待机状态：所谓待机状态，就是电话机的听筒没有从电话机底座上拿起来，也就是既没有打电话，而且电话机也没有响铃，此时电话机处于等待使用的状态，因此叫“待机状态”。
摘机和挂机：所谓摘机，就是将听筒从电话底座上拿起来。摘机后，电话机的叉簧接通，电话机主板接通线路上的48V 电源，线路上就有了电流通过；所谓挂机，就是将听筒放回到电话机的底座上，此时电话机的叉簧断开，线路上就没有了电流通过。挂机状态也叫待机状态，但是我们通常将听筒放回到底座上的瞬间叫做“挂机”，挂机以后的状态叫待机状态。相应的，拿起听筒的瞬间叫做摘机，摘机后或电话铃响时的状态叫占线状态。在待机状态下，线路上的48V 直流电压是由电话机房送来的，是供电话机线路板使用的工作电压。由于电话线是非常细的导线，电话线路的距离又很远，因此电话线的线路电阻通常都很大，从电话机房送出的48V 直流电压大部分都要降落在线路电阻上，只有少量的电压供给电话机线路板使用，因此实际上摘机后电话机两端的电压只有6—12V 左右。
铃流电压：电话机铃响时，是因为电话机房对电话机送来了高达100V左右的1交流电压，这个电压就是铃流电压，该电压只有在电话机铃响的时候才会存在，2摘机以后就没有了。铃流电压进入电话机后，直接通过电容耦合进入收铃电路，而没有经过叉簧，因此在没有摘机的情况下电话会响铃。 设计的流铃检测电路如图2-2。 铃流检测主要有C1、D1、R1、R2、G1组成，由于电容器C1不能通过直流电压，因D此在待机状态下收铃电路没有电流通过。当有人打来电话时，电话线路上就出现了100V的铃流电压，该铃流电压是交流电压，因此将通过C1、D1、G1内部的LED、R1 导通形成回路。G1是通用的光耦合器，型号为P521，其内部有一个发光二极管LED（左）和一个光敏三极管（右）组成，当光敏三极管接受LED 照射时，集电极和发射极立即导通，此时P3.5点电压降 为0V；当没有铃流信号 时，G1 内部的光敏三极管不导通，P3.5点电压为高电平VCC。 图2-2 流铃检测电路 C在交流电的两个半周中，其中有一个半周 经过二极管D1 导通，另一个半周通过G1内部的LED导通。由此可见，P3.5点的脉冲是随着铃 流信号的出现而出现的，因此只要检测到P3.5 点有低电平脉冲出现，就说明线路上有铃流信号了，而且P3.5 点在单位时间内出现的脉冲个数就代表了
- 21 - C10.22uF+5VD1R210k4148G1P3.5电话插座21R110k振铃时间的长短，因此通过累加P3.5点的脉冲个数就可以判断出振铃时间的长短和铃响次数的多少。A 点的电平状态连接到单片机89S51 的T1（计数器）口，即P3.5 端口，用来统计铃响的次数。另外图中还可以串联一个电阻（RZ），此电阻是一个脉冲高压吸收电阻，该电阻直接连接在电话线的入口处，平时该电阻是不导通的，阻值为无穷大，因此对电路没有任何影响，但是一旦线路上因雷电等因素出现瞬间的脉冲高压时，此时RZ立即导通，并出现永久性短路，将电话线路两端给短接起来，避免该电路板上的其他元件遭受雷击等高压脉冲影响，对电路板起到了很好的保护作用。因为老师那里没有此电阻，也没有买到，所以设计时没有安装此电阻。
12.3 模拟摘机挂机电路 2 如图2-3所示，摘机、挂机电路其实就是一个电子开关，它的作用是完成摘机、挂机的动作。电路板和电话线之间虽然是连接起来DD2D3R3100kR4D4D5R710k4.7kV25551R5350V1PNP的，但是中间还必须要有一个电子开关存在，平时这个开关应该处于断开的状态，以免造成电话线占线，当你打电话到家里来，希望控制家中的电器时，如果出现了若干次铃响而且没人接听，这时候就需要让电路板和电话线路接通，即完P1.4音频反馈线成摘机动作，也就是将电路板和电 图2-3 模拟摘机挂机电路 话线之间的开关打开，这样电路板 G1才能接收到线路上送来的各种控制指令，这个电子开关就是摘机挂机电路。摘机挂机电路位于试验板的最前端，是和电话线直接连接的。该电路由D2、D3、D4、D5、V1、V2等元件组成，图2-3 中的左边的两根线是和电话线连接的。D2、D3、D4、D5四个二极管组成的全波整流电路，其作用是将线路上不确定极性的电压转C换成确定的极性，也就是说，电话线的正负极是不确定的，因为电话线在接入电话机或者电路板的时候是不分正极和负极的，可以随便连接，但是到了电路板内部，就必须区分出来哪一个是正极、哪一个是负极，用全波整流电路即可将正负极给定下来，因为无论电话线是如何连接的，四个二极管出来以后，正极和负极总是固定的，因为和R3相连的一根线始终是正极，这样线路上48V的直流电压经二极管出来以后，其正负极就明确了。下面分析一下摘机、挂机电路的实现过程， - 22 - 即电路的工作原理。请看图2-3。右面两条线后面的电路暂且不用管它，首先看图中P1.4 这个点，该点是和单片机的P1.4 口相连接的。首先分析一下当P1.4 口的状态为低电平0 时的情况。当P1.4为低电平0时，P1.4相当于对地短路，这样三极管V2 由于没有基极偏置电压因此不能导通，即V2 的集电极没有电流通过，相当于开路，由于V2 的集电极是通过电阻R4和V1 基极连接的，当V2 集电极没有电流时，V1 的基极也就没有偏置电压和电流，因此V1 也不会导通，此时的V1 也处于开路状态。由以上分析可见：当单片机通过P1.4 口施加一个低电平信号0 时，开关管V1并不会导通，电话线路上也没有电流通过，相当于电话机的叉簧断开。接下来再分析分析一下当P1.4 口的状态为高电平1 时的情况，和上面的情况正好相反，当P1.4 为高电平1 时，P1.4 点有+5V 的高电平直流电压，该电压就是三极管V2的基极偏置电压，由于有了基极偏置电压，因此V2 导通了，V2 的集电极也有了电流通过，由于V2 的集电极是通过电阻R4 和V1 的基极连接的，当V2 集电极有电流时，V1 的基极也就有了偏置电流和电压，因此V1也就导通了，此时从四个二极管出来的正电压将通过V1的发射极和集电极后，再经过R5形成导通回路，并且将线路上的信号在R5两端产生电压降，此时R5相当于电话线路的负载电阻。由以上分析可见：当单片机通过P1.4口施加一个高电平信号1 时，开关管V1导通，试验板接通线路上的遥控信号，相当于电话机的叉簧接通，从而实现自动摘机。平时P1.4 为低电平0，因此V1 断开，相当于电路板与电话线之间断开了，起到了挂机的效果。以上的论述可以简单的归结为：当单片机P1.4口为高电平时，V1导通；当单片机的P1.4口为低电平0 时，V1 不导通，因此V1 就好像一个受P1.4 口控制的开关一样。实际上V1 就是一个电子开关，该开关的导通与否受到单片机P1.4 口的控制。摘机挂机电路是可以用继电器来完成的，如果用继电器设计的话电路要简单一些，发现继电器也有一些弱点，比如耗电大，5V的继电器吸合电流高达30多毫安，是89S51静态电流的近3倍，体积和重量也比较大，另外继电器也容易产生火花干扰，为解决这些问题。后来晶体管摘机、挂机电路了。更换后效果很好。
2.4 双音频解码电路
在讲述解码电路以前，首先要知道“双音频”的概念。所谓“双音频制式”，就是拨电话的时候，拨每一个号码，发出去的都是由两个不同频率的音频信号组合起来的双音频信号。比如拨0 的时候，发出去的两个音频信号分别是941HZ和1336HZ，拨9 的时候发出去的两个音频信号分别是952HZ 和1477HZ 等等（这些在上一章已经讲述过了）。我们用电话进行拨号时都能从听筒中听到一种按键的声音，这种声音其实就是由两个不同的频率组合成的复合音。每个号码都是由两
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个音频信号组合起来的，因此叫“双音频”。
拨号的时候，需要将每一个号码都转换成一对双音频信号，这种转换就叫做编码，解码就是将接收到的双音频信号重新还原成数据信号。编码和解码都有专用的芯片，编、解码芯片的种类和型号很多，在电路板中由于只接收，不发送，因此只使用了一片供接收用的解码芯片，我选用的是CM8870型解码芯片。
根据上一章对CM8870芯片的讲述，搭建了下面的解码电路：如图2-5。 在图2-5中，双音频信号输入点与图2.3中三极管V1 集电极相连接，当V1 导23通时，从电话线路上送来的双音频信号音经过V1 后进入图2-5 的输入点，经过CM8870内部放大处理以后，从数据输出端Q1、Q2、Q3、Q4 输出解码后的状态数据。该数据输出端与单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3分别相连，从P1.0——P1.3口进入单片机进行数据采集、判断和处理。另外，从CM8870 的第15 脚出来的状态信号进入单片机的P1.5 端口，通知单片机读取数据。如果CM8870 接收到的是有效的DTMF 信号，便解调出对应的8421码并将该编码送 图2-5 解码电路 入锁存器锁存。当输出控制端 TOE 得到高电平时，被锁存的8421 码在Q1～Q4 端输出。同时Est 端变成高电平，经CM8870内部的积分电路使控制输入端st 电平升高，若ST端电平低于门限电平时CM8870 内部的8421 码保持不变，std 端输出低电平；若ST 端电平高于门限电平时，CM8870 内部的8421码被更新，std 端输出高电平；接收的DTMF 信号消失后，std端输出低电平(这些上章有所介绍)。 2.5 单片机AT89S51连接电路 单片机89S51 电路大家应该都不陌生，在此只作简单介绍，电路图如图2-6 所示：图2-6 中，第18、19 脚接12MHz石英晶体，在晶体两端各接一个30PF 的电容到地，接电容的目的有三个：一是加快上电后的起振速度，二是保证起振后能够持续平稳的振荡，不至于出现停振，三是可以通过改变两个电容的容量，微调振荡频率。第9 脚为复位端，在该脚接一个10K的电阻R12到地，以保证该脚在正 - 24 - P1.5Y13.58MC2+5VC30.1R8100kR9100k123456789ic1CM8870IN+VDDIN-ST/gtGSestVREFstdINHQ4PDWNQ3osc1osc2Q2Q1181716151413121110R10300k0.1输入P1.3P1.2P1.1P1.0VSSTOE常工作时为低电平0，同时，为了在加电时给该脚一个高电平的复位脉冲，因此用一个10uF的电解电容C4连接到电源Vcc，利用电容两端的电压不能突变的特性，加电后给第9脚施加一个短暂的高电平脉冲，该脉冲的宽度与电阻R12 的阻值、C4 的容量都有关，电阻R12越大，电容C4越大，加电后第9 脚的高电平脉冲就越宽；相反的，如果R12越小，电容C4越小，加电后9 脚的高电平脉冲宽度也就越窄。一般来说，当9脚的下拉电阻为10K，电容C4的容量不小于10uF 时，复位脉冲的宽度即可满足要求。另外，在电容C4 两端还接有一个手动复位按钮AN1，为了避免按压按钮时电容C4两端的电压通过按纽接点瞬间放电造成对按钮接点的大电流冲击，为此在按钮支路中串入了一个100欧姆的小电阻R48，这样电容通过R48 放电时，就不会出现瞬间的大电流放电脉冲，因此可有效的避免按钮接点氧化和接触不良的现象。单片机的第31 脚和电源Vcc连接，第40 脚接电源Vcc，第20 脚接地即可。单片机使用不到的端口悬空即可。
P1.0、P1.1、P1.2、P1.3四个口线接到CM8870的四个数据口上。 P3.0和P3.1口是为显示输入输出口。
P3.5为计数器1的计数输入端，与光电耦合器相连。
3P0.0、P0.1、P0.2、P0.3口作为数据输出口，根据4P0口的结构，外边要接上拉电阻才能正常工作。着四个口接到ISD1420的地线上，具体的连接方式看完整的原理图。 +5Vic2128870数据端P1.4P1.534567+5VS1C4R4810089P3.010P3.111121314151630PC512MC630PY217181920P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7restP3.0/RxDP3.1/TxDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXTAL2XTAL1VSS89S51VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0R24R21R22R2310k4039383736353433323130292827262524232221+5V10uFR12P2.7P2.6P2.5P2.4R47P2.0P2.1510C250.1铃流计数10k信号反馈线 图2-6 单片机连接 - 25 -