隨著市場需求的不斷變化，傳統電話逐漸暴露出功能單一、撥號呼叫不方便等問題。本文針對工業領域的調度系統和井下遇險緊急呼救項目的要求，設計出了具有一鍵撥號、遠程設置、自動接聽掛機等功能的新型電話系統，該系統可同時用于民用領域，為老人、小孩、殘疾人等特殊群體及酒店客服系統提供方便的解決方案。

1 系統原理及構成

系統的結構框圖如圖1所示，主要由主控微處理器、DTMF編解碼模塊MT8880及外圍電路組成，外圍電路包括振鈴檢測電路、摘機電路、AGC自動增益調節電路和音頻放大電路。

圖1 系統的結構框圖

本系統由PIC單片機作為微處理器控制MT8880工作，利用DTMF信號實現一鍵撥號及遠程設置。通過振鈴檢測電路接收振鈴信號，并由微處理器判斷達到有效振鈴次數后控制摘機電路模擬摘機，配合AGC電路和放大電路實現音頻流暢清晰。

2 DTMF編解碼模塊

DTMF即雙音多頻，具有易識別、抗干擾能力強、傳輸數據量小等優點，本系統采用MITEL公司的MT8880芯片來編解碼DTMF信號。MT8880具有與微控制器相連的數據總線接口，可直接由單片機控制，內部包含5個寄存器，由引腳RSI和R／W進行選擇，MT8880與單片機接口如圖2所示。

圖2 MT8880與單片機接口電路

DTMF信號由TONE腳輸出，IN-腳輸入，R2／R1的值決定內部接收運放的放大倍數，比值越大接收靈敏度越高。電阻R4和電容C2的值影響接收數據的穩定性，D0～D3數據口輸出鎖存器的更新時間與（R4·C2）的值成正比，若（R4·C2）的值偏小會導致DTMF信號解碼后數據抖動，造成接收錯誤。

MT8880具有6種工作模式，由內部控制寄存器CRA、CRB進行切換。當同時工作在DTMF發送模式和突發模式時，MT8880向外發送持續（51± 2）ms的DTMF信號；當工作在DTMF接收模式時，通過讀取MT8880內部狀態寄存器SR的D2位判斷接收數據是否有效，并由D0～D3送入解碼后的數據；當同時工作在呼叫處理模式和中斷模式時，MT8880通過IN-腳檢測忙音信號，并由IRQ／CP腳輸出同頻率的方波供單片機識別，從而實現自動掛機。

3 外圍電路設計

3.1 自動摘機電路

自動摘機電路是由振鈴檢測和模擬摘機兩部分電路組成，電路如圖3所示。按照國標GB3380中的規定，振鈴信號是電壓有效值為90±5 V的正弦波，1 s送4 s斷，鈴流經過隔直電容C12進入電橋B1，經全波整流后由VD3、VD4進行兩級穩壓，最終整流成12 V直流電平驅動光耦U2工作，單片機通過記錄U2的工作次數來檢測振鈴次數。當到達預設的摘機振鈴次數時，單片機控制光耦U3工作，將摘機電阻R25接入電話回路，實現自動摘機。

圖3 振鈴檢測和模擬摘機電路

3.2 自動增益調節電路

通話質量良好、話音清晰是電話機的基本要求，為此采用AGC自動增益調節來保證語音信號的平滑連續。

AGC電路能隨時跟蹤、監視音頻放大電路輸出的信號電平并對輸入信號進行調節。當輸入信號增大時，AGC電路自動減小放大增益；當輸入信號減小時，AGC電路相應增大放大增益，使音頻信號經過放大后不產生削波和失真。本系統AGC電路由多級衰減器、放大器和反饋控制電路3部分組成，電路如圖4所示。

圖4 自動增益調節電路

音頻信號經過隔直電容C6輸入，信號經由R7、R8、R9組成的3級衰減器的衰減后進入LM358放大器，放大倍數為20 dB，放大后的信號一路進入話筒的揚聲器，另一路進入反饋控制電路，反饋控制電路將放大后信號檢波整流成與輸入信號幅值成正比的直流電平，進入比較器并控制衰減器的衰減倍數，從而實現自動增益調節。

在實際應用中，對于頻率范圍在30 Hz～20 kHz，幅值范圍在200 mV～1.5 V的音頻信號均有較好的增益調節作用，為保證信號不削波失真，放大后的信號幅值范圍應在0～6 V之間。實驗波形如圖5所示，可以看出AGC電路隨著輸入信號的幅值變化調節電路的增益，對信號起到了良好的校正作用，部分實驗數據如表1中所示。

圖5 AGG電路波形

表1 AGG電路實驗數據

4 軟件設計

MT8880的接口是與Motorola68系列單片機總線配合使用的，PIC單片機需要模擬MT8880的讀寫時序實現對其控制和通信。對MT8880的讀寫操作具有嚴格的時序要求，圖6所示MT8880寫控制寄存器時序，當片選線CS置低電平選中MT8880，RS0、R／W設置為寫相應寄存器時，時鐘線φ2在每個下降沿寫入有效數據。

圖6 MT8880寫控制寄存器時序

MT8880的模式轉換較為繁瑣，在每次模式轉換前需要對內部控制器寄存器正確初始化，初始化時先將CRA寄存器清零，然后選中CRB寄存器并清零，部分程序如下：

系統設計為當單片機接收到按鍵脈沖時，設置MT8880工作在DTMF發送模式，發送前后兩個號碼的間隙為0.5 s，實現一鍵撥號功能。當系統接聽來電時，前5 s將MT8880設置為DTMF接收模式，此時可以由主叫電話對系統進行遠程設置預撥號碼和自動接聽振鈴次數，設置方便靈活、節省人力，數據存儲在PIC單片機的E2PROM中，掉電后不丟失：5 s后將MT8880設置為呼叫處理模式，用于檢測忙音信號并自動掛機。軟件流程圖如圖7所示。

圖7 軟件流程圖

5 結束語

本系統性能穩定可靠，解碼效率高，具有廣闊的應用前景，特別適用于煤礦井下調度、賓館客服系統和老年人使用。利用MT8880呼叫處理模式進行信號音檢測時應注意語音、回鈴音和忙音之間的交互影響，確定適當的信號音參數可以有效的進行檢測避免干擾。目前該系統已經應用于礦井擴音電話系統中，用戶反映良好。