 13.

Der Ausgangs des Schmitt-Triggers 13 wird an das Schie­ beregister 8 angelegt, welches wiederum mit dem Aus­ gangsanschluß 9 verbunden ist.

Ein Bestätigungsanschluß ACK 14 ist mit dem Schiebe­ kontrolleingang des Schieberegisters 8 und mit dem Steuerkreis 10 verbunden.

Wie vorher beschrieben, legt der Steuerkreis 10 ein Hüllkurvensignal an den EST-Anschluß 11. Ein externer Mikroprozessor, der nicht Teil der vorliegenden Erfin­ dung ist, kann den Anschluß 11 überwachen und das daran erfolgende Erscheinen des Signals feststellen, welches in der in Fig. 2 Zeile B dargestellte Form geschieht. Nach einer Überwachungszeit (GT), in der sichergestellt wird, daß das "DTMF vorhanden" anzeigende Signal, wie in Zeile B dargestellt, gültig ist, wird eine Sequenz von Impulsen (z.B. vier Impulse) an den ACK-Anschluß 14, wie in Fig. 2 Zeile C dargestellt, angelegt.

Durch die Impulse, die an den Schiebeeingang des Schie­ beregisters 8 angelegt sind, werden die im Schieberegi­ ster 8 gespeicherten Digitalcodesignale, wie in Fig. 2 Zeile D durch schraffierte Impulse dargestellt, seriell an den Ausgangsanschluß 9 angelegt.

Wenn der Überwachungston erscheint und vom Integrator 12 integriert wurde, wird das der Hülle äquivalente Signal (Logik-Hoch) vom Schmitt-Trigger 13 über das Schiebere­ gister 8 an den Ausgangsanschluß 9 angelegt und er­ scheint, wie in Fig. 2 Zeile D dargestellt, während des Intervalls des Überwachungston-Impulses als Leer-Impuls. Ein externer Mikroprozessor, der den EST-Anschluß 11 und den Ausgangsanschluß 9 überwacht, nimmt zwar die dem Überwachungston entsprechenden Impulse aber nicht das "DTMF vorhanden" anzeigende Signal am EST-Anschluß 11 wahr. Der Mikroprozessor kann dann entscheiden, daß der in Abwesenheit eines Impulses am EST-Anschluß 11 am Ausgangsanschluß 9 erscheinende Impuls ein "Überwa­ chungssignal vorhanden" anzeigendes Signal und kein dem DTMF Signal entsprechender Code ist. Wenn umgekehrt am Anschluß 11 ein Impuls erscheint, kann der externe Mi­ kroprozessor logisch ableiten, daß das am Ausgangs­ anschluß 9 erscheinende Signal ein serieller Digitalcode ist, welcher den empfangenen Ton als speziellen DTMF Ton kennzeichnet.

Desweiteren kann eine digitale Sicherungsschaltung zur Intervallzeitsteuerung zwischen den Steuerkreis 10 und den EST-Anschluß 11 angeschlossen werden, um so die Er­ zeugung eines Impulses daran bis zu einer vorbestimmten Zeitdauer zu verzögern, welche nach Anfallen des DTMF Signals vergeht, um einen Start durch Empfangen falscher Signale am Eingangsanschluß 1 zu vermeiden.

Mit der Bereitstellung eines Ein-Pin-Oszillators (ein Eingangsanschluß bezüglich Masse), welcher der vorlie­ genden Schaltung einen Takt liefert, und mit einem unsymmetrischen Eingang kann die vorliegende Schaltung alle Funktionen des Empfangs eines Eingangssignals und der Anzeige, welche höher- und niederfrequente DTMF Si­ gnale empfangen wurden und der Anzeige, daß der Über­ wachungston vorhanden ist, in einem integrierten Bau­ stein mit nur fünf Anschlüssen zuzüglich Spannungsver­ sorgungsanschlüssen liefern. Dies stellt eine erhebliche Reduzierung an Schaltkreiskomplexität und Kosten dar, was eine breite Verwendung in preiswerten Haushaltsge­ räten zuläßt, welche über das Telefonnetz ferngesteuert werden.

Claims (7)

1. Tondetektor mit einer

• a) Vorrichtung zur Erfassung von an einen Eingangs­ anschluß angelegten DTMF Signalen und zur Erzeugung eines "DTMF vorhanden" anzeigenden Signals,
• b) Vorrichtung zur Erfassung des Vorhandenseins der an dem Eingangsanschluß anliegenden Überwa­ chungssignale und zur Erzeugung eines "Überwa­ chungssignal vorhanden" anzeigenden Signals,
• c) Vorrichtung zur Umwandlung von Wählsignalen in Digitalwertsignale,
• d) Vorrichtung zum Anlegen der Digitalwertsignale und der überwachungsanzeigenden Signale seriell an einen Ausgangsanschluß und
• e) Vorrichtung zum Anlegen des "DTMF vorhanden" an­ zeigenden Signals an einen "DTMF vorhanden" Anschluß, wobei das Vorhandensein des "DTMF vor­ handen" anzeigenden Signals überwacht werden kann und dadurch angezeigt wird, ob das am Ausgangs­ anschluß vorhandene Signal ein Digitalwertsignal oder ein Überwachungston vorhanden" anzeigendes Signal ist.

2. Tondetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das "Überwachungssignal vorhanden" anzeigende Signal ein Signal mit einem konstanten Logik-Hoch- Pegel ist.

3. Tondetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Steuerung der Ampli­ tude des an dem Eingangsanschluß erscheinenden Si­ gnals und eine Vorrichtung zur Integration der Energie des Signals und zum Erzeugen des "Überwa­ chungston vorhanden" anzeigenden Signals vorgesehen ist, wenn die integrierte Energie oberhalb der vor­ herbestimmten Schwelle liegt.

4. Tondetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das "DTMF vorhanden" anzeigende Signal eine im wesentlichen der Hüllkurve des DTMF Signals ent­ sprechende Form aufweist.

5. Tondetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schieberegister zur Speicherung der Digi­ talwertsignale und eine Vorrichtung vorgesehen sind, mit welcher das Hinausschieben der gespeicherten Digitalwertsignale an den Ausgangsanschluß ermö­ glicht wird, nachdem Schiebeimpulse durch eine externe Quelle empfangen worden sind.

6. Tondetektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Speicherung der Digital­ wertsignale ein Schieberegister zur Speicherung des Digitalwertsignals und eine Vorrichtung aufweisen, mit welcher das Hinausschieben der gespeicherten Digitalwertsignale an den Ausganganschluß ermöglicht wird, nachdem Schiebeimpulssignale durch eine externe Quelle das Schieben empfangen worden sind.

7. Tondetektor mit

• a) einem Eingangsanschluß zum Emfangen von Multi- Frequenzen DTMF-Wahltönen und Überwachungstönen,
• b) einer automatischen Verstärkungssteuerung, zum Empfang dieser Töne und zur Steuerung ihrer Am­ plitude auf eine nahezu konstante Amplitude,
• c) einer Vorrichtung zur Umwandlung dieser Töne in Rechteckwellen,
• d) einer Vorrichtung zum Nachweis der den DTMF-Wählton verkörpernder Rechteckwellen und zu ihrer Umwandlung in Digitalcodesignale,
• e) einem Schieberegister zum Empfang und zur Spei­ cherung des Digitalcodesignals, welches einen Schiebesteuerungsanschluß besitzt,
• f) einer Vorrichtung zum Erzeugen von Hüllkurven- Signalen aus den nach der Erfassung der DTMF-Wählton verkörpernder Rechteckwellen und zum Anlegen der Hüllkurvensignale an den "DTMF vorhanden" anzeigenden Anschluß,
• g) einer Vorrichtung zur Integration der Rechteck­ wellen und zum Anlegen eines "Überwachungston vorhanden" anzeigenden Signals an den Ausgangs­ anschluß und
• h) einer Vorrichtung zum Empfang des Schiebe­ ausgangsanschlusses des Schieberegisters zum Anlegen des Digitalcodesignals in Antwort auf den Ausgangsanschluß, wobei die Anwesenheit des Hüllenkurvensignals an dem "DTMF vorhanden" anzeigenden Anschluß überwacht werden kann und dadurch angezeigt wird, ob das am Ausgangs­ anschluß gegenwärtige Signal ein Digital­ codesignal oder ein "Überwachungston vorhanden" anzeigendes Signal ist.