80C31单片机可编程电话计费器分析

　　随着经济的发展，电话已遍布世界各地，进入千家万户。因而，电话的计时、计费，在公用电话亭、饭店、旅馆等一些公共场所就显得十分重要。为此，我们研制了一种价格低廉，性能优越的可编程电话计费器。该电话计费器采用80C31单片机控制，可实现国际长途电话(IDD)、国内长途电话(DDD)、市内电话、农村电话、本地网电话及特殊服务电话（如移动电话、168等）的自动计时、计费，能适用于脉冲和双音频电话机。计费器可同时进行双路计费（一只计费器用于两只电话机的计费），并具有停电继续工作8小时以上的功能（利用计费器内的充电干电池）。本节介绍该电话计费器的硬件电路和监控程序的设计方法。
　　
　　一、可编程电话计费器的硬件电路设计
　　
　　图2 -97为可编程电话计费器主控部分的硬件电路原理图。计费器采用80C31单片机控制（由于要求该计费器具有停电继续工作的功能，停电后计费器由机箱内4节1号干电池供电，因此在计费器的硬件电路中，我们尽可能选用低功耗的CMOS芯片，包括80C31单片机及其他芯片）；程序存储器为27C256(32 KB EPROM)，最大可存放32 KB的监控程序；数据存储器为62256(32 KB SRAM)，外部数据存储器用于存放电话的费率、话单及一些临时数据。计费器设有6个功能键，键盘的行输出采用一片74HC374实现，键盘的列输入由80C31的P3.5完成。计费器的显示采用点阵式LCD(该LCD能显示2×20个字符，每个字符的点阵为5×7)，LCD的接口直接通过80C31的Pl口完成。计费器的串行口(RS - 2320)由80C31的P3．O(TxD)、P3. l(RxD)经电平转换得到，该串行口用于实现计费器与系统机的数据通信。计费器还有一个CentronICs并行打印接口，其8位数据输出通过一片74HC374（与键盘的行输出共用一片74HC374）实现，选通信号STB由80C31的Pl.7提供，打印机的忙信号BUSY通过74HC245(2)的D6送到80C31。由于62256中存放着费率、话单等重要数据，因此采用了一个较可靠的RAM断电保护电路，RAM的备用电池选用3V的NICd电池。图2-97还给出了计费器断电（市电）自动切换到后备干电池继续工作8小时以上的电路。后备电池选用4节1号干电池。计费器平时工作时采用经变换的交流电（市电），断电（市电）后采用干电池工作。

　　
　　图2 - 98为计费器脉冲／双音频电话信号接口电路原理简图（图中只给出了一路电话信号的接口电路，另一路电话信号的接口电路类似）。脉冲信号经光耦器件TLP521 - 2(1)隔离后送到74HC245 (1)。双音频信号则经DTMF译码芯片MC145436 (1)后送到74HC245 (1)。图2 - 98中的继电器则实现电话线断开的功能。

　　
　　由于80C31单片机的数据存储器地址与I/O接口地址共同编程，因此我们设计的地址为：

三、计费器的监控程序
　　
　　计费器的监控程序应实现如下功能：
　　
　　●脉冲／双音频电话拨号信号的读入；
　　
　　●键盘扫描及键值处理；
　　
　　●LCD显示；
　　
　　●话单打印；
　　
　　●与PC机的通信。
　　
　　由于脉冲／双音频电话信号具有实时性，因此监控程序的结构采用中断方式。图2 - 99给出了监控程序的主程序框图，图2 -100给出了80C31 TO定时器10 ms定时中断服务程序框图。
　　
　　电话信号（包括脉冲和双音频）共有10种状态，这10种状态分别如下。
　　
　　①状态0-平时，表示未打电话；
　　
　　②状态1——主叫摘机，表示主叫拿起电话；
　　
　　③状态2-低电平，表示脉冲电话拨号时的低电平；
　　
　　④状态3-高电平，表示脉冲电话拨号时的高电平；
　　
　　⑤状态4-中间，表示脉冲／双音频电话拨号时的中间间隙；
　　
　　⑥状态5-被叫摘机，表示被叫拿起电话；

　　⑦状态6-主叫挂机1，表示主叫打过电话后，挂起电话；
　　
　　⑧状态7-主叫挂机2，表示主叫拨号后，但未打过电话，挂机；
　　
　　⑨状态8-主叫挂机3，表示主叫未拨号后，挂机；
　　
　　⑩状态9-DTMF拨号，表示双音频电话拨号。
　　
　　图2—101给出了10种电话信号状态的走向图。

　　计费器共设有6个按键，这6个按键定义如下：
　　
　　①“功能”键；
　　
　　②“确定”键；
　　
　　③“←／打印”键；
　　
　　④“→”键；
　　
　　⑤“↑”键；
　　
　　⑥“↓”键。
　　
　　对键盘的扫描是在两路电话都不需要计费时才进行的。若有任一路电话须计费，则停止键盘扫描而转向计费处理。
　　
　　计费器的显示部分选用了2×20点阵式LCD。当计费器有任一路电话在计费时，LCD上显示的为被叫号码、通话时间及话费。其中，第一行对应第一路电话计费，第二行对应第二路电话计费。此时，LCD的显示格式如下：
　　
　　●主叫拨号时，01062752275
　　
　　●被叫摘机时，010  00:00
　　
　　●主叫挂机时，010  03  7.24
　　
　　当计费器的两路电话都不在计费时，LCD用于显示键盘扫描后的键值处理结果。
　　
　　6个键可实现话单查询（计费器最多可保存2 000个话单）、话单打印、费率修改、系统时钟修改、全价／半价切换、与PC微机通信等功能。
　　
　　话单打印由“一／打印”键实现。当LCD上显示某一话单时，按此键，则在打印机上打印出相应的话单。图2 -102给出了某一话单的打印格式。

　　
　　图2 -102计费器某一话单的打印格式
　　
　　计费器与PC机通信的目的是将存放在PC机磁盘（以数据文件的形式）上的国际长途、国内长途、市话、农话、特服用话等费率表传送到计费器的62256 SRAM中。这在费率改变时尤其需要。计费器与PC机的数据通信是通过计费器监控程序中的一段通信程序及PC机上的一个通信程序共同完成的。
　　
　　本节介绍了我们研制的可编程电话计费器的功能、电原理图、监控程序等内容。该计费器具有功能强，硬件成本低，停电可继续工作8小时等优点，可望在各种电话计费部门得到广泛的应用。

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