来电显示电话机实验总结

专 业

分 组

姓 名

实验地点：

1.课题目标及学习背景

电子基础实验C——来电显示电话的学习及组装。通过对来电显示电话的原理学习和组装测试，让同学们从中了解来电显示电话的基本原理，并学会理论联系实际。在焊接组装电话中提升发现问题，独立思考，解决问题的能力以及提高焊接水平的能力，并培养团队合作的精神。

通信是人类社会中人与人之间信息交换的手段，最简便的信息交换方式是话音通信。电话通信的发明与发展实现了话音通信的空间拓展。来电显示电话机则是日常生活中随处可见的一种电话机。它功能丰富，方便了人们之间的交流。作为通信工程的学生，我们有必要对它进行学习和研究，从而进一步提高自己的专业素养。

2.来电显示电话原理 2.1电话机工作原理

电话通信是通过声能与电能相互转换、并利用“电”这个媒介来远距离传输语言的一种通信技术。电话通信的实质就是把主叫用户端发出的声音转换成电信号，由用户线传递到被叫用户端，被叫用户端再将电信号还原成语音信息，这就是电话通信的基本原理。两个用户要进行通信，最简单的形式就是将两部电话机用一对线路连接起来。

1、当发话者拿起电话机对着送话器讲话时，声带的振动激励空气振动，形成声波。 2、声波作用于送话器上，使之产生电流，称为话音电流。 3、话音电流沿着线路传送到对方电话机的受话器内，

4、而受话器作用与送话器刚好相反--把电流转化为声波，通过空气传至人的耳朵中。这样，就完成了最简单的通话过程。

2.2来电显示原理

来电号码显示技术的基本原理 来电号码显示实际上是现代电信交换网络可以提供的一项服务业务。就其机理而言，是指交换机对用户提供来电号码专用格式的数据的传送，而用户终端利 用符合数据解码格式要求的端机进行接收和显示。当交换机发出第一次振铃信号后，紧接着发出一串调制信号（现用的主要有FSK和DTMF两种格式的信号）， 此信号包含着拨号方的电话号码、日期、时间、姓名等信息。来电号码显示器在每一次振铃信号的唤醒下，开始接收FSK信号，经解码芯片（如Motorola 的RC145447）获得其中信息，由单片机进行格式处理并在屏幕上显示出来。同样，若传输过来的是DTMF来电号码信息，只需由DTMF解码芯片来进行 数据解码，即可显示DTMF的来电号码。

3.电话机基本结构

3.1整体逻辑原理图与电路原理图

图1 来电显示电话逻辑原理框图

注：电路原理图详见附录1

3.2电话机各模块电路原理说明

3.2.1双音频及脉冲拨号电路

图2 脉冲拨号电路原理框图

图3 双音频拨号电路原理框图

拨号电路是将键盘输入的信号转换为能被程控交换机识别的直流脉冲信号或双音频信号输出，使交换机自动地完成相应的接续工作，实现双方的通信。对脉冲拨号来说，脉冲开关电路的主要作用是在集成电路输出信号的控制下，利用三极管饱和导通、截止两种状态的交替转换来善生继、续的直流脉冲信号，并送往电话机外线。另一种是双音频拨号电路，每按一个数字键就能输出两个不同频率的正弦音频信号，0到9每个数字都要用一系列单音频来区别。

拨号电路包括拨号集成电路、键盘及其外围元件，主要作用是将键盘输入的号码变成相应的脉冲或双音频信号，送到市话外线上。

脉冲／双音频(P／T)拨号电路虽具有两种拨号方式，但它们并不是同时进行的，而是通过P／T选择开关来选择脉冲或双音频拨号；也就是说，脉冲拨号和双音频拨号是分开进行的，某一时刻只能进行一种工作状态的操作。P／T开关通常设置在面板上，由该开关来控制P／T拨号集成电路的P／T方式选择端(MODE)是高电平还是低电平，进而使IC内的电子转换电路对有关电路进行切换，以选择所需要的拨号方式(P方式或是T方式)。 3.2.2振铃电路

振铃原理：当拨码信号被程控交换机接受以后，就控制电路接通被叫用户，同时交换机自动向被叫用户机发送频率为25Hz，电压峰峰值为90V的铃流信号。电话机把接收到的铃流音信号变换成铃声，以便呼叫用户摘机通话。

振铃电路可分为机械铃和电子铃两大类，现在电话机基本是用的电子铃。电子铃由电子电路或集成电路和电/声转换器两部分组成，按铃声可分为三类：1.简单的压电蜂鸣电子铃。2.普通集成电路振铃电路。3.可编程多音频电子铃。 A.简单的压电蜂鸣电子铃

分立元件振铃电路包括铃流电压转换电路和音频振荡电路两部分。其中铃流电压转换电路是由电容、电阻、二极管、三极管和压电陶瓷片等组成。是目前电话机中最简单的电子铃电路。

它是利用三极管与压电陶瓷片组成正反馈振荡电路，并利用压电陶瓷片发出单频声音。它电路简单，体积小，价格低，但音乐较差。

图4简单的压电蜂鸣电子铃电路原理框图

B.普通集成电路振铃电路

普通集成振铃电路结构框图如下图

图5集成电路振铃器电路原理框图

振铃电路的供电电源取自交换机输送来的振铃信号，电路中设有过流或过压保护措施，防止雷电或感应高压脉冲的冲击等偶然事件造成电子元器件的损坏。振铃信号经整流、滤波和稳压转换为直流电压供给振铃电路。滞后电路能使振铃电路延迟起振时间，这样进入的脉冲必须足够宽才能启动电路，而对瞬间窄脉冲不起作用，大大地提高了抗干扰能力。门槛路是将进入的脉冲与电路内部的参考电压进形比较，只有具备幅度足够大的脉冲才能平衡参考电压，使振铃电路启动。总之，电子铃电路设有滞后、门槛电路、是为了避免叉簧通断、拨号脉冲或其他瞬间干扰脉冲的作用．造成振铃器产生错误启动。振荡器是振铃器的核心，用以产生振铃信号。为了使铃声富有节奏感，振铃器一般要用三个频率，其中两个高、低频率交替输出的音频信号，而由一个超低频信号去控制两个音频信号的转换时间。输出放大器是将振荡器产生的振铃信号加阻放大．以得到足够的功率去推动发声器。而发声器的主要作用是发出清晰悦耳的声音。发声器主要有两种：一种是扬声器又称喇叭，另一种压电陶瓷片。使用时要注意各种发声器的阻抗与放大器阻抗的匹配。一般情况下扬声器的阻抗在3．5Ω～16Ω之间．必须接一个变压器用作阻抗变换。压电陶瓷片有较高的阻抗，一般不小于1000Ω，可直接与放大器相接。

普通集成电路振铃电路可分为两类：外桥式振铃电路和内桥式振铃电路。外桥式振铃电路是由于它的整流电桥和稳压电路在集成电路外而得名．这类电路的代表芯片有KA2410、 csc8204、T．A3l001P．HY9106等。这些集成电路的电路原理和性能指标以及封装引出脚基本相同，所不同的只是第2脚的用法。 C.可编程多音频振铃电路

以上两种蒂娜路相对简单，性能单一。目前使用较多的是另一种COMS集成电路，内设存储功能，它具有多音调的选择，即可编程音频振铃电路，这里不多介绍。 3.2.3极性保护电路

极性保护电路也称为“极性转换”或“极性校正”电路。其作用主要是将市话线上极性不确定的电压转变成极性固定的电压，以确保拨号和通话电路所要求的电源极性。电话交换机是通过馈线来提供直流工作电源，两芯馈线有正负电压之分，对于按键式电话机来说，拨号电路是集成电路、晶体管和电解电容等器件组成，这些电子元件要求有一定的供电极性，否则电路无法工作。在电话机电路或是电路之前加入极性定性电路，把极性不确定性的输入电压变换为极性固定方向的电压。

图6极性保护电路的组成图

电源极性定向电路如图6所示，它由4只半导体二极管组成的一个桥式电路。它和桥式全波整流电路是一样的，但其作用完全不同。前者是把极性不定的直流电压变成极性固定的直流电压。后者是把交流电压变成直流。 3.2.4解码电路

主叫号码识别(俗称来电显示)已成为电话通信的一项重要功能，在许多CTI呼叫中

心和交换机中也是不可缺少的。

图7来电显示信号解码原理图

主流的来话显示电路有Mitel公司的MT88E39、MT88E43、MT88E45等：Holtek公司的HT9032；NPC公司的SM8332；Freescale公司的MCl45447；EMC公司的EM92547A。笔者以HT9032为例介绍FSK解码方式，着眼于Type I或On-hook caller ID应用，符合Bell 202及V.23规范。HT9032将FSK解调器包含在一个电路中，引脚及功能与Freescale公司的MCl45447及EMC公司的EM92547A相兼容。

该电路硬件主要由HT9032与Atmel的Mega8型单片机组成，如图l所示。HT9032解调出的FSK基带信号送入单片机的捕获中断，信号码率为1200b/s，所以Mega8设定1.2 kHz时钟频率对信号进行采样判决。由于采样周期不可能是理想的1200 Hz，会使采样位置渐渐偏离码元中心，造成判决错误，所以每次下降沿捕获中断产生后，单片机记数时钟重新复位，矫正其采样相位。然后延时0.4 ms(2.4kHz)，取码元中点，并开始按1.2 kHz速率采样，由此得到0、1比特流，将其按10bit合成字节信息，每个字节起始位是1，结束位为0，中间8位为信息。最后根据主叫识别的单数据消息格式提取所需的消息字，得到来电日期与来电号码。 3.2.5通话电路

通话电路是电话机中的主要电路，一般由送话电路、受话电路、消侧音电路、静噪电路等组成。通话电路的作用是实现双向通话和消侧音通话。

图8通话电路的组成图

A 消侧音电路

在模拟音频收发信号共用一个信道的对讲系统中，为减小侧音对通话效果的影响，所有对讲设备均需增加消侧音电路。消侧音电路一方面让音频发送信号按一定比例出现在传输线上，另一方面让本方音频接收电路获得的信号足够小，不至于说话者从己方喇叭听到自己的声音。同时，接收方的消侧音电路让传输线上的电压按一定比例出现在音频接收电路的输入端，从而接收方喇叭播放出声音。消侧音的方法通常有变量器法、电桥平衡法和相位抵消法。 变量器法曾经在号盘式电话机中广泛应用，现今已被淘汰。电桥平衡法在按键电话机中普遍应用，相位抵消法在无线对讲机和楼宇对讲系统中比较常见。相位抵消法有多种电路形式，可以发现这些电路良莠混杂、谬误常出，因此，对相位抵消法原理及其电路形式进行系

统阐述尤为必要。另外，电桥平衡法可视为相位抵消法的一个特殊形式。我们对一种桥式电路的原理进行介绍。

图9桥式消侧音电路图

这种方法是在变量器消侧音的基础上，用电阻来替换变量器，与ZL和平衡网络一起构成电桥，达到消侧音的目的。

在理想情况下，ZL和平衡网络阻抗相等，电阻R3和R4相等，所以话音电流I1和I2也相等，在R3和R4上产生的压降则大小相等，极性相反。所以，C和D两点间电压为0。同样达到消侧音的目的。 在多数按键话机中，常采用这种方法。其优点是成本较低，电路易于实现。缺点是性能不够稳定，送受话信号必须放大才能满足要求。 B 送话电路

图10送话电路图

电话机送话器发出的话音信号经电容C。耦合给放大器的输入端，经VT1、VT2放大后由VT2的发射极（1端）送至线路，同时l端又是放大器的供电电源。R5是VT1的电流串联负反馈电阻，可以稳定静态工作点。R5和R7、R6.VD3组成电压串联负反馈，而VD3、R6可以改变反馈量。当输出信号很强时，VD3导通，负反馈信号加强，使输出减小；当输出信号较小时，VD3截止，负反馈信号减弱，使输出信号不会减小很多，从而使输出信号基本稳定，起到自动音量控制作用。压敏电阻起保护送话放大器的作用。当1、2点间的电压大于22V时，压敏电阻值迅速降低起分流作用，使流入放大器的电流稳定。C1起滤波作用。R8、R3作为VT2的集电极负载电阻。VD4起隔离作用。隔断“一”极（2端）电压通过R5加到VT1的基极，从而保证VT1.VT2处于放大状态。 C 受话电路

摘机不拨号时，M端内部开关管截止，M支路相当于开路，R1、R2为VT1提供偏置电压，VT1处于受话放大状态。摘机拨号时，M端内部开关管具有拨号静噪功能的受话放大电路由截止转为导通，M端电压很小，相当于把R2接地，这个电压低于VT1导通电压，VT1截止，从而断开受话放大电路，达到静噪目的。拨号结束后，M端内部开关管又截止，VT1又处于正常受话放大状态，电路图如下图。

图11送话电路图

D 静噪电路

静噪的目的固然是为了严格抑制噪声，但如果抑制过度就会使微弱的通话信号也会限制从而接收不到。特别是在远距离通话时，微弱的远程通信信号连同噪音一起抑制掉了，这也是不可取的。调节静噪就是为了降低、抑制或消除无用的噪声，让它不会通过扬声器中传出来，但又要保留通话信号（即使是在噪声大的情况微弱的信号下）传出来。调节静噪实际上就是调节、选择静噪电路中电平的大小。当信号电平达到什么程度时能够将静噪打开，当信号电平降低到什么程度时静噪关闭。信号电平过高可能会接收不到有用的微弱的信号，过低会受到噪音和其它无用信号的干扰。可以这样说，静噪功能是对讲机的基本功能。

图12静噪电容电路图

4.电话机的安装与调试 4.1电话机的焊接与安装

主电路板元器件多，而且焊点密，焊接起来比较麻烦。因此我们小组制定了一定的计划，

实施的计划如下：

（1）先清点、认识所有元器件。对于此次电话机装配中所用到的所有元器件，如色环电阻、二极管、稳压管、三极管、瓷片电容、涤纶电容、电解电容、及其他各种所用到的器件都应该能很好的识别。并对照元件清单一项一项的检查，最后把各个元器件分类放在器件盒里，防止丢失；

（2）测量各元器件的质量，丢弃不合格的器件。特别是测量各个电阻阻值，分阻值插放在纸上，便于后续的焊接；

（3）对照电路板，熟悉电路，找出各元件在电路板上的安装位置、 安装方式。； （4）插装焊接电阻：我们三人分工，一人查看电路图，需找各个电阻的位置。一人焊接电阻，一人从分好的电阻中找寻需要焊接的电阻。三人分工很快焊接完成，最后用夹脚钳减去多余的引脚，并用万用表测量是否存在虚焊、短路等；

（5) 插装焊接电容：与焊接电阻的方法与分工相似，在焊接中我们注意先焊接引脚短的电容再焊接引脚长的电容，很快电容焊接完成；

（6）焊接其余小器件：电路板上还有像二极管，防雷管，晶振等小器件。按照以上方法和分工焊接完成；

（7）按键电路板和话筒的安装：对于按键板和话筒是相对独立的部分。这两部分各由一名同学按照电路图把零散的器件组装完成。

（8）喇叭和LED的安装：用导线将大喇叭焊接在主板的sp-、sp+。将两只LED正极接正极，负极接负极用烙铁焊接起来，再用导线将其焊接在主板的LED+和LED-。

（9）插座的安装：623K-2C-80mm接在主电路板的R和ZNR1(ZNR1处的一个空焊盘)。 616K-4C-220mm 分别接在主电路板的m+、m-、R+、R-。

（10)显示屏的安装：用海绵胶吧它粘在前面已经贴好斑马纸的显示屏的背面，显示屏的显示面朝外，安装在面壳上。

（11）塑料外壳的安装：把电路把用螺丝钉固定在外壳后面。各个插座，喇叭，LED等也安放在外壳的相应的位置上去。最后合上外壳，安装完毕。

4.2电话机的调试

（1）焊接组装完成后，拿到程控交换机实验板上进行调试。插入通话口后发现，听筒中一直处于忙音，叉簧开关没有作用。由于显示屏焊接失败，屏幕无显示。拨号盘的没有拨号反应。LED灯发光，键盘旁的喇叭有声音。

（2）第一轮测试后，我们感觉是叉簧开关的焊接处理问题，因为电路板上的空有多余

的，根据实验图纸也没有发现它的正确焊接位置。于是我们换了另外一个位置再次焊接，测试后还是处于忙音。后来我们再一起商量，认知查看图纸与电路，发现有两条跳线焊接不正确，再次修改焊接，测试后还是没有反应，终究没有找到原因。

5.实验感想与总结

这次实验虽然最终没有焊接成功，但我们也学到了不少东西，也做了些总结。 首先，我们觉得那个斑马纸与显示屏的焊接很困难。开始时我，我们把正反面搞混了，剪掉了一截。把斑马纸与液晶显示屏的条痕对应好后，我们用一条带胶泡沫去压紧固定它，但发现接触面太窄了，始终不稳固。在后续的组装中斑马纸老是被弄掉，后来实在弄不起就放弃了。

然后就是那个叉簧开关不知道装哪里，其实说白了就是我们不懂电路图的电路原理，不能把原理图与实物对应起来。后来我们知道了张凤清老师带的同学几乎全部都做出来了。我们借来了他们班的制作PPT才发现，这个PPT有详细的制作过程，根本不需要懂原理。但我认为按照PPT制作完全不用自己思考，这样思维难以得到锻炼的。通过对PPT的查看，我发现了之所以我们失败是因为我们有两个地方没有用导线短接起来，这是只有自己弄懂了原理并能原理图对照实物才能发现的地方。那个斑马纸应该用透明胶带才好固定而不是用泡沫，这些都说明自己对遇到的问题思考都不够深。

最后还是非常感谢老师这几周的帮助与指导。希望以后再接再厉。

附录1：