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

1　引　言
　　投幣電話機具有無需專人看管，可完成自動收幣，使用靈活的特點，為電信服務(wù)部門提高勞動生產(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)計功能介紹
　　投幣電話機與普通電話機的主要區(qū)別是增加了打電話時的即時記時收費功能。具體為，當(dāng)打電話者在撥號前將規(guī)定種類的硬幣投入到電話機中，電話機判別其達(dá)到規(guī)定幣值后，方允許用戶撥號。如果撥號接通，則在被叫方摘機的瞬間，交換機就會向做重叫的投幣話機送來收費信號，當(dāng)投幣話機接收到這一信號后接收投幣；如果未叫通被叫方，則用戶掛機，投幣話機即退出硬幣。記時是從被叫電話應(yīng)答時開始，且當(dāng)通話到所投幣規(guī)定用時前會發(fā)出語音告警信息，如果在告警期間再投入規(guī)定的硬幣，則可繼續(xù)打電話，否則投幣話機到時會強行自動拆線。
　　投幣電話機電路方框圖見圖1。
3　電路組成
　　該投幣電話機各個電路由CPU統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)。
　　它主要由以下電路組成：收費信號檢測電路、極性保護(hù)電路、收幣驅(qū)動電路、開關(guān)切換電路、通話電路、語音隔離電路、發(fā)號電路、450Hz撥號音檢測電路、CPU組成的單片機控制電路、語音模塊及顯示器電路等，其中開關(guān)切換電路、收幣驅(qū)動電路、語音模塊及顯示器電路、撥號音檢測電路等均要受到控制電路CPU的監(jiān)控。在CPU的輸入端口，還接有硬幣檢測電路端口、按鍵輸入端口、及費率貯存器端口。
??? 電路原理圖見圖2。

　　由圖2可知，電話外線從PORT4端口進(jìn)入本機，在PORT4（1）腳經(jīng)過話機叉簧開關(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)入本電話機的信號極性保持一致。

　　開關(guān)切換電路主要由三極管Q1、Q2構(gòu)成，從單片機擴展口送出的脈沖信號加到R6上，經(jīng)過N2驅(qū)動三極管Q2和Q1，可控制電話通路的通與斷。
　　接在電話外線之間的反極性信號檢測電路由R41、R42及D5、D6組成，該電路的功能是接收判別交換機送來的收費信號（被叫摘機信號），并送出收費控制脈沖。我國規(guī)定交換機送出的收費信號大體為兩種：一種為反極性信號，它是一種直流信號，利用改變投幣電話機用戶線饋電電壓極性來實現(xiàn)的；另一種為16KHz脈沖信號，它是持續(xù)時間為150ms左右的正弦脈沖信號，幅度要求在70mv左右。本機使用反極性信號使CPU送出收幣驅(qū)動信號和收幣控制信號。該電路從電話外線上取出反極性信號，并在D5、D6的正極上取得后直接送CPU（12）（13），然后再由單片機擴展口送出收幣控制信號到Q9基極，送硬幣檢測信號到Q8的基極。
　　收幣控制電路由Q7、Q8和部分電阻組成，它受到硬幣檢測信號的控制。收幣驅(qū)動電路由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)動收幣機構(gòu)收取投入到電話機中的硬幣，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，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，并對C36進(jìn)行充電，由于市話線路電流大約在十幾mA左右，這時PORT8繼電器不能動作（C36是一個1000μF的大電容）。而當(dāng)Q9基極收到CPU送來的收幣信號時，它馬上導(dǎo)通，使Q10導(dǎo)通，這時C36迅速通過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，繼電器動作，完成自動投幣。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)通話時間快到了，投幣電話機會自動開始語音提示，如果主叫要延長通話時間，則需再投入硬幣，電話機要進(jìn)行第二次收幣，由于此時交接機不會再產(chǎn)生收費控制脈沖，本機是通過單片機自動產(chǎn)生模擬收幣信號，使收幣機構(gòu)工作，完成第二次收幣。同時語音提示由專用語言模塊產(chǎn)生，送通話電路提示用戶。
　　本機通話電路集成塊采用的是TEA1110A專用話機通話集成電路。在一片芯片內(nèi)包含有通話電路所需要的全部電路和撥號接口電路，撥號方式與通話方式之間的轉(zhuǎn)換由電子開關(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：雙音多頻信號輸入腳，REG：穩(wěn)壓器去耦腳，GAR：受話放大器增益調(diào)節(jié)腳，OR：受話放大器輸出腳，MIC：（＋，－）送話放大器正、反輸入腳，LN：正線路腳。
　　這里重點介紹兩個出腳的功能：第一為MUTE靜噪輸入腳，它用來控制通話電路的工作狀態(tài)。如果靜噪輸入腳接高電平，則發(fā)送通路的電子開關(guān)把DTMF信號接到發(fā)送放大器的驅(qū)動級，同時把送話輸入放大器和接收輸入放大器斷開，此時通話電路處于雙音多頻發(fā)號狀態(tài)，如果是脈沖撥號，則DTMF端無信號輸入，整個通話電路被靜噪。如果靜噪腳（M）處于低電平或懸空，電子開關(guān)把發(fā)送輸入放大器和接收輸入放大器接通，此時電路處于通話狀態(tài)，可以進(jìn)行正常通話。第二為DTMF雙音多頻輸入腳，在雙音頻發(fā)號期間，從該腳送入雙音頻信號，該腳信號來自于撥號集成塊HT9200A（7）腳，經(jīng)過通話集成塊處理后，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)過塊內(nèi)衰耗器送到OR腳受話器，由于該信號的電平很低，所以在受話器中可以聽到輕微的撥號確認(rèn)音。另外，變換R20的大小可以改變受話放大器的增益大小，從而改變受話器的音量。
　　本機的發(fā)號電路采用的是HT9200A專用撥號集成電路。投幣電話機的撥號方式與普通電話機一樣，可以是直流脈沖，也可以是雙音頻。所不同的是投幣電話機的撥號條件有兩個：一是摘機，二是要投入足夠的硬幣，只有在這兩個條件同時具備后，按鍵才能有效，電話機才能發(fā)出撥號信息。HT9200A撥號專用集成塊的輸入腳同時輸入由CPU輸出送來的收幣檢測信號、摘機信號和用戶撥打的號碼，并轉(zhuǎn)化成雙音頻信號送往外線。
　　本投幣電話機各電路均由單片機控制處理協(xié)調(diào)，其中CPU的型號為89C52。與CPUP00～P07腳相連接的是硬幣檢測電路端口，與CPUP20～P27腳相連接的是話機按鍵電路端口，CPU通過輸入輸出擴展端口可以與相應(yīng)電路進(jìn)行連接，它們是：（1）控制語言模塊（U9 AP18108）產(chǎn)生告警音、語言提示音、及各種音樂等等，從U9第（7）腳輸出送往U6（TEA1110A的IR腳）。注意當(dāng)從語音模塊U9送出語音信號時，通話集成電路U6內(nèi)部受話放大器工作，接在U9第（12）上的受話器能聽到語言聲，但我們不希望該語言信號送往電話外線，所以在通話集成電路U6的IR腳上接有由Q5、Q6組成的語音隔離電路。Q6基極從CPU輸出端得到高電平，即Q6、Q5導(dǎo)通，使Q5射極對地短路，從而保證語音信號無法送外線。（2）CPU同時通　　過擴展模塊74HC244驅(qū)動液晶顯示模塊工作，顯示本·65·投幣電話機的工作狀態(tài)，可提供直觀的人機界面。（3）CPU通過擴展模塊能及時調(diào)用存貯器中的所有數(shù)據(jù)。該存貯器的信號為U7 XR25165，在它內(nèi)部存貯有長話、農(nóng)話、市話等費率信息內(nèi)容，供CPU隨時調(diào)用外理。
　　本投幣電話機還設(shè)有撥號音檢測電路，它是由專用撥號音檢測集成塊TA35306P及相關(guān)元件組成。它的第（5）腳直接接到外線端，經(jīng)過檢測由第（4）腳送出，再經(jīng)過由74LS04構(gòu)成的450Hz撥號音整形電路，從74LS04第（8）腳輸出送CPU（14）腳進(jìn)行判別，它主要用于判別對方電話機是否摘機。
4　實際電路分析
　　電話外線接于PORT4電話線插座，其中插座（1）（2）腳之間接有抗雷擊保護(hù)管，插座（1）腳接到機外叉簧開關(guān)，經(jīng)過叉簧開關(guān)插座PORT6（1）腳回送到極性保護(hù)電路D3正極，同時電話插座（2）腳接極性保護(hù)電路D4正極，當(dāng)本投幣電話機摘機后，叉簧的（1）（2）導(dǎo)通，使外線電壓直接通過極性保護(hù)電路，開關(guān)切換電路的Q1一直加到通話電路U6的LN腳，從而形成通話回路電流?；芈冯娏髟贒7和C14上得到穩(wěn)定電壓12V以作為CPU、通話電路及相關(guān)電路的工作電源。由于電流回路的建立，交換機向話機送撥號音，此時從手柄中可以聽到撥號音，但由于此時未投入硬幣，硬幣檢測電路中光敏三極管導(dǎo)通，通過PORT3端口送入CPU，經(jīng)過CPU處理后，控制撥號集成塊U5不能發(fā)號，當(dāng)在硬幣檢測電路中投入硬幣，通過PORT3端口送入CPU并經(jīng)過CPU處理后，控制U5可以準(zhǔn)備接收鍵盤輸入，由于撥號集成電路U5輸入端直接連接到CPU的輸出端口上，當(dāng)用戶在鍵盤上按入號碼時，此時由CPU控制的U5的DTMF腳就輸出雙音頻信號送往通話塊U6的對應(yīng)腳，并經(jīng)過放大后從U6的LN腳送往外線。

　　當(dāng)被叫用戶摘機瞬間，交換機向投幣話機送來反極性信號，該信號通過外線送入本機接口（見圖3），它們是由D5、D6、R14和R42組成的反極性檢測電路，檢測后的信號直接送CPU（12）（13）腳。當(dāng)CPU判別外線信號極性發(fā)生變化時，由CPU擴展口送出收幣控制信號到Q9基極。硬幣檢測信號送到Q8基極。只有當(dāng)以上兩種信號同時加到對應(yīng)管子的基極時，收幣機構(gòu)才能動作，完成收幣任務(wù)。這時通話電路接通，即可與對方進(jìn)行正常通話。
　　通話快到所投幣規(guī)定時間時，CPU通過擴展模塊就會驅(qū)動語言模塊的U9，從它的第7腳送出語音信號到通話集成塊U6的IR腳，在受話器得到聲音提示。如果在規(guī)定語音提示期間不及時投入硬幣，則規(guī)定時間后，CPU通過擴展模塊U2送出掛斷信號到N2基極，當(dāng)N2基極得到正脈沖時，N2導(dǎo)通迫使Q2截止，使Q1截止，從而切斷通話回路。而當(dāng)告警一段時間后，通過CPU驅(qū)使以上電路重新翻轉(zhuǎn)，使主電路再次接通，但此時對方電話已經(jīng)拆線。如果在告警期間及時投入硬幣，通過硬幣檢測電路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，從而保證通話回路接通。同時CPU控制語音模塊U9停止告警，并且控制Q7、Q8接收硬幣檢測信號和Q9、Q10接收收幣信號，一旦以上兩信號同時出現(xiàn)，即可實現(xiàn)第二次收幣。
　　如果用戶所撥的是“11X”號碼，即特服電話號碼，如“119、110”等，要求投幣電話機不能實現(xiàn)收費功能，這時需要通過CPU來進(jìn)行判別，當(dāng)CPU接到“11X”信號時，它所發(fā)出的收幣信號會使Q9、Q10不導(dǎo)通，無法進(jìn)行收幣，此時不管Q8基極的控制信號極性如何變化，撥號電路可以進(jìn)行正常發(fā)號，通話電路能正常對外進(jìn)行通話。

1　李令奇等．電話機原理與維修．北京：人民郵電出版社，1994
2　李廣弟．單片機基礎(chǔ)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001