基于μC/OS-II嵌入式的固話(huà)來(lái)電防火墻電路模塊設計

　　系統基于μC/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統和CallerID（來(lái)電顯示）技術(shù)，由鈴流檢測、來(lái)電解碼、DTMF解碼、模擬掛機、號碼存儲等模塊組成。μC/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統的引入極大的方便了模塊的管理和號碼存儲的管理。系統利用得到的來(lái)電號碼，同存儲的黑名單中的號碼進(jìn)行比較，判斷是接通話(huà)機振鈴線(xiàn)路，抑或控制模擬掛機電路掛機。本系統復用電話(huà)機鍵盤(pán)控制，并以L(fǎng)CD中文顯示，可方便的對黑名單中號碼的進(jìn)行管理。

　　系統硬件電路設計

　　固定電話(huà)來(lái)電防火墻是基于來(lái)電顯示（CID）的設計的，通過(guò)解碼得到的來(lái)電號碼，與黑名單中的號碼進(jìn)行比對，進(jìn)行模擬掛機或者接通振鈴。復用電話(huà)及鍵盤(pán)進(jìn)行系統設置，通過(guò)電話(huà)機鍵盤(pán)輸入號碼，存儲到EEPROM中。

　　鈴流檢測電路

　　我國大陸來(lái)電顯示是FSK格式的。來(lái)電號碼在第一聲振鈴于第二聲振鈴之間發(fā)送。為避免在得到來(lái)電號碼前，第一聲振鈴對用戶(hù)產(chǎn)生影響，需要在話(huà)機振鈴電路動(dòng)作之前截斷振鈴，因此要求振鈴檢測迅速有效?！♀徚鳛?5Hz電壓有效值90士15V的正弦波，使用一個(gè)電壓比較器，當鈴流電壓上升到60V以上的時(shí)候，比較器就會(huì )輸出高電平，用反相器反相后，用來(lái)觸發(fā)單片機的外中斷。圖3所示為振鈴檢測電路：

　　圖3 振鈴檢測電路

　　線(xiàn)路切換及后備電源電路

　　當檢測到鈴流后，單片機應立即把電話(huà)機與外線(xiàn)電話(huà)線(xiàn)路斷開(kāi)，防止電話(huà)響鈴，由于話(huà)機可能存有信息，應繼續為話(huà)機供電，以保證話(huà)機信息不丟失。同時(shí)電源也為系統設置復用話(huà)機鍵盤(pán)時(shí)提供電源。如圖5所示，使用一個(gè)雙刀雙擲繼電器進(jìn)行線(xiàn)路切換。常閉觸點(diǎn)連接外線(xiàn)，常開(kāi)觸電連接后備電源。LM317結成電流反饋形式，構成一個(gè)恒流源為話(huà)機供電。

　　圖5 線(xiàn)路切換電路

　　來(lái)電解碼電路

　　如圖6所示，解碼芯片采用盛群半導體公司的集成解碼芯片HT9032。它著(zhù)眼于 Type I 或 On-hook caller ID 的應用，符合 Bellcore（Type I ）及 ITU-I V.23 的規范。HT9032 整合了FSK 解調器于其芯片中。以低耗電量及價(jià)格的優(yōu)勢等見(jiàn)長(cháng)。芯片將解碼以1200波特率通過(guò)異步串行口發(fā)送至單片機接收。

　　圖6 來(lái)電解碼電路

　　摘掛機檢測及DTMF解碼電路

　　對系統黑名單設置時(shí)，復用話(huà)機鍵盤(pán)，因此需要對話(huà)機按鍵的DTMF撥號解碼，得到相應的按鍵鍵值，送由單片機處理。同時(shí)要對話(huà)機狀態(tài)進(jìn)行檢測，已及時(shí)通知單片機進(jìn)行解碼。DTMF解碼采用盛群半導體公司的HT9170B集成解碼芯片。摘掛機檢測使用了電壓比較器。根據我國電話(huà)網(wǎng)標準，掛機狀態(tài)時(shí)電話(huà)網(wǎng)電壓在24V以上，摘記時(shí)在10V以下，用電壓比較器比較電壓，判斷話(huà)機狀態(tài)。電路圖如圖7所示：

　　圖7 掛機檢測及DTMF解碼電路

　　模擬掛機電路

　　當TAKEUP為高電平時(shí)，T2導通；當TAKEUP低電平時(shí)，T2 不導通，因此T2就是一個(gè)受單片機IO口控制的開(kāi)關(guān)?？梢酝ㄟ^(guò)單片機模擬摘掛機。

　　圖8 模擬掛機電路

　　單片機及顯示電路

　　單片機采用飛利浦公司的51核P89C668。P89C66單片機內帶64KB Flash存儲器，8K RAM。該器件的時(shí)鐘周期為6個(gè)時(shí)鐘，是傳統的80C51的兩倍。4個(gè)中斷優(yōu)先級； 8個(gè)中斷源；4個(gè)8位I/O口；全雙工增強型UART； 2個(gè)DPTR寄存器； I2C串行接口；是功能非常強大的一款51核單片機。外擴1片eeprom存儲器用于儲存黑名單號碼。顯示電路采用的是128*64點(diǎn)陣LED屏，如圖9 所示。

　　圖9 單片機和顯示部分電路

　　系統電源電路

　　電話(huà)機后備電源需要24V供電，而其他數字電路需要5V供電，若采用線(xiàn)性穩壓損耗較大，故而采用DC-DC芯片將24V電壓降為5V為數字電路供電。電路圖如圖所示：

　　圖10 電源電路

　　總結：本文設計了基于μC/OS和MCS51單片機的固話(huà)來(lái)電防火墻。介紹了電話(huà)機的基本工作原理，硬件對主要模塊進(jìn)行了詳細的分解分析。整個(gè)系統通過(guò)了實(shí)際產(chǎn)品的最終驗證，達到設計要求。