电话交换机语音处理系统(编辑修改稿)

电话交换机语音处理系统(编辑修改稿)内容摘要：

A A5 未用。 表 23 ISD1420P 地址功能表 地址状态 功能说明 DIP 开关 1 2 3 4 5 6 7 8 （ ON=0， OFF=1） 地址位 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 （ 1 为高电平， 0 为低电平， *为高或低电平） 0 0 0 0 0 0 0 0 一段式最长 20 秒录放音，从首地址开始。 1 0 0 0 0 0 0 0 以八位二进制表示地址，每个地址代表 125 毫秒。 地址模式 0 0 0 0 0 0 1 0 一段从 A6 地址开始的 12 秒录放音。 * * * * * * * 0 只要 A A7 有一位是 0，就处于地址模式。 * * * * * * 0 * 0 0 0 1 0 0 1 1 循环放音操作 ，按一下 PE 键可循环放音，按 PL键停止；或按住 PL 键放音，松开即停止。 操作模式 0 0 0 0 1 0 1 1 按顺序连续分段录放音，每段语音长度不限。 0 0 0 0 0 0 1 1 地址指针复位，开始录放第一段。 1 0 0 0 1 0 1 1 按 PE 键可快速选段放音 系统硬件电路功能 用户接口电路模块 用户电路的作用是实现各用户线与交换 机 之间的连接，通常又称为用户线接口电路 (SLIC,Subscriber Line Interface Circuit)。 根据交换机 制式和应用环境的不同，用户电路也有多种类型，对于程控数字交换机来说，目前主要有与模拟话机 10 连接的模拟用户线电路 (ALC)及与数字话机，数据终端 (或终端适配器 )连接的数字用户线电路 (DLC)。 模拟用户线电路是适应模拟用户环境而配置的接口，其基本功能有 ： (1) 馈电 (Battery feed)：交换机通过用户线 给 电话机 提供 直流馈电。 (2) 过压保护 (Overvoltage Protection)： 防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换机。 (3) 振铃 (Ringing)：向被叫用户话机馈送铃流。 (4) 监视 (Supervision)： 借助扫描点监视用户线通断状态，以检测话机的摘机，挂机，拨号脉冲等用户线信号，转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求。 (5) 编解码 (CODOC)：利用编码器和解码器 (CODEC)，滤波器，完成话音信号的模数与数模交换，以与数字交换机的数字交换网络接口 适配。 (6) 混合 (Hybrid)：进行用户线的 2/4 线转换，以满足编解码与数字交换对四线传输的要求。 (7) 测试 (Test)：提供测试端口，进行用户电路的测试。 这 7 种功能常用第一个字母组成的缩写词 (BORSCHT)代表。 对于模拟程控交换机，不需要编解码功能；而在数字程控交换机中，除某些特定应用的小型交换机利用增量调制方式外，其它大部分均采用 PCM 编解码方式 [4]。 在本设计中，只需要完成七项中的三项即可，即： 馈电 ， 振铃 ， 监视。 如 26图所示。 馈电电路由 +24V 电源串接电阻后接到电话机上，由于语音信号是低频交流信号，电源的阻抗很小，如果不接电阻增加阻抗，语音信号会被电源短路，不能传到并接的另图 26 用户接口电路图 11 图 27 交换网络硬件连接图 + 5 Vx19x21x312x413y115y214y310y411V D D16V S S8D A T A I N2S T R O B E7A6B5C3D4U4C D 22 1 00 ER 1 310 KA B C DC 2 510 4用户 1用户 2用户 3中继线语音提示线D T M F 解码线单片机控制地址信号外一部话机。 电话机的工作电压是 8V 到 12V，增加电阻后，将馈电提高到 24V，电话接通后电话机的压降在 10V 左右。 如果两部电 话机都摘机，这时，只需要将 A点连接，两部电话机即可进行通话。 此时，语音信号不会串到电源里去，而是进入到对方话机中。 因此，控制通话线路的通断其实就是在控制每个用户话机 A点的连接断开 [6]。 这部分工作是由单片机控制交换网络完成的。 电话摘机后，三极管的发射结正向偏置，三极管导通，摘机信号测试点成为低电平，供单片机检测，完成监视的功能。 继电器受单片机控制，给电话机提供振铃。 在基极与地之间加了一个电解电容，是为了 60V 交流的振铃信号不影响基极的直流偏置。 这就是用户接口电路的三个功能的实现方式。 交换 网络模块 空分交换是指在各通道间 实现 切换，现代程控交换系统中使用的交叉接点均是大规模集成电路构成的交换矩阵，具有开关速度快 (微秒级 )，体积小，功耗小，无机械磨损，寿命长等优点。 在该系统里，采用HARRIS 公司生产的 CD22100芯片， 用该芯片做交换网络，需要完成 4条电话线（一条中继线，三条本地用户线），语音提示线（接 ISD1420 语音输出端）和 DTMF 解码线（接 MT8870 的 DTMF 信号输入端）之间的交叉连接，各个接点的连接均受单片机控制。 该芯片接上电源后， 7脚保持高电平， 2 脚根据需要给高或低电 平，当需要关闭某个接点时， 2脚给低电平，当需要打开某个接点时， 2 脚给高电平，再输入指定的地址控制对应的接点。 通过输入需要的地址信息，使对应的开关打开，连接 X 线与 Y线。 中继线接 X1，三个本地话机接到 X2， X3， X4。 Y4 接 ISD1420语音输出，为中继线和本地电话提供语音提示信息。 Y3 接 MT8870 的 DTMF 信号的输入端。 在实际工作中，任何一路用户如要拨号码，首先是要将该条 X 线路与 Y3 连接， 12 让用户拨出的 DTMF信号能够进入到 MT8870进行解码 [5,11,14]。 硬件原理图如图 27所示。 DTMF解码电路 DTMF 解码芯片的使用：用户音频电话机发出的双音多频（ DTMF） 信号通过电容（ F）及电阻（ 100kΩ）耦合到芯片的 2脚，它是芯片内部运算放大器的反向 输入端， 3脚是内部运算放大器的输出端，输入 /输出之间接一个 100 kΩ的比例放大电阻。 11— 14脚是 DTMF 信号对应号码的二进制的数据通道。 他们与单片机的数据总线相连，通过此系统可把电话号码读入系统 RAM 单元中。 芯片的 18脚接 +5V 电源，16与 17脚之间所接的 100 kΩ电阻及 17与 18脚之间所接的 F电容是识别 DTMF信号所需 要的时间常数电路。 9 脚接地， 4脚相连， 8 脚之间接 晶振，分频产生片内所需要的 DTMF 信号双音对中的各单音比较信号， 15 脚是 DTMF信号检测的输出端，当芯片接收到 DTMF 信号时该脚为高电平。 10 脚为数据输出允许端，允许芯片将接收到的 DTMF 信号的对应号码的二进制数据送到 11— 14脚上。 平时 10 脚保持低电平， 11— 14 脚位高阻态。 在使用中通常将 10 脚与 15 脚直接相连，用 15 脚上的高电平作为数据输出允许的控制。 用户拨出的 DTMF 信号通过交换网络连接到 DTMF 信号的输入端。 单片机检测 到 15 脚的高电平信号后，将解码出来的二图 28 DTMF 解码部分电路原理图 13 进制数据被送往单片机处理 [7]。 语音提示模块 语音电路的作用是提示用户进行操作，即当用户通过固定电话网或移动电话网接通控制系统时，语音电路将提示用户输入分机号码。 因此语音电路所选用的芯片必须具备三种功能：分段录音、放音、可寻址。 根据这些功能要求，本系统选用美国ISD 公司的 ISD1420 作为语音电路的核心芯片。 ISD1420 录音电路通过开关控制录音控制端 REC 和地址线 A0A7，放音电路通过 AT89C52 的 P2 口控制 PLAYER 放音。 语音提示部分的主要 功能就是在需要提示信息的时候由单片机控制，通过交换网络的连接，给指定的用户线送提示音，提示用户进行操作。 芯片内已有事先录好的语音信息，包括：“您好，请拨分机号码。 ”，“对不起，您拨打的电话正在通话中，请稍后再拨。 ”，“对不起，您拨打的电话暂时无人接听，请稍后再拨。 ”，“操作错误，谢谢使用，请挂机。 ”，“谢谢使用，请挂机。 ” 和“正在为您呼叫对方，请稍等。 ” 该芯片的 14脚，即语音输出端接到 CD22100 的 Y4上，通过输入正确的地址信息，可以图 29 语音提示部分电路原理图 14 图 211 模拟摘机电路图 使任一用户连接到该语音线。 存入的语音信息有六段，每段都有自己的地址。 第一段：“您好，请拨分机号码。 ”地址为 00H。 第二段：“对不起，您拨打的电话正在通话中，请稍后再拨。 ”地址为 10H。 第三段：“对不起，您拨打的电话暂时无人接听，请稍后再拨。 ”地址为 30H。 第四段：“操作错误，谢谢使用，请挂机。 ”地址为 52H。 第五段：“谢谢使用，请挂机。 ”地址为 68H。 第六段：“正在为你呼叫对方，请稍等。 ”地址为 76H。 中继线铃流检测与模拟摘挂机模块 铃流检测模块如图 210 所示。 采用模拟电路来实现。 因为电话机的铃流信号是 60V— 110V， 25Hz 的交流电， 1秒通，2 秒断。 当有铃流来时，隔直电容就电话线上的直流成分滤除，让交流信号进入整流桥，整流桥将交流信号转换为直流信号，经过一个分压电阻后加在光电耦合管的发光管上，使得光耦管导通，其 4 号脚为低电平，不导通时为高电平，单片机可以通过查询该点的电平变化，判断是否有铃流信号到来，进而进行下一步处理。 电话线上如果有直流信号，交换机则认为该用户线处于摘机状态。 从这一点出发，我只需要设计出一个可由单片机控制的开关，能够控制电话线上直流信号的通断即可实现模拟摘挂机。 处于摘机状态时，电话机两端的电压在8— 12V 之间。 经过计算 与调试，电阻 R30相当于电话机，其阻值可在 350 欧姆到 400欧姆之间，此时模拟摘机后的电压在 8— 10V之间，可被交换机识别为摘机状态。 “ HOOK”接单片机，由单片机控制该点的电平，从而实现模拟摘挂机。 图 210 铃流检测电路图 H O O KR 3 03 6 0R 3 14 .7 KR51 0 KR 2 41 0 0 KR 2 61 0 0 KD2D3D1D4V65 4 0 1V35 5 5 1L i n e AL i n e B 15 系统电源模块 电源模块向系统提供三种电压信号： +5V 的芯片工作电压， +24V 的电话机工作电压和 60V 的振铃电压。 变压器输入为 220V 的交流电，经抽头得到 10V， 24V 和 60V的交流电压。 再将 10V 和 24V 的交流电送到整流桥得到 10V 和 24V 的直流电压。 10V电压再经过电源芯片 7805 和滤 波电容后可得到 5V 的直流电供整个电路板上的芯片工作。 24V 直流直接作为电话机工作电源，不需要再经过其他处理。 60V 的交流电的一端用一个电解电容耦合到地线，另一端作为振铃信号线连接到振铃继电器的常开端，由单片机控制继电器给电话机引入振铃信号。 系统控制模块 系统控制是在单片机 AT89C52 的控制下完成的。 在本系统中，单片机的 P0 口直接对接到语音芯片 ISD1420 的 A0— A7 上，提供需要播放的语音地址。 P1 口的低四位接摘机信号，通过软件查询是否有用户摘机。 P1 口的高四位中， 悬空， — 分别控制三个本地话机的振铃继电器。 高电平时继电器不工作，不提供振铃信号，低电平时继电器工作，给对应的用户话机提供振铃信号。 和 作为播放开关控制语音芯片 ISD1420 的两种播放方式，其中 控制电平方式的播放， 控制下降沿方式的播放。 在不需要播放提示音时，这两个脚是高电平，通过上拉电阻连接到 +5V 电源；需要播放提示音时，单片机将这两个脚的任一个置 0。 在本设计中虽然这两根线都连接上了，但是在实际工作中只用电平触发方式控制 ISD1420。 接到 MT8870 的 DTMF 信号检 测输出端。 接到 CD22100的 DATA IN 端，通过电平控制矩阵开关，高电平时，地址信息打开对应的接点，低电平时关闭对应的接点。 P2 口的高四位接到 DTMF 译码芯片 MT8870 的数据输出端Q1— Q4。 P3 口的高四位接到 CD22100 的地址输入端，控制交换网络接点的各种连接，完成电路交换。 接到模拟摘机的信号端，高电平时实现模拟摘机，低电平时实现模拟挂机。 16 3 软件设计 系统总程序相关子函数及各变量功能说明 系统总程序包括：中继来电处理子程序，一号机呼叫处理子程序，二号机呼叫处理 子程序，三号机呼叫处理子程序，长延时子程序， 20ms 短延时子程序，一号机振铃子程序，二号机振铃子程序，三号机振铃子程序，一号机应答摘机处理子程序，二号机。