无线旁路接入桌面电话
摘要
随着我国电信业的迅猛发展，目前我国已有多家电信运营商提供语音接入，其内部和各电信运营商之间对相同时间通话的计费因用户选择的呼叫方式不同便有很大的差异，用户可以选择某个运营商的网络作为自己某次呼叫的语音接口，而各新兴运营商的有线网络未完全覆盖或不能覆盖的情况下，无线接入无疑是一种理想的选择。
课题基于以上事实，将固话功能和无线接入设备有机的集成在一个系统中，内置MCU主控模块。拨号时，在不改变使用习惯的前提下按用户意愿将部分所拨号码从无线系统中旁路出去，在用户端即可完成电信网络的自动路由选择。并可在拨号过程中自动加入网络标识码，既节约费用，还方便用户，提高效率。
论文根据系统功能描述先完成各个部分硬件电路设计。端口电路包括自动路由切换，负载转换，反极跳转，摘挂机检测等部分。固话电路提供产生的双音多频信号及振铃和通话功能，双音多频收号电路将DTMF信号变成二进制码，便于MCU的识别和处理。模拟语音信号的调理处理普通固话中的通话和无线模块的语音的接口。MCU及其外围电路是整个系统的控制核心，显示电路用于指示系统工作状态和设备信息。结合实际应用情况，又简要讨论了数字信号的电平转换等问题及应用。
软件分为主程序和中断程序，前者完成系统本身的设置以及初始化，外设的驱动等功能。中断程序包括串口中断，外部中断和定时器中断服务程序。分别执行与无线通信模块的通信，读取来电信号，定时查询话机的摘挂机状态功能。无线模块的控制通过AT命令，包括其初始化设置和拨号等操作。软件还涉及的内容包括来自PSTN网络的FSK解码信号的正确接收，DTMF信号的收号与路由控制，以及查旁路数据结构等内容。
这种设计方法不但能完成系统功能和目标，还表现为设备结构简单，电路清晰，并能最大范围的减少MCU负担，扩展系统的功能灵活也容易等特点。
With the fast development of telecom industry in China, There are several telecom companies can provide telecom access" service now. Also there are big differences in call fees at the same time because of the differences call way between the companies or inside companies. Customer should have the right to select a company's telecom network as one call access of his or hers. However, the PSTN network hasn't distributed or can't distribute all over the China now, obviously, wireless access is an ideal selection in this case.
Based on above, we designed a device that a telephone and a wireless access device made together in a system and they are controlled by a MCU. So some numbers dialed will be redialed by the MCU through the GSM modem according to customers' will, also the IP number can be added automatically, which not only reduce call fees but also make convenience and improve efficiency for customers:
We design the hardware circuits first. Interface circuits include auto-routing, load switch, polarity-reverting signal inverting and on-off hook checking. Telephone circuit produce DTMF signal, receive ring signal and perform speech function. DTMF receiver lets it becomes binary code for MCU to read. Analog circuit process speech signals between phone and GSM modem. MCU and its peripherals are central control unit. Display system is used to show work states and device information. In the last section of this party, we discuss voltage level shift and its application in the system.
The software is divided two parts, main and interrupt. The former performs initial and setting of itself and drive of peripherals, et al. The later includes serial communication, external and timer/counter interrupt. They fulfill communication with the GSM modem, read ring signal, and check on-off hook timely respectively. The GSM modem is controlled by AT commands and the operation is such as its initial setting and number dialing. Other software program includes the receiving of decoded FSK signal from PSTN network, the receiving of decoded DTMF signal, auto-routing and the query of bypass data frame et al.
The design method not only can complete system function but also reduce the
complexity of device, make the circuits clearly, lighten the burden of MCU and let the system extend easily and simply.
课题基于以上事实，将固话功能和无线接入设备有机的集成在一个系统中，内置MCU主控模块。拨号时，在不改变使用习惯的前提下按用户意愿将部分所拨号码从无线系统中旁路出去，在用户端即可完成电信网络的自动路由选择。并可在拨号过程中自动加入网络标识码，既节约费用，还方便用户，提高效率。
论文根据系统功能描述先完成各个部分硬件电路设计。端口电路包括自动路由切换，负载转换，反极跳转，摘挂机检测等部分。固话电路提供产生的双音多频信号及振铃和通话功能，双音多频收号电路将DTMF信号变成二进制码，便于MCU的识别和处理。模拟语音信号的调理处理普通固话中的通话和无线模块的语音的接口。MCU及其外围电路是整个系统的控制核心，显示电路用于指示系统工作状态和设备信息。结合实际应用情况，又简要讨论了数字信号的电平转换等问题及应用。
软件分为主程序和中断程序，前者完成系统本身的设置以及初始化，外设的驱动等功能。中断程序包括串口中断，外部中断和定时器中断服务程序。分别执行与无线通信模块的通信，读取来电信号，定时查询话机的摘挂机状态功能。无线模块的控制通过AT命令，包括其初始化设置和拨号等操作。软件还涉及的内容包括来自PSTN网络的FSK解码信号的正确接收，DTMF信号的收号与路由控制，以及查旁路数据结构等内容。
这种设计方法不但能完成系统功能和目标，还表现为设备结构简单，电路清晰，并能最大范围的减少MCU负担，扩展系统的功能灵活也容易等特点。
With the fast development of telecom industry in China, There are several telecom companies can provide telecom access" service now. Also there are big differences in call fees at the same time because of the differences call way between the companies or inside companies. Customer should have the right to select a company's telecom network as one call access of his or hers. However, the PSTN network hasn't distributed or can't distribute all over the China now, obviously, wireless access is an ideal selection in this case.
Based on above, we designed a device that a telephone and a wireless access device made together in a system and they are controlled by a MCU. So some numbers dialed will be redialed by the MCU through the GSM modem according to customers' will, also the IP number can be added automatically, which not only reduce call fees but also make convenience and improve efficiency for customers:
We design the hardware circuits first. Interface circuits include auto-routing, load switch, polarity-reverting signal inverting and on-off hook checking. Telephone circuit produce DTMF signal, receive ring signal and perform speech function. DTMF receiver lets it becomes binary code for MCU to read. Analog circuit process speech signals between phone and GSM modem. MCU and its peripherals are central control unit. Display system is used to show work states and device information. In the last section of this party, we discuss voltage level shift and its application in the system.
The software is divided two parts, main and interrupt. The former performs initial and setting of itself and drive of peripherals, et al. The later includes serial communication, external and timer/counter interrupt. They fulfill communication with the GSM modem, read ring signal, and check on-off hook timely respectively. The GSM modem is controlled by AT commands and the operation is such as its initial setting and number dialing. Other software program includes the receiving of decoded FSK signal from PSTN network, the receiving of decoded DTMF signal, auto-routing and the query of bypass data frame et al.
The design method not only can complete system function but also reduce the
complexity of device, make the circuits clearly, lighten the burden of MCU and let the system extend easily and simply.
引文
[1]盘点今年我国电信业发展：4亿用户意味着什么．http://www. sina. com. cn
[2]游向东．移动公用电话发展．电信技术．2000(7)：27—29
[3]吴文昱，宋俊德，王文野等．无线接入技术原理与应用．北京：人民邮电出版社．1996
[4]中讯伟视项目建议书．http://www,cwdt.com,cn
[5]李立广．无线接入方式一览．现代信息技术．2002(8)：82—85
[6]吴云华．数据旁路技术德突破．电信科学．2001(9)：66—67
[7]张昱，陈彤．数据旁路技术及其实现．电子技术．2001(6)：5—8
[8]石江宏，施海彬，陈辉煌．移动公话接入设备的设计．无线电工程．2002(5)：39—42
[9]况荣华，容太平，芦锦波．单片机在无线接入固定终端中实现内部通话的应用．国外电子元器件．2001(2)：52—54
[10]张军．无线接入系统及其应用．现代电信科技．1999(11)15—17
[11]ZTE．ZXGM18无线调制解调器硬件接口说明 0202版
[12]Gero yon Wagner, Schubert, S, Ngambia, L.F, Morgenstern, C, Bolz, A. Concept for an event-triggered electrocardiographic telemetry-system using GSM for supervision of cardiac patients. IEEE/AFCEA, 17 May 2000:374—377
[13]Vougioukas, S, Roumeliotis, M. A system for basic-level network fault management based on the GSM short message service(SMS). EUROCON'2001, Trends in Communications, International Conference on., Volume: 1, 4—7 July 2001: 218-222
[14]Foo, S.; Yeo, C.K.; Hui, S.C.; Xue, D.H. Design of an Internet fax and voice gateway. Microprocessors and Microsystems. Volume: 22, Issue: 7, January 25,1999: 395-402
[15]陈超，徐友云，宋文涛．单片机远程监控室内无线终端方案设计．移动通信．2000(6)：35—38
[16]胡嗣云．嵌入式调制解调器与单片机的接口及编程．国外电子元器件．2001
(3)：66—69
[17]王克家，李建．单片机与调制解调器接口通信的设计．应用科技．2002(8)
[18]李建歧，刘永军，王振科．单片机与调制解调器接口通信的设计与实现．微型机与应用．1997(1)：15—17
[19]刘光昌，王臣．单片机系统与智能MODEM的接口技术．小型微型计算机系统．1996(5)：74—80
[20]李天华，许士瑞．单片机和MODEM接口及远程数据传输．国外电子元器件．2001(6)
[21]梁亚光．单片机的MODEM通讯．单片机与嵌入式系统应用．2001(8)：60—63
[22]刘晓明，王军，卢明．MODEM通信协议及其在单片机应用系统中的实现．测控技术．2002(9)：65—68
[23]王鹏，谭宝成．基于GSM／MODEM无线通信的自动抄表系统实现．西安工业学院学报．2002(3)：22—26
[24]周二贵．利用GSM短消息业务实现远程监控．科技情报开发与经济．2001(5)：29—30
[25]张立臣．DTMF信号收、发芯片在微机通讯中的应用．国外电子元器件．2001(10)：45—47
[26]梁晓雯．双音频信号接收器MC145436及其应用．国外电子元器件．1996(3)：5—8
[27]陈和权．双音频接收器件介绍．现代通信．1998(11)：26
[28]胡红，周智．DTMF收发器MT8880在电路精确计费系统中的应用．国外电子元器件．1998(2)：2—5
[29]常永民．模拟反极性信号电路的设计．电子科技．1997(4)：31—34
[30]刘建峰．自适应回音抵消技术分析与探讨．数字通信．2000(3)
[31]刘建峰．数字回音抵消器技术的发展与展望．电讯技术．2000(2)：87—90
[32]张彪，陈学平．电话机原理与维修．北京：电子工业出版社．2000
[33]郭玉厂．单片机来电显示器的设计与实现．单片机与嵌入式系统应用．2002(11)：51—52
[34]Hasan, M.M., Lim Hooi Jiun, Ng Wei Cheun, Shahid, M.S.. Smart telephone design-caller identification and answering machine. Semiconductor Electronics, 1998. Proceedings. ICSE'98. 1998 IEEE International Conference on, 24-26 Nov.1998:217—222
[35]宋铁成．电话主叫识别信息传送及显示业务．现代通信．1998(12)：15—16
[36]赖志昌，王丽慧，邹进兴，王君．主叫号码显示原理与设计．应用科技．2001(2)：21—23
[37]丁志军．MDLS系列字符型液晶显示模块在Intel系列单片机系统中的应用．无线电工程．1999(2)：59—64
[38]陈勇，黄石红．液晶显示模块与单片机接口技术．南京林业大学学报．2002(9)：24—26
[39]王君立，壮凌，谭慧明．字符型液晶显示模块HD44780与单片机的接口及编程．国外电子元器件．2002(9)：27—29
[40]用单片机控制字符型液晶显示模块．中国电子技术信息网．www．cetinet．com
[41]徐爱军，彭秀华．8051系列单片机软件实现I~2C总线驱动的通用程序．微计算机应用．1998(9)
[42]况荣华，容太平．I~2C总线在单片机上的实现．国外电子元器件．2001(6)：46—49
[43]用单片机实现通用存储器IC卡读写．www．aspsky．net．2003-4-2
[44]Philips semiconductor.THEI~C—BUS SPECIFICATION. VERSION2.1 JANUARY,2000
[45]Mike Magdaluyo．3V与5V混合系统中逻辑器接口问题．MSP430应用技术资料．
[46]程开富．光电耦合器的发展及应用．国外电子元器件．2002(1)：64—66
[47]阳勇，熊会．光电耦合器在电源技术中的应用．国外电子元器件．2002(5)：67—70
[48]Digital cellular teleconmmunications system (Phase 2+)AT command set for GSM Mobile Equipment(ME)(GSM 07.07 version 7.4.0 Release 1998)
[49]Rockwell Semiconductor System. AT Commands for Central Site Modem Reference Manual. August 29,1997
[50]ZTE. ZXGM18. AT 命令说明书，2002．8
[51]WAVECOM. WMOI3 Integrated Modem Functional Specification. March, 2000
[52]戴畅，官伯然．GSM无线测控系统的硬件设计．杭州电子工业学院学报．2002(8)：25—28
[53]刘春生，孙志勇．DTMF芯片HT9170在数据通信中的应用．国外电子元器件．2002(1)：22—24
[54]江世明．8051系列单片机与MT8880收发器接口技术．电子技术．2002(4)：38—41
[55]周航慈．带I~2C总线的E~2PROM的驱动程序．电子与自动化．1996(3)：51—52
[56]李朝青．PC机及单片机数据通信技术．北京：北京航空航天大学出版社．1999
[57]杨振江，杜铁军，李群．流行单片机实用子程序及应用实例．西安：西安电子科技大学出版社．2002
[58]蔡美琴，张为民，沈新群等．MCS—51系列单片机系统及其应用．北京：高等教育出版社．1992
[59]谭浩强，张基温，唐永炎．C语言程序设计教程．北京：高等教育出版社．1992
[2]游向东．移动公用电话发展．电信技术．2000(7)：27—29
[3]吴文昱，宋俊德，王文野等．无线接入技术原理与应用．北京：人民邮电出版社．1996
[4]中讯伟视项目建议书．http://www,cwdt.com,cn
[5]李立广．无线接入方式一览．现代信息技术．2002(8)：82—85
[6]吴云华．数据旁路技术德突破．电信科学．2001(9)：66—67
[7]张昱，陈彤．数据旁路技术及其实现．电子技术．2001(6)：5—8
[8]石江宏，施海彬，陈辉煌．移动公话接入设备的设计．无线电工程．2002(5)：39—42
[9]况荣华，容太平，芦锦波．单片机在无线接入固定终端中实现内部通话的应用．国外电子元器件．2001(2)：52—54
[10]张军．无线接入系统及其应用．现代电信科技．1999(11)15—17
[11]ZTE．ZXGM18无线调制解调器硬件接口说明 0202版
[12]Gero yon Wagner, Schubert, S, Ngambia, L.F, Morgenstern, C, Bolz, A. Concept for an event-triggered electrocardiographic telemetry-system using GSM for supervision of cardiac patients. IEEE/AFCEA, 17 May 2000:374—377
[13]Vougioukas, S, Roumeliotis, M. A system for basic-level network fault management based on the GSM short message service(SMS). EUROCON'2001, Trends in Communications, International Conference on., Volume: 1, 4—7 July 2001: 218-222
[14]Foo, S.; Yeo, C.K.; Hui, S.C.; Xue, D.H. Design of an Internet fax and voice gateway. Microprocessors and Microsystems. Volume: 22, Issue: 7, January 25,1999: 395-402
[15]陈超，徐友云，宋文涛．单片机远程监控室内无线终端方案设计．移动通信．2000(6)：35—38
[16]胡嗣云．嵌入式调制解调器与单片机的接口及编程．国外电子元器件．2001
(3)：66—69
[17]王克家，李建．单片机与调制解调器接口通信的设计．应用科技．2002(8)
[18]李建歧，刘永军，王振科．单片机与调制解调器接口通信的设计与实现．微型机与应用．1997(1)：15—17
[19]刘光昌，王臣．单片机系统与智能MODEM的接口技术．小型微型计算机系统．1996(5)：74—80
[20]李天华，许士瑞．单片机和MODEM接口及远程数据传输．国外电子元器件．2001(6)
[21]梁亚光．单片机的MODEM通讯．单片机与嵌入式系统应用．2001(8)：60—63
[22]刘晓明，王军，卢明．MODEM通信协议及其在单片机应用系统中的实现．测控技术．2002(9)：65—68
[23]王鹏，谭宝成．基于GSM／MODEM无线通信的自动抄表系统实现．西安工业学院学报．2002(3)：22—26
[24]周二贵．利用GSM短消息业务实现远程监控．科技情报开发与经济．2001(5)：29—30
[25]张立臣．DTMF信号收、发芯片在微机通讯中的应用．国外电子元器件．2001(10)：45—47
[26]梁晓雯．双音频信号接收器MC145436及其应用．国外电子元器件．1996(3)：5—8
[27]陈和权．双音频接收器件介绍．现代通信．1998(11)：26
[28]胡红，周智．DTMF收发器MT8880在电路精确计费系统中的应用．国外电子元器件．1998(2)：2—5
[29]常永民．模拟反极性信号电路的设计．电子科技．1997(4)：31—34
[30]刘建峰．自适应回音抵消技术分析与探讨．数字通信．2000(3)
[31]刘建峰．数字回音抵消器技术的发展与展望．电讯技术．2000(2)：87—90
[32]张彪，陈学平．电话机原理与维修．北京：电子工业出版社．2000
[33]郭玉厂．单片机来电显示器的设计与实现．单片机与嵌入式系统应用．2002(11)：51—52
[34]Hasan, M.M., Lim Hooi Jiun, Ng Wei Cheun, Shahid, M.S.. Smart telephone design-caller identification and answering machine. Semiconductor Electronics, 1998. Proceedings. ICSE'98. 1998 IEEE International Conference on, 24-26 Nov.1998:217—222
[35]宋铁成．电话主叫识别信息传送及显示业务．现代通信．1998(12)：15—16
[36]赖志昌，王丽慧，邹进兴，王君．主叫号码显示原理与设计．应用科技．2001(2)：21—23
[37]丁志军．MDLS系列字符型液晶显示模块在Intel系列单片机系统中的应用．无线电工程．1999(2)：59—64
[38]陈勇，黄石红．液晶显示模块与单片机接口技术．南京林业大学学报．2002(9)：24—26
[39]王君立，壮凌，谭慧明．字符型液晶显示模块HD44780与单片机的接口及编程．国外电子元器件．2002(9)：27—29
[40]用单片机控制字符型液晶显示模块．中国电子技术信息网．www．cetinet．com
[41]徐爱军，彭秀华．8051系列单片机软件实现I~2C总线驱动的通用程序．微计算机应用．1998(9)
[42]况荣华，容太平．I~2C总线在单片机上的实现．国外电子元器件．2001(6)：46—49
[43]用单片机实现通用存储器IC卡读写．www．aspsky．net．2003-4-2
[44]Philips semiconductor.THEI~C—BUS SPECIFICATION. VERSION2.1 JANUARY,2000
[45]Mike Magdaluyo．3V与5V混合系统中逻辑器接口问题．MSP430应用技术资料．
[46]程开富．光电耦合器的发展及应用．国外电子元器件．2002(1)：64—66
[47]阳勇，熊会．光电耦合器在电源技术中的应用．国外电子元器件．2002(5)：67—70
[48]Digital cellular teleconmmunications system (Phase 2+)AT command set for GSM Mobile Equipment(ME)(GSM 07.07 version 7.4.0 Release 1998)
[49]Rockwell Semiconductor System. AT Commands for Central Site Modem Reference Manual. August 29,1997
[50]ZTE. ZXGM18. AT 命令说明书，2002．8
[51]WAVECOM. WMOI3 Integrated Modem Functional Specification. March, 2000
[52]戴畅，官伯然．GSM无线测控系统的硬件设计．杭州电子工业学院学报．2002(8)：25—28
[53]刘春生，孙志勇．DTMF芯片HT9170在数据通信中的应用．国外电子元器件．2002(1)：22—24
[54]江世明．8051系列单片机与MT8880收发器接口技术．电子技术．2002(4)：38—41
[55]周航慈．带I~2C总线的E~2PROM的驱动程序．电子与自动化．1996(3)：51—52
[56]李朝青．PC机及单片机数据通信技术．北京：北京航空航天大学出版社．1999
[57]杨振江，杜铁军，李群．流行单片机实用子程序及应用实例．西安：西安电子科技大学出版社．2002
[58]蔡美琴，张为民，沈新群等．MCS—51系列单片机系统及其应用．北京：高等教育出版社．1992
[59]谭浩强，张基温，唐永炎．C语言程序设计教程．北京：高等教育出版社．1992