一种新型的固话监测终端的设计

摘 要： 基于固定电话管理系统的需求，设计一种能够及时获取并线固话通话明细的监℃测终端，作为管理考核该话机的一种信息来源。该终端以ATmega16单片机为核心，通过解码芯片和外围电路获得FSK/DTMF制式来电显示、组合按键及摘挂机信息，并利用低成本嵌入式UART?ETH?จWiFi模块与服务器实现网络通信。实际应用表明，该终端监测准确、稳定，值得在各种固话管理系统中推广，现已成功应用到挂机短信系统中。

关键词： 固定电话； ATmega16； FSK/DTMF； 挂机短信

在商用固定电话管理领域，电话的拥有者需要对其电话的使用进行管理，特别是能够及时获取并查询主叫号码、被叫号码的通话明细[1]。同时使用者还可以通过组合键的方式，向服务器汇报通话的性质和信息等要素。

1 总体设计

此终端设备主要由MCU模块、监听模块、通信模块三部分组成，整体结构框图如图1所示。

2 硬件设计

2.1 信号解码电路设计

在中国地区，来电显示（CID）传送方式主要分为2种，一种是频移键控（FSK）制式；另一种是双音多频（DTMF）制式。不同城市和地区的来电显示制式各不统一。本终端采用了双制式解码电路，然后根据FSK/DTMF信号方式的传送协议[3]，通过软件解析来电信息，其适应性强，误码率低。

2.1.1 FSK信号解码模块

DTMF是指通过2个特定的单音频信号组合来代表数字信号和功能的一种编码技术[7]。2个不同频率的单音频信号代表不同数字和功能。8种不同频率的单音频组合出16种数字信号。

2.2 摘挂机状态检测模块

摘挂机状态的检测由电话线路两端的电压高低变化来确定。正常情况下，电话线路的馈电电压为48 V直流电压，当为摘机状态时话机线端电压为9 V左右，但当来振铃时，交换机送出的振铃信号是75 Vrms，25 Hz的正弦交流信号[8]，振铃波形如图4（a）所示。为了消除振铃信号对检测线路两端直流电压的影响，采用整流滤波电路，先通过整流桥整流，再利用电解电容充放电作用，经过电阻电容配比，使电容两端电压趋于平滑，振铃整流后电压波形如图4（b）所示。电容两端电压再通过光耦隔离加反相器，把模拟信号转变成单片机可识别的数字信号，实现了对摘挂机状态的检测。检测电路如图5所示，当电话为挂机状态时，线路电压为高电压，光耦导通，I/O端为高电平，即使有振铃到来，正弦信号通过整流稳压电路后电容两端电压浮动也不会影响光耦的导通，I/O端仍为高电平；当为摘机状态时，光耦不导通，I/O端为低电平。再通过软件消抖，查询I/O引脚电平，可以准确地检测到电话的摘挂机状态。

2.3 通信模块

单片机通过RS 232串口与其通信。它是基于通用串行接口的符合网络标准的嵌入式模块，内置TCP/IP协议栈，有4种工作模式可供配置：默认模式、串口转以太网、串口转WiFi CLINT、串口转WiFi AP。通过Web页面对其进行参数配置，包括工作模式、串口波特率、IP地址等。由于要求服务器可以同时与一个或多个电话监测终端通信，每个终端都应设置为客户端，并选用UDP协议通信[9]。该终端通过网络通信，使信息传输更加实时、稳定、可靠。 3 软件设计

话机振铃间隔为4～5 s，来电后振铃标志置1，当超过5 s后标志清零，振铃后5 s内如果没有摘机判断为未接。摘机后按键间隔如果超过3 s就不在接受按键信息，检测挂机后发送数据包。根据监测终端的两种工作方式，程序流程图如图6所示。为了增强软件运行以及和服务器通信的稳定性，在程序中增加了看门狗和心跳机制，每隔固定时间段发送心跳包，以便服务器能够统计当前挂载量和挂载的每个监测终端网络通信是否正常，增加了设备与服务器之间通信的可靠性。

4 在商业挂机短信系统中的应用

挂机短信系统是一款能够帮商家在固定电话上开发新业务的来电管理系统。当手机客户拨打商家固定电话，通话结 ﭢ束后，将收到商家在Web页面预先设置好的短信内容，其内容可以是企业介绍、节日祝福、产品活动等信息[10]。目前各运营商都有推广，但都仅限于自己网络下的固话用户，具有局限性、且实时性不高。而该终端的应用可以不受各运营商的限制，针对不同制式、不同网络下的电话机都能成功实时监测其话机信息。整个挂机短信系统工作流程大体为当检测终端检测到话机信息后，通过网络组包发送给服务器后台，然后由后台存入数据库并触发短信平台，发送商家在Web页面设定好的短信内容。此终端的应用使该系统更具有商业性，其客户应用面更加广泛，易于统一管理。该终端可扩展性强，应用面广，不仅可以应用到挂机短信系统中，也可应用到电话营销及客户服务行业中，通过把监测信息存入数据库能够让管理者很方便的知道每个业务员的通话明细；同时还可应用到电话预定服务行业，前台人员接通电话后通过组合键的方式告知上位机系统预定内容等。

5 结 语

本文基于商业需求设计了一款实用的固话监测终端，介绍了其硬件组成以及软件设计等，通过监测并联电话的来电信息及按键和摘挂机动作，能够成功获得服务器所需的各种话机状态，为后一步的固定电话业务扩展奠定了基础，并已在商业挂机短信系统中得到了很好的应用。该终端成本低，体积小，安装方便，可靠性强，具有很好的应用前景。

参考文献

[2] 许祥滨.来电显示的原理与应用[J].厦门大学学报：自然科学版，2003，42（1）：48?51.

[4] 高万兵，王忠庆，任一峰.基于H9032❦C的新型来电☼显示器设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2010，10（3）：49?51.

[6] 周龙甫，呼永河，范泉水，等.模拟串口技术在多传感器数据采集中的应用[J].医疗卫生装备，2013，34（10）：4?5.

[7] 王乙斐，游舟浩，王颖，等.DTMF信号的合成与识别[J].电子设计工程，2011，19（7）：71?73.

[8] 桂海源，张碧玲.现代交换原理[M].北京：人民邮电出版社，2013.

[9] 谢希人，谢钧.计算机网络教程[M].北京：人民邮电出版社，2012.