CN1437385A - 用普通双音频电话实现网上通讯的智能化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用普通双音频电话实现网上通讯的智能化接口装置。该装置中包括电话市网端口，外接电源插口组成的直流迥路及语音信号转换迥路，MIC、SP信号高隔离混合的二、四线转换电路，MIC的受控自动衰减电路SP自动增益电路，由单片机及其内存EPROM的软件搭成的转换与管理平台，及PC机相连的声卡插口和串行(并行)接口，形成MIC信号自动衰减和SP信号自动增益的随机调整效果，从而达到普通双音频网口通讯的应用和高质量效果。

Description

用普通双音频电话实现网上通讯的智能化装置

技术领域

本发明属于在网上实现语音信息交换的专用装置，特别是应用普通双音频电话实现高质量语音信息交换的专用设备。

背景技术

由于互联网没有区域和国家的概念，其语音交换平台主要依靠软件程序进行，并能通过网关和市话联网，所以在网上拨打国际长话的费用非常低。局域网(包括跨区域或国界的虚拟局域网)内的PC机用户间的通话可以完全免费。尽管网内的PC机IP地址是随机的，但仍可通过查注册表的方式方便呼叫。所以在互联网上拨打电话，是通信技术发展的新亮点。从技术实现的角度来，不外乎是两种方法：其一是不用PC机，用专用的网络电话、网关、关守、程控交换机组成系统，实现互联网内、网外的联网通信；其二是利用PC机及其声音多媒体，借助于互联网上低收费的语音交换平台或免费的局域网内的语音交换系统，来实现PC对PHONE、PC对PC的通信。从应用群体来看，第一种系统由于造价高、投资大，只适用于大的通信营运商和跨区域、国界的企业、商业集团。第二种系统，对于有PC机的用户基本上没有什么投入，所以它拥有庞大的用户群。第二种系统的通话质量虽然主要依靠专用网站语音平台上的软件程序来保证，但用户端PC机和SP/MIC组合之间连接的电平匹配也直接影响通话效果。由于PC机的声卡及外接耳机、麦克风均为技术含量较低的产品，它们的输入、输出电平要求并不严格，再加上PC机上都可人工对SP、MIC放大器的增益进行调整，所以不同厂家生产的声卡、耳机麦克风组合的技术指标相差很大。在用于网络电话系统时，很难进行匹配调整，这就是很多PC机用户感到网络电话通话效果差的真正原因。

除此之外，耳、麦的组合完成家用网上的直接通讯使普通人十分不习惯之外，还增加了操作上的许多不方便之处，包括键盘拨号实现网上与远途普通市网话机的通讯等，不但没有利用普通双音频电话中已经十分成熟的技术，而且使用户采用网上通讯的方便的同时又增加著多的不方便。

发明内容

本发明的关键设计思想是企图将普通双音频电话引入网上通讯，不但要全部利用现在双音频电话所具有的完善的功能设计，而且能保证能智化的随机调整和多种信令的辨别与传输，使在完成上网连接之后实现用普通双音频电话进行呼叫和通信成为可能。

具体的设计中我们知道，在对模拟信号进行A/D转换时，对信号的要求是比较严格的：一个失真或限幅的声音信号到A/D转换后误码率会大幅提高，要想提高网络电话的通话质量，如果SP信号过小会使你听起来十分费力。如果SP信号过大通话的对方会感到回声加大。PC机和SP、MIC组合相接的声卡口的SP、MiC放大器增益应调至最佳状态，除专业人员外，普通用户很难做到这一点。如果我们设计一个单片机为核心的转换平台，在自动进行系统调整的同时，输入一定的音频信令，经MIC放大后，再反馈给SP输出(PC机现行声卡的调整模式)，此信号经译码器变成二进制信号送入单片机，由CPU确定它的误码率，再由工作软件确定并记忆它的MIC输出衰减器的衰减量，可获得MIC信号电平的最佳匹配，直到电路断电为止。至于从声卡接口输出的SP信号，尽管电平可调范围很大，但毕竟都属于大信号，可以设计一个高性能的自动增益放大器，无论SP信号输出是大是小，均可以保证开机后传输的信号大小不变，这个预先设定的信号幅度，不会对MIC迥路造成任何不良影响。这时我们将普通的电话机(双音频)接入该装置后完成与PC机的连接，不但应用起来使人们感到十分舒服、习惯(与耳、麦组合相比)，而且它的价格便宜。普通双音频电话目前电路芯片的总体设计完善而优秀，语音电平具有国际统一的标准规范，所以其适应性强，通话质量容易控制在一个非常标准的范畴之内。而且电话机的DTMF信号源标准，方便自适应电路的设计标准化，单片机平台很容易将双音频电话发出的DTMF信号变化成为PC机可识别的信令，使网上直接拨号亦成为现实。也就是说本发明所设计的专用装置是一个用普通双音频电话实现网上通讯的智能化接口装置，它是一个由单片机转换平台，具有记忆功能的MIC衰减器高性能SP信号自动增益电路和一个双向相互独立传输MIC和SP的信号的，具有高隔离与混合功能的二、四线语音信号转换电路组合在一起的一个专用装置，它与单片机CPU平台工作软件机配合完成取代耳、麦组合实现高质量网号通讯的专用装置，一经初步安装调试使其具有与所用电话机相适应的高保真传输特性，则网上通迅的工具就成为了现实。

下面将结合所给出的附图，进一步说明本发明的结构原理，以及本发明的目的是如何实现的。

附图说明

图1是本发明的原理框图和信号传输结构图。

图2是就图1设计原理给出的实施例电原理图。

附图中1代表普通双音频电话，2代表市话网，3代表直流迥路转换电路，4代表二、四线语音信号隔离与混合电路，5代表受控MiC衰减电路，6代表SP信号自动增益电路，7代表以单片机搭成的信号转换平台，7-A代表DTMF信号放大器，7-B代表DTMF信号译码器，8代表串行接口(或并行接口)，J₁代表电话机插口，J₂代表市话网插口，J₃代表外接12伏电源插口，J₄代表PC机的多媒体声卡插口，J₅代表串行口与PC机相连口的接插口，U₁为串行接口223芯片，U₂为一个8位单片机，U₃为译码器，U₄、U₅为四运放芯片，U₆为看门狗芯片，U₇～U₉这适配电源芯片，RX代表一个受控衰减器电路，W₁、W₂为电流器，M₁为场效应管。R为电阻，C为电容代码，S₁、S₂为开关，D₁为二级管，D₂为发光二级管，L₁代表铃流信号。

具体实施方式

如附图1所示，给出的是本发明的结构原理图，该装置在应用时与普通的双音频电话1相连(通过S₂)，市话线可做为选择通讯方式(通过S₂)，亦可将其与装置通过转换电路3接入CP单片机组成的转接平台。此外还有与PC机相连接的声卡输出、输入端口J₄和串行接口J₅，其结构电路包括以下几个主要部分，包括普通双音频电话1在内的语音直流迥路转接电路(3)，单片机为核心搭接成的转接控制平台电路(7)，语音讯号的二、四线转换电路4，MIC信号衰减电路5和SP信号自动增益控制电路(6)。由普通双音频电话1引出的语音信号，经过开关S₁转接送至具有将MIC与SP信号高性能隔离与混合特性的二、四线双向转换电路4。MIC信号的输出端自转换电路4引出后经受控MIC自动衰减电路(5)衰减后分为两路，其中一路接至PC机多媒体声卡接口MIC输入端口J_4-1，该路信号以高保真性能进入PC机进行处理后，以数字信号发上网实现语音的网上输出。而另一路送入单片机CPU为核心搭成的转换控制平台(7)，这路主要是检测从普通双音频电话机中发出的DTMF信号，将其检测放大处理成数字信号，在单片机平台内EPROM中的软件管理下形成符合标准的网上通讯信号，从而可以实现网上应用普通双音频电话实现网上拨号，二次呼叫等各类通讯操作。

从PC机多媒体声卡接口J_4-2引出的SP信号送至自动增益控制电路6处理后传入二、四线传换电路4的输入端经混合处理进入普通电话1的语音信号线。

同时转入单片机CPU搭成的平台电路7的还有从市话网引入的铃流信号及铃流信号中复含的来电地址码的显示信号，该信号在处理软件的有效管理下转换成标准信号从平台输出，经串行接口8(也可采取并行结口)输至PC可充分利用PC机的资源将来电及来电码标贴在相应的CRT区域。以使用户在通话的同时监视市话网的呼叫信息，甚至可以直并两部普通双音频电话机，这样就可以一线双机，达更加完备的功能。

从所给出的实施例电原理图中可以看出，本发明中的普通双音频双话语音信号转换电路3主要是已有电话插接口J₁，市话线插口J₂和外接直流恒压源插口J₃。其中设一个双刀双掷的转换开关S₂，如果采用双机线路则S₂可完全不使用。其中J_3-3脚接至PC机串行接口的一个输入脚直接用来检测铃流及复合的来电显示码。

语音信号从网上和电话机之间的双向传输的关键设计是一个使MIC信号和SP信号高性能混合与隔离的二、四线转换电路4，从而实现从电话到网口的双向语音信号互传。随电话机的MIC信号进入二、四线转换电路4的还有由电话机发出的DTMF信号指令，它亦从该电路的MIC信号输，但被引至由单片机CPU搭成的转换平台电路7的输入端口，则该端至单片机芯片U₂的输入脚之间还设置了一个DTMF信号的放大电路(7-A)和DTMF信号的模数转换电路A/D(7-B)的串联电路，然后以数字码形式进入单片机在EDROM中软件的指挥管理下经处理后转发至PC机的串行接口8。

为了完成本装置与用户电话之间的适应性调试本发明在DTMF放大电路7-A前端接入了一个单刀单掷的转换开关S₁，开关的一端接二、四线转换电路4的MIC信号输出端脚，另一端接到SP信号自动增益电路6的信号输入端口。调试时将S₁转至SP信号端。这时输入一个DTMF信号，此信号会径MIC的通道会通过放大器(7-A)、译码器(7-B)进入单片机组成的平台由软件管理下完成对其误码率的判定，再根据误码率设定相应的数字代码指令至MIC的衰减电路5的控制端从而确定MIC衰减电路的衰减分贝值，并形成记忆。方框5所给出的正是这样一个具有记忆功能，受控于单片机转换平台发出的指令的自动衰减电路，它从而可以实现随指令而变化其衰减分贝值，确保电话机的MiC信号到PC机的声卡口后实现最佳的匹配状态，直至该电路关闭为止。所以，当S₁完成调试预置后，将S₁恢复至图1所示的状态，即可以实现本发明中所希望的那样实现由MIC到PC机的随机智能化调整。

从附图1中还可以看出有一个从市话线插头J_2-3脚直接引出的信号线是用来检测铃流的信号，当铃流信号传输过程中会得合来电的地址码信号，该信号从双音频普通电话引出时可以是经转换为数字信号，即是说铃流信号经铃流处理与检测电路后进入平台的可以是标准的数字信号，这里就不再多叙，仅从J_2-3中示意引出，进入单片机CPU平台电路的一个串行脚接入即可。

从附图2给出的实施例电原理图中可以清楚地理解本发明的设计思想，以及是如何用本装置实现普通双音频电话网上通讯的。

普通双音频电话的语音信号转换电路3是由双刀双掷的转换开关S₂为核心的一个切换电路，它包括与开关S₂相连的普通双音频电话的插接口J₁，市网话插口J₂，标准直流稳压插口J₃的切换电路，铃流信号从市话网插J_2-3脚引出经铃流识别与转换电路送到单片机CPU组成的转换平台一个信号输入脚上。S₂应用时状态如图2所示，亦可在J₃处并上另外一台话机组成双机连用。

本实施例中由单片机CPU的核心搭成的语音信号转换控制平台电话7，是采用了一个8位单片机U₆，以及其外围阻容器件C₁～C₆、C₈，C₉，R₆，晶振Y₂构成了单片机的工作平台，可以在单片机U₂的EPROM中写入相应的管理程序(也可由生产厂家将程序做成单片机的ROM外设)。配套设置有串行接口U₁(8)和为保证管理软件更好工作的看门狗芯片U₃。经市话网线采集到的信号L₁经铃流识别电路处理后，MIC传出的话机语音信号及内含的DTMF信号，经DTMF放大电路U_5D放大后再经U₃译码送入CPU组成的平台处理后再经U₂输出脚(P_1.7，P_3.7)，控制衰减电路的分贝值，其它数字信号经串行口U送入PC机，实现网上拨号及来电的显示等具体功能。

具有高隔离与混合性能的双向语音传输二、四线变换电路(6)乃是本电控装置的关键设计内容，在本发明的实施例中是由四运放U4_(A-D)及U_5-A，及外国元器件R₃～R₅，R₁₀、R₁₂、R₁₇、C₁₇、C₁₈、C₂₀及调节可变电阻W₁、W₂构成的双向语音传输通道。由MIC发出的语音信号经电容C₁₀，电阻3、W₁耦合进二、四转换电路，MIC语音信号自U_5D脚1输出送入可控MIC信号衰减器(RX)，衰减后信号的J_3-3脚输入PC机的声卡，输入PC机并从网上发送出去。

其RX为一个受控MIC信号衰减电路，其中控制指令来自U₂R1.7脚和3.7脚，其指令信号可形成00，01，10，11四个等级的码，以控制衰减电路调整衰减的分贝数，具体的衰减电路是常规电路在此不再具体举例。实施例中的MIC信号自二、四线转换电路4的MIC信输出端即U_5A的输出端引至衰减电路RX的一脚，受转换平台发出的指令控制进行衰减处理后的MiC信号再经电容C₁₉耦合输入PC机声卡插头J₄的第三脚，送入PC机处理。当然根据设计受控信号可以设为三线设置更多等级以实现更精确的控制。至于具体的受控衰减电路已属于普通电路常识不再详细列举电原理图。

SP信号的自动增益电路4是由四运放中的U_5-B、U_5-C及管效应管M₁，及外围器件C₂₀、C₂₂，R₂₂～R₂₉，R₁₉组成的负反馈两级音频自动增益电路，SP信号自PC机中声卡插头J₄的第1脚引出再引至U_5B的第5脚输入，经过负反馈式二级放大增益自动调整后再由U_5B的输出端7脚输出至二、四线转换电路的SP信号输入端。

实施例给出的电路中U₇、U₈、U₉为配套供电芯片以保证全部电路的正常运行需要。

按以上结构设计所制成的装置，仅需与PC机内与声卡的插头相连，与一个串行口或并行口相连，再按装上普通的双音频电话，市话网线和12伏标准直流源并线后。开启PC机，用标准的DTMF信号调整好声卡与电话的匹配，就可以进入自动调整后的自适应状态，从而很方便进入用普通电话实现网上通讯的全过程，包括网上拨号。其通话音质好，失真小，适应性强可用来和各个厂家的声卡电话相配套，调整起来也十分简单，有利于形成商品化和提高普通PC机用户的网上通话质量，降低消费，有利于大面积推广应用，在网络电话发展中有一定意义。

Claims (9)

1、一种用普通双音频电话现实网上通讯的智能化装置，应用时该装置与普通双音频电话机(1)，市话线(2)，PC机的声卡输出、输入端口(J4)及串行口接插件(J5)或并行口相连，其特征在于该装置结构中包括以下各部分电路：

a、普通双音频电话转接电话(3)，

b、单片机为核心的转接控制平台(7)，

c、语音讯号直流迥路的二、四线转换电路(4)，

d、Mic信号衰减电路(5)，

e、SP信号自动增盖控制电路(6)，

由普通双音频电话(1)引出的语音信号经选择开关(S₁)后接入MIC和SP信号隔离与混合二、四线转换电路(4)，MIC信号的输出端自转换电路(4)引出经受控MIC信号衰减器(5)衰减后分为两路，一路接至PC机多媒体声卡接口(J₄)的MIC输入端，另一路送入由单片机CPU为核心搭成的转换控制平台(7)，从接口(J₄)引出SP信号，送至自动增盖电路(6)进入二、四线转换电路(4)的输入端，再经混合进入普通音频电话机的语音信号迥路，同时传入单片机搭成的转换控制平台电路(7)的信号线中，还有从转换电路(3)引出的铃流信号检测线(L₁)，输入单片机CPU的信号经转换平台处理后转换成MIC信号衰减指令输至衰减器电路(5)或转换成拨号码及来电显示信号经串行接口电路(8)或并行接口输至PC机。

2、根据权利要求1所说的用普通双音须电话实现网上通讯的智能化装置，其特征在于在二、四线转换电路(4)的MIC信号输出端至单片机CPU搭成的转换平台的输入端口之间，设置有由一个DTMF信号的放大电路(7-A)和一个模数转换电路(7-B)的串接电路。

3、根据权利要求2所说的用普通双音频话机实现网上通讯的智能化装置，其特征在于在DTMF放大电路(7-A)前端接上一个调试用单刀、单掷转换开关S₁，开关一端接二、四线转换电路(4)MIC信号输出端，另一端接至SP自动增益电路(6)的输入端口。

4、根据权利要求1所说的用普通双音频电话实现网上通讯的智能化装置，其特征在于铃流检测信号(L₁)是从市话网接口J₂上的铃流输出端(J₃)上直接引入转换平台(7)的一个串行口位置上。

5、根据权利要求1所说的用普通双间频电话实现网上通讯的智能化装置，其特征在于语音信号转接电路(3)是由刀双掷开关S₂，与其相连接的普通电话接插口J₁，市话网接插口J₂，12伏直流电源插口J₃，连接成的转换电路，铃流信号L₁从市话网插口J_2-3脚上引出经铃流识别与转换电路后，引至单片机CPU搭成的平台(7)的一个信号输入脚上。

6、根据权利要求1所说的用普通双音频电话实现网上通讯的智能化装置，其特征在于单片机转换平台电路(7)是由一个8位单片机(U6)及外围器件C₈、C₉、晶振Y₂，R6，串行接口(U₁)及外围器件C₁-C₅，配套的译码器(U₃)，由运算放大器(U_5D)搭成的DTMF信号放大电路组成，来自MIC信号线的DTMF信号自开关S1引入放大电路U5D的输入脚，再经译码器送入CPU，在CPU的EPROM中相应管理软件控制下处理后的信号经串行接口(U₇)送入PC机。

7、根据权利要求1所说的用普通双音频电话实现网上通讯的智能化装置，其特征在于二、四线转换电路(4)是由运放U₄，U_5A及外围器件R₃～R₅、R₁₂～R₁₇，C₁₇、C₁₈、C₂₀及调节电阻W₁、W₂构成的双向语音信号传输通道。

8、根据权利要求1所说的用普通双音频电话实现网上通讯的智能化装置，其特征在于MIC衰减电路(5)是一个受控可变衰减倍数的衰减电路(RX)，来自电话机的MIC信号自二、四线转换电路的输出端U_5A引至(RX)的第一脚进入衰减后的MIC信号输入端(第三脚)引入PC机处理，衰减器受控端2、4脚接到CPU平台的信令输出脚(U_2-1.7，U_2-3.7)。

9、根据权利要求1所说的普通双音频电话实现网上通讯的智能化装置，其特征在于SP信号自动增益电路是由运放(U_5B、U_5C)及均效应管M₁及处围器件C₂₀、C₂₂、R₂₂～R₂₇、R₁₉组成的负反馈式两级音频自动增益电路，SP信号自声卡插口J₄的第1脚引出至U_5B的5脚输入，经两级放大负反馈式增益自动调整后，由U_5B的输出端输出到二、四线转用的SP信号输入端口。

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