【摘　要】　主要介紹了一種由單片機(jī)控制的新型投幣電話(huà)機(jī)的電路及工作原理。     關(guān)鍵詞：投幣電話(huà)，CPU控制，電路

1　引　言　　投幣電話(huà)機(jī)具有無(wú)需專(zhuān)人看管，可完成自動(dòng)收幣，使用靈活的特點(diǎn)，為電信服務(wù)部門(mén)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，以及方便廣大市民的通信聯(lián)系起到了積極的作用。2　設(shè)計(jì)功能介紹　　投幣電話(huà)機(jī)與普通電話(huà)機(jī)的主要區(qū)別是增加了打電話(huà)時(shí)的即時(shí)記時(shí)收費(fèi)功能。具體為，當(dāng)打電話(huà)者在撥號(hào)前將規(guī)定種類(lèi)的硬幣投入到電話(huà)機(jī)中，電話(huà)機(jī)判別其達(dá)到規(guī)定幣值后，方允許用戶(hù)撥號(hào)。如果撥號(hào)接通，則在被叫方摘機(jī)的瞬間，交換機(jī)就會(huì)向做重叫的投幣話(huà)機(jī)送來(lái)收費(fèi)信號(hào)，當(dāng)投幣話(huà)機(jī)接收到這一信號(hào)后接收投幣；如果未叫通被叫方，則用戶(hù)掛機(jī)，投幣話(huà)機(jī)即退出硬幣。記時(shí)是從被叫電話(huà)應(yīng)答時(shí)開(kāi)始，且當(dāng)通話(huà)到所投幣規(guī)定用時(shí)前會(huì)發(fā)出語(yǔ)音告警信息，如果在告警期間再投入規(guī)定的硬幣，則可繼續(xù)打電話(huà)，否則投幣話(huà)機(jī)到時(shí)會(huì)強(qiáng)行自動(dòng)拆線。　　投幣電話(huà)機(jī)電路方框圖見(jiàn)圖1。3　電路組成　　該投幣電話(huà)機(jī)各個(gè)電路由CPU統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)。　　它主要由以下電路組成：收費(fèi)信號(hào)檢測(cè)電路、極性保護(hù)電路、收幣驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)切換電路、通話(huà)電路、語(yǔ)音隔離電路、發(fā)號(hào)電路、450Hz撥號(hào)音檢測(cè)電路、CPU組成的單片機(jī)控制電路、語(yǔ)音模塊及顯示器電路等，其中開(kāi)關(guān)切換電路、收幣驅(qū)動(dòng)電路、語(yǔ)音模塊及顯示器電路、撥號(hào)音檢測(cè)電路等均要受到控制電路CPU的監(jiān)控。在CPU的輸入端口，還接有硬幣檢測(cè)電路端口、按鍵輸入端口、及費(fèi)率貯存器端口。    電路原理圖見(jiàn)圖2。

　　由圖2可知，電話(huà)外線從PORT4端口進(jìn)入本機(jī)，在PORT4（1）腳經(jīng)過(guò)話(huà)機(jī)叉簧開(kāi)關(guān)PORT6加到極性變換及保護(hù)電路D3正極，（2）腳加到保護(hù)電路D4正極。極性變換電路由四個(gè)二極管構(gòu)成橋式整流電路，它們進(jìn)行極性變換及保護(hù)，以保證其它電路可靠穩(wěn)定地工作，并使進(jìn)入本電話(huà)機(jī)的信號(hào)極性保持一致。

　　開(kāi)關(guān)切換電路主要由三極管Q1、Q2構(gòu)成，從單片機(jī)擴(kuò)展口送出的脈沖信號(hào)加到R6上，經(jīng)過(guò)N2驅(qū)動(dòng)三極管Q2和Q1，可控制電話(huà)通路的通與斷。　　接在電話(huà)外線之間的反極性信號(hào)檢測(cè)電路由R41、R42及D5、D6組成，該電路的功能是接收判別交換機(jī)送來(lái)的收費(fèi)信號(hào)（被叫摘機(jī)信號(hào)），并送出收費(fèi)控制脈沖。我國(guó)規(guī)定交換機(jī)送出的收費(fèi)信號(hào)大體為兩種：一種為反極性信號(hào)，它是一種直流信號(hào)，利用改變投幣電話(huà)機(jī)用戶(hù)線饋電電壓極性來(lái)實(shí)現(xiàn)的；另一種為16KHz脈沖信號(hào)，它是持續(xù)時(shí)間為150ms左右的正弦脈沖信號(hào)，幅度要求在70mv左右。本機(jī)使用反極性信號(hào)使CPU送出收幣驅(qū)動(dòng)信號(hào)和收幣控制信號(hào)。該電路從電話(huà)外線上取出反極性信號(hào)，并在D5、D6的正極上取得后直接送CPU（12）（13），然后再由單片機(jī)擴(kuò)展口送出收幣控制信號(hào)到Q9基極，送硬幣檢測(cè)信號(hào)到Q8的基極。　　收幣控制電路由Q7、Q8和部分電阻組成，它受到硬幣檢測(cè)信號(hào)的控制。收幣驅(qū)動(dòng)電路由Q9、Q10和PORT8特種繼電器組成。收幣電路的作用是根據(jù)要求驅(qū)動(dòng)收幣機(jī)構(gòu)收取投入到電話(huà)機(jī)中的硬幣，使停置于幣道中的硬幣進(jìn)入幣盒之中，該電路是這樣進(jìn)行工作的。在平時(shí)，由于Q8基極得到高電位，Q8、Q7導(dǎo)通，使PORT8線圈中有很小電流通過(guò)，并對(duì)C36進(jìn)行充電，由于市話(huà)線路電流大約在十幾mA左右，這時(shí)PORT8繼電器不能動(dòng)作（C36是一個(gè)1000μF的大電容）。而當(dāng)Q9基極收到CPU送來(lái)的收幣信號(hào)時(shí)，它馬上導(dǎo)通，使Q10導(dǎo)通，這時(shí)C36迅速通過(guò)PORT8繼電器線圈和Q9、Q10進(jìn)行放電，由于放電電阻很小，使PORT8繼電器線圈得電，繼電器動(dòng)作，完成自動(dòng)投幣。當(dāng)硬幣滑落幣道后，PORT8繼電器恢復(fù)初始狀態(tài)。C36又重新進(jìn)行充電。　　另外，當(dāng)通話(huà)時(shí)間快到了，投幣電話(huà)機(jī)會(huì)自動(dòng)開(kāi)始語(yǔ)音提示，如果主叫要延長(zhǎng)通話(huà)時(shí)間，則需再投入硬幣，電話(huà)機(jī)要進(jìn)行第二次收幣，由于此時(shí)交接機(jī)不會(huì)再產(chǎn)生收費(fèi)控制脈沖，本機(jī)是通過(guò)單片機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生模擬收幣信號(hào)，使收幣機(jī)構(gòu)工作，完成第二次收幣。同時(shí)語(yǔ)音提示由專(zhuān)用語(yǔ)言模塊產(chǎn)生，送通話(huà)電路提示用戶(hù)。　　本機(jī)通話(huà)電路集成塊采用的是TEA1110A專(zhuān)用話(huà)機(jī)通話(huà)集成電路。在一片芯片內(nèi)包含有通話(huà)電路所需要的全部電路和撥號(hào)接口電路，撥號(hào)方式與通話(huà)方式之間的轉(zhuǎn)換由電子開(kāi)關(guān)完成，下面列出TEA1110A出腳主要功能，以利于分析電路：　　IR：受話(huà)放大器輸入腳，SLPE：斜率調(diào)節(jié)腳（直流電阻調(diào)節(jié)腳），MUTE：靜噪輸入腳，DTMF：雙音多頻信號(hào)輸入腳，REG：穩(wěn)壓器去耦腳，GAR：受話(huà)放大器增益調(diào)節(jié)腳，OR：受話(huà)放大器輸出腳，MIC：（＋，－）送話(huà)放大器正、反輸入腳，LN：正線路腳。　　這里重點(diǎn)介紹兩個(gè)出腳的功能：第一為MUTE靜噪輸入腳，它用來(lái)控制通話(huà)電路的工作狀態(tài)。如果靜噪輸入腳接高電平，則發(fā)送通路的電子開(kāi)關(guān)把DTMF信號(hào)接到發(fā)送放大器的驅(qū)動(dòng)級(jí)，同時(shí)把送話(huà)輸入放大器和接收輸入放大器斷開(kāi)，此時(shí)通話(huà)電路處于雙音多頻發(fā)號(hào)狀態(tài)，如果是脈沖撥號(hào)，則DTMF端無(wú)信號(hào)輸入，整個(gè)通話(huà)電路被靜噪。如果靜噪腳（M）處于低電平或懸空，電子開(kāi)關(guān)把發(fā)送輸入放大器和接收輸入放大器接通，此時(shí)電路處于通話(huà)狀態(tài)，可以進(jìn)行正常通話(huà)。第二為DTMF雙音多頻輸入腳，在雙音頻發(fā)號(hào)期間，從該腳送入雙音頻信號(hào)，該腳信號(hào)來(lái)自于撥號(hào)集成塊HT9200A（7）腳，經(jīng)過(guò)通話(huà)集成塊處理后，一路從LN腳送出，送往線路，它的電壓放大增益為26dB，另一路經(jīng)過(guò)塊內(nèi)衰耗器送到OR腳受話(huà)器，由于該信號(hào)的電平很低，所以在受話(huà)器中可以聽(tīng)到輕微的撥號(hào)確認(rèn)音。另外，變換R20的大小可以改變受話(huà)放大器的增益大小，從而改變受話(huà)器的音量。　　本機(jī)的發(fā)號(hào)電路采用的是HT9200A專(zhuān)用撥號(hào)集成電路。投幣電話(huà)機(jī)的撥號(hào)方式與普通電話(huà)機(jī)一樣，可以是直流脈沖，也可以是雙音頻。所不同的是投幣電話(huà)機(jī)的撥號(hào)條件有兩個(gè)：一是摘機(jī)，二是要投入足夠的硬幣，只有在這兩個(gè)條件同時(shí)具備后，按鍵才能有效，電話(huà)機(jī)才能發(fā)出撥號(hào)信息。HT9200A撥號(hào)專(zhuān)用集成塊的輸入腳同時(shí)輸入由CPU輸出送來(lái)的收幣檢測(cè)信號(hào)、摘機(jī)信號(hào)和用戶(hù)撥打的號(hào)碼，并轉(zhuǎn)化成雙音頻信號(hào)送往外線。　　本投幣電話(huà)機(jī)各電路均由單片機(jī)控制處理協(xié)調(diào)，其中CPU的型號(hào)為89C52。與CPUP00～P07腳相連接的是硬幣檢測(cè)電路端口，與CPUP20～P27腳相連接的是話(huà)機(jī)按鍵電路端口，CPU通過(guò)輸入輸出擴(kuò)展端口可以與相應(yīng)電路進(jìn)行連接，它們是：（1）控制語(yǔ)言模塊（U9 AP18108）產(chǎn)生告警音、語(yǔ)言提示音、及各種音樂(lè)等等，從U9第（7）腳輸出送往U6（TEA1110A的IR腳）。注意當(dāng)從語(yǔ)音模塊U9送出語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，通話(huà)集成電路U6內(nèi)部受話(huà)放大器工作，接在U9第（12）上的受話(huà)器能聽(tīng)到語(yǔ)言聲，但我們不希望該語(yǔ)言信號(hào)送往電話(huà)外線，所以在通話(huà)集成電路U6的IR腳上接有由Q5、Q6組成的語(yǔ)音隔離電路。Q6基極從CPU輸出端得到高電平，即Q6、Q5導(dǎo)通，使Q5射極對(duì)地短路，從而保證語(yǔ)音信號(hào)無(wú)法送外線。（2）CPU同時(shí)通　　過(guò)擴(kuò)展模塊74HC244驅(qū)動(dòng)液晶顯示模塊工作，顯示本·65·投幣電話(huà)機(jī)的工作狀態(tài)，可提供直觀的人機(jī)界面。（3）CPU通過(guò)擴(kuò)展模塊能及時(shí)調(diào)用存貯器中的所有數(shù)據(jù)。該存貯器的信號(hào)為U7 XR25165，在它內(nèi)部存貯有長(zhǎng)話(huà)、農(nóng)話(huà)、市話(huà)等費(fèi)率信息內(nèi)容，供CPU隨時(shí)調(diào)用外理。　　本投幣電話(huà)機(jī)還設(shè)有撥號(hào)音檢測(cè)電路，它是由專(zhuān)用撥號(hào)音檢測(cè)集成塊TA35306P及相關(guān)元件組成。它的第（5）腳直接接到外線端，經(jīng)過(guò)檢測(cè)由第（4）腳送出，再經(jīng)過(guò)由74LS04構(gòu)成的450Hz撥號(hào)音整形電路，從74LS04第（8）腳輸出送CPU（14）腳進(jìn)行判別，它主要用于判別對(duì)方電話(huà)機(jī)是否摘機(jī)。4　實(shí)際電路分析　　電話(huà)外線接于PORT4電話(huà)線插座，其中插座（1）（2）腳之間接有抗雷擊保護(hù)管，插座（1）腳接到機(jī)外叉簧開(kāi)關(guān)，經(jīng)過(guò)叉簧開(kāi)關(guān)插座PORT6（1）腳回送到極性保護(hù)電路D3正極，同時(shí)電話(huà)插座（2）腳接極性保護(hù)電路D4正極，當(dāng)本投幣電話(huà)機(jī)摘機(jī)后，叉簧的（1）（2）導(dǎo)通，使外線電壓直接通過(guò)極性保護(hù)電路，開(kāi)關(guān)切換電路的Q1一直加到通話(huà)電路U6的LN腳，從而形成通話(huà)回路電流。回路電流在D7和C14上得到穩(wěn)定電壓12V以作為CPU、通話(huà)電路及相關(guān)電路的工作電源。由于電流回路的建立，交換機(jī)向話(huà)機(jī)送撥號(hào)音，此時(shí)從手柄中可以聽(tīng)到撥號(hào)音，但由于此時(shí)未投入硬幣，硬幣檢測(cè)電路中光敏三極管導(dǎo)通，通過(guò)PORT3端口送入CPU，經(jīng)過(guò)CPU處理后，控制撥號(hào)集成塊U5不能發(fā)號(hào)，當(dāng)在硬幣檢測(cè)電路中投入硬幣，通過(guò)PORT3端口送入CPU并經(jīng)過(guò)CPU處理后，控制U5可以準(zhǔn)備接收鍵盤(pán)輸入，由于撥號(hào)集成電路U5輸入端直接連接到CPU的輸出端口上，當(dāng)用戶(hù)在鍵盤(pán)上按入號(hào)碼時(shí)，此時(shí)由CPU控制的U5的DTMF腳就輸出雙音頻信號(hào)送往通話(huà)塊U6的對(duì)應(yīng)腳，并經(jīng)過(guò)放大后從U6的LN腳送往外線。

　　當(dāng)被叫用戶(hù)摘機(jī)瞬間，交換機(jī)向投幣話(huà)機(jī)送來(lái)反極性信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)外線送入本機(jī)接口（見(jiàn)圖3），它們是由D5、D6、R14和R42組成的反極性檢測(cè)電路，檢測(cè)后的信號(hào)直接送CPU（12）（13）腳。當(dāng)CPU判別外線信號(hào)極性發(fā)生變化時(shí)，由CPU擴(kuò)展口送出收幣控制信號(hào)到Q9基極。硬幣檢測(cè)信號(hào)送到Q8基極。只有當(dāng)以上兩種信號(hào)同時(shí)加到對(duì)應(yīng)管子的基極時(shí)，收幣機(jī)構(gòu)才能動(dòng)作，完成收幣任務(wù)。這時(shí)通話(huà)電路接通，即可與對(duì)方進(jìn)行正常通話(huà)。　　通話(huà)快到所投幣規(guī)定時(shí)間時(shí)，CPU通過(guò)擴(kuò)展模塊就會(huì)驅(qū)動(dòng)語(yǔ)言模塊的U9，從它的第7腳送出語(yǔ)音信號(hào)到通話(huà)集成塊U6的IR腳，在受話(huà)器得到聲音提示。如果在規(guī)定語(yǔ)音提示期間不及時(shí)投入硬幣，則規(guī)定時(shí)間后，CPU通過(guò)擴(kuò)展模塊U2送出掛斷信號(hào)到N2基極，當(dāng)N2基極得到正脈沖時(shí)，N2導(dǎo)通迫使Q2截止，使Q1截止，從而切斷通話(huà)回路。而當(dāng)告警一段時(shí)間后，通過(guò)CPU驅(qū)使以上電路重新翻轉(zhuǎn)，使主電路再次接通，但此時(shí)對(duì)方電話(huà)已經(jīng)拆線。如果在告警期間及時(shí)投入硬幣，通過(guò)硬幣檢測(cè)電路PORT3端口向CPU送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致N2基極從CPU那里取得負(fù)脈沖，使N2截止，使Q1、Q2導(dǎo)通，從而保證通話(huà)回路接通。同時(shí)CPU控制語(yǔ)音模塊U9停止告警，并且控制Q7、Q8接收硬幣檢測(cè)信號(hào)和Q9、Q10接收收幣信號(hào)，一旦以上兩信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)，即可實(shí)現(xiàn)第二次收幣。　　如果用戶(hù)所撥的是“11X”號(hào)碼，即特服電話(huà)號(hào)碼，如“119、110”等，要求投幣電話(huà)機(jī)不能實(shí)現(xiàn)收費(fèi)功能，這時(shí)需要通過(guò)CPU來(lái)進(jìn)行判別，當(dāng)CPU接到“11X”信號(hào)時(shí)，它所發(fā)出的收幣信號(hào)會(huì)使Q9、Q10不導(dǎo)通，無(wú)法進(jìn)行收幣，此時(shí)不管Q8基極的控制信號(hào)極性如何變化，撥號(hào)電路可以進(jìn)行正常發(fā)號(hào)，通話(huà)電路能正常對(duì)外進(jìn)行通話(huà)。

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