图2. 电话管理器监视呼出号码、来电振铃、主叫id 以及摘机事件，确定呼出号码、主叫号码以及通话时间。
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细节: 电话管理器必须监视四种情况：电话线的挂机/摘机状态、来电振铃、呼叫号码和主叫id 信息。其中最简单的是摘机信号的监视，因为摘机时，线电压从48v ( 挂机状态)变为12v 以下(摘机状态)，电压检测器很容易检测这种变化并通知 MAXQ3120 微控制器 。
来电振铃由电话公司在电话线上加载的高压交流信号产生。该信号经过电容耦合和光电隔离器后向处理器发出告警，同时保持与电话线的隔离。通常，与0.47&mICro;f 电容和4.7k电阻串联的双向光耦合器能够可靠地检测到该信号。为避免误动作，可采用一对背靠背的齐纳二极管，只有当电压超过击穿电压时才允许电流流入光隔离器。
呼叫号码的接收稍复杂一些，因为有两种向电话公司发送号码的方法：脉冲拨号和音频拨号。脉冲拨号方法根据拨打的数字在每秒钟内产生10 个电流脉冲。为了检测脉冲拨号，只需检测电话线上由低到高的电压跳变的时间，如果以每秒10 次的速率出现一串跳变，无疑这就是脉冲式拨号。
但是，脉冲拨号电话机越来越少，目前流行的是双音多频 (dtmf) 拨号方法。在该方法中，电话上的数字键被排成三列四行，见图3。按下一个数字键，会产生一个与行对应的音和一个与列对应的音。通过检测并解译音调的组合情况，maxq3120 就可确定拨出的号码
图3. 双音多频(dtmf)拨号方案为键盘上的每个键安排了一个行音和一个列音。
注意，最右边一列(a、b、c 和d 键)仅用在局端设备上，客户端没有。
goertzel 算法是一种适合于cpu 实现的高效音频信号检测方法。它是一个双极点滤波器，可以在噪声信道中清晰地检测出音频信号。在maxq 微控制器上实现该算法的程序已经通过了测试。
利用主叫id 服务确定主叫者的电话号码很容易。这项服务的订户可在第1 和第2 声振铃之间收到一个1200bps 的信号，其中包含主叫号码、主叫者的名称以及时间和日期等。
在美国，电话局采用bell 202 调制解调器标准传送主叫id。欧洲所采用的标准是itu v.32 模式2 (1300Hz 传号和2100hz 空号)。两种标准的数据传送速率都为1200bps 。很容易在一个应用中同时支持这两种标准，但这里仅讨论美国使用的标准。在该标准中，“0”位用2200hz 音频表示，“1”位用1200hz 音频表示。maxq3120 可容易地检测到过零点，并由此确定输入信号频率和它所代表的数据位。数据格式很简单，为串行异步n81 格式(无奇偶校验位，8 位数据，1 位停止位)。
检测到位值后还要解析消息的格式。有两种主叫id 格式。第一种仅包含主叫号码和日期及时间。如下所示：
如果用户只订了“仅号码”主叫id 业务，就用这种格式为他们传送主叫id。注意，除了类型、长度和校验和外，其他字符以ascii 码传送。如果没有主叫号码，就用字母“o”代之。如果主叫号码应呼叫者的要求禁止传送，则用字母“p”代替电话号码。校验和为此信息中前面诸字节以256 为模的和，为2 的补码格式。
如果用户订购了“姓名和号码”主叫id 服务，就会收到如下所示的信息：
其中，type 总为0x80，length 为所有数据块的长度。数据块的格式为：
其中，bLOCk type 表示传送数据的类型，其值根据下表选择：
一旦有关某次通话的数据搜集齐后便可存储在i2c* eeprom 中。这类器件廉价、可靠，并且可以提供多种存储容量。一个16kb 的eeprom 能够存储100 条姓名-号码格式的主叫id 记录。在maxq 系列处理器上用软件实现i2c 通信的代码也有提供。
还需要做什么?还可以考虑对该系统的功能进行一些强化。尽管上面所讨论的方案可以监视所有在线的电话，但它还是无法告诉你是哪部电话发出或应答呼叫。为了做到这一点，每部电话机上需要安装一个无需任何用户界面的监视装置。maxq3120 可以通过电流传感器确定电话机何时被摘机，并通知位于中央的电话管理器。为完成这种通信任务，话机中的微控制器可以发送dtmf 数字信号，用来识别呼出或应答话机。在挂机状态，电话公司对这些信号“视而不见”，因此，户内电话线就为这些数字信号提供了理想的信道。
另一方面的强化是自动登录到一台计算机。maxq3120 微控制器具有UART 通道，可以和pc 的串口连接，这样就可将电话管理器彻底转变为一个小巧的电话计费系统。如果再把这种计费系统和前面介绍的语音记录系统结合起来，你就拥有了一个非常完善的应答机或电话记录器。
电力监视装置
概念: 电费为什么这么高?这是电力公司经常听到的抱怨。其中，与燃料价格无关的部分原因是越来越多的电器始终处于耗电状态。
不要抱怨电冰箱，因为它的电源是间歇开关的，只有当电冰箱的内部温度高于限定值时电源才被接通。实际上，耗电的设备到处都是。想一想多媒体设备中发出亮光的指示灯，告诉你它已被关闭，等待你的遥控命令来打开它。过去，“关掉”开关就意味着该设备不再有任何形式的工作。但在今天，关掉电视机只是使其处于等待模式，许多电路仍在耗电。事实上，现在已经很难找到真正切断电源的电器。
微机也是隐蔽耗电的设备。在当今的网上时代，人们离开时还让微机下载文件、收取邮件等等。它要花多少电费?
在此最后一部分， MAXQ3120 回归其本源，但角色转变为用电者，而不再是供电者。图4 示出了本应用的框图。
图4. 用电监视装置能够确定某电器何时用了多少电。它还可以报告会损坏敏感设备的电压浪涌和掉电故障。
细节: maxq3120 专为支持电表应用而设计。它的两个adc 分别设计用于监视电压通道和电流通道。在本项目中，maxq3120 连续监视进入某设备的电压和电流。然后， 它可以报告该设备的平均功率，用电高峰出现的次数和幅度，以及，如果需要的话还可提供该设备的功率因数。
如何报告呢?最简单、直接的方法是在监视装置上采用一个小巧的LCD 。可以使用一个或多个按钮控制maxq3120 在多种显示模式间切换(电压均方根、电流均方根、功率、度数等等)。lcd 价格极其低廉，用来监视单个设备时，可做的非常紧凑、易用。
如果要监视多个设备，可以建一个中心站来记录来自各从站的数据。该项目的难点在于通常的供电电路用于数据传送介质时质量太差。用廉价的模块无法实现理想的数据传输速率。
但是，可以用廉价的模块实现不太理想的数据传输速率。maxq3120 的adc 仅有20,000 次/秒的采样速率，这种速率无法解调100kHz 范围内的载波(这个频段被普遍用于电力线控制系统)，但是它们可以解调音频范围的载波。如果数据传送速率足够慢，比如约10bps ，可以实现非常可靠的通信。
这样除了监视电力外，maxq3120 的DSP 功能还要完成另外两项工作：监视来自两个窄带的信号功率，并尝试从中检测出低速频移键控(fsk)信号;如果接到请求，还要为主站发送3khz 至7khz 的fsk 信号。
主站可以是单独的装置，也可以通过微机的串口与其连接。后一种方案更具有吸引力，因为微机的存储量足够大，且能够完成比 微控制器 更复杂的任务。
还需要做什么?还需要做什么?不多。可申请完整的电表参考设计(zip, 76kb)，经过简单修改后可用于此项目。关于电力线通信，用于信号产生和带通滤波的maxq3120 代码也可找到。因此，只需将这些部件整合在一起便可轻松构建一个低数据速率fsk 调制解调器。简言之，通过简单地整合现有的硬件和软件元素，就可组成一个可工作的产品。
结论
通过这些应用实例我们可以看到，除了作为多功能电表的核心外，maxq3120 微控制器还大有可为。强大的功能使这款微控制器在很多应用领域有扩展的机会，可能是你下一个混合信号项目的理想方案。
本文关键字：控制器 DSP/FPGA技术，单片机-工控设备 - DSP/FPGA技术
