专利名称：计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种通讯技术领域，尤其涉及一种计算机通过声卡获取或控制电话线工作状 态的装置和方法，这里所说的电话线是指我国PSTN中通常使用的模拟二线电话线。
背景技术：
将电话的状态信息传递到计算机上，方便管理这些信息；同时通过计算机控制电话的摘挂 机及拨号等动作，实现了计算机技术与电信技术的集成，这就是通常所说的CTI (Computer Telecommunication Integration)技术。CTI技术的实现一般是采用计算机扩展板卡加计算机的模式。 其中的扩展板卡就是电话的接口电路。但由于这种接口电路需要增加额外成本高昂的电路板， 需要占用计算机内为数不多的接口，使计算机的其他扩展功能受到限制。
发明内容
本发明的目的就是为了解决目前用计算机控制电话线信号时需要设计额外的板卡，将其 信号送入计算机，造成计算机内部接口的紧张，影响其扩展性，增大其成本的问题，提供一 种具有结构简单，使用方便，不需从新设计板卡，直接利用现有的声卡，即可实现对电话线 信号进行控制，不占用新的计算机接口等优点的计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态 的装置和方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的装置，它包括计算机，计算机上安装 有声卡，所述声卡输入端与电话线音频信号处理器输出端连接，该处理器的输入端与电话线 连接；其中电话线音频信号处理器由前置处理电路、信号隔离变压器和阻抗匹配及消侧音电 路组成。
所述前置处理电路包括输出接插头Jl和输入接插头J2，它们分别与信号隔离变压器输 入侧连接，在隔离变压器的输入侧两进线上分别设有电容C1和电容C2;接插头J2两输出端 间还并联有串联的两个电容和一个单刀双掷开关SI,单刀双掷开关SI的另一输出端与电容 C2连接，同时接插头J2的一个输出端与由二极管D1-D4组成的桥式整流电路一端连接，该 桥式整流电路另一端与电容C2连接，桥式整流电路的其余两端连接由三极管Q2组成的隔交 流电路，同时在三极管Q2的集电极上串联发光二极管D6。
所述阻抗匹配及消侧音电路组成为，隔离变压器输出端一端接地，另一端经串联的电容 C3、电阻R1与三极管Q1的基极连接，同时该端还与电阻R5连接，在三极管Q1的基极和集 电极间串接电阻R2和电阻R3，它们两者还经电容C4接地；集电极还与接插头J4连接；三 极管Q1的基极和发射极间串接电容R5、 R6,电容R5、 R6还与接插头J3连接，发射极经电 阻R7接地。
一种计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的方法，它的方法为，
(1) 电话线上的音频信号通过前置处理电路、信号变压器的耦合和阻抗匹配及消侧音电路处 理后进入计算机的声卡；
(2) 计算机利用软件对该信号进行分析，获得电话线的相应工作状态；
(3) 计算机对需要存储的音频信号进行处理，将该音频信号存储到硬盘，完成录音功能；
(4) 通过对语音的处理程序可以实现调制解调器的功能，进而实现与传统的传真机互相收发 传真；
(5) 在需要对外操作时，计算机利用软件通过声卡播放DTMF双音多频信号，该信号通过电 话线音频信号处理器进入电话线实现控制电话线向外拨号。
所述步骤(1)中声卡接收的信号包括振铃信号、FSK频移键控格式主叫号码显示信息的 信号、DTMF双音多频格式主叫号码显示信息的信号、拨号音的信号、忙音的信号、回铃音的
信号。
所述步骤(2)中，计算机对电话线信号的处理过程为，计算机将声卡接收的音频信 息送入缓存，分别对其中的振铃信号、DTMF双音多频格式主叫号码显示信息的信号、拨号音 的信号、忙音的信号、回铃音的信号釆用频谱分析判断方法进行处理；对其中的FSK频移键 控格式主叫号码显示信息的信号进行解调处理；经过上述两步处理后的信号由计算机输出并 确定电话线状态。
所述频谱分析判断方法为，计算机利用软件采用DFT算法或FFT算法或Goertzel算法， 将各个频率分量的能量值计算出来，这些频率点包括铃流、拨号音、DTMF信号的成员频率、 一个DTMF信号有一个高音群的频率和一个低音群的频率组成；然后对各信号有效性进行分 析
当25Hz的频率分量的能量占绝对优势时，即25Hz的能量值大余其他所有频率能量值之 和，即判定为有铃流信号；
当450Hz的频率分量的能量占绝对优势时，即450Hz的能量值大余其他所有频率能量值 之和，即判定为有拨号音频率,该频率持续出现2秒种以上时，即判定为有拨号音信号；
当拨号音频率按0. 3有0. 3秒无的规律出现时,即判定为忙音信号；
当拨号音频率按1秒有4秒无的规律出现时，即判定为回铃音信号；
当DTMF信号的成员频率中的两个频率的能量占绝对优势时，即两频率中任意一个的能 量值大余除另一个频率以外的其他所有频率能量值之和；即判定有DTMF信号，当该信号持续 时间超过50毫秒以上即判定为有有效的DTMF编码信息；当DTMF信号消失后持续时间超过 50毫秒以上即判定DTMF编码信息处理完毕,可以开始处理一个新的DTMF信号。
所述FSK信号的解调方法为，采用带通滤波器将1200Hz到2200Hz之间的信号通过，其 他的频率滤掉；然后延时，将信号整体延时载频的1/4周期；再将延时前与延时后的两个信 号相乘，得到频率分量非常丰富的信号，其中就包括要解调输出得基带信号；用低通滤波器 让基带信号通过，将其它的频率滤掉，得到基带信号；然后进行门限判决，设置门限进行判 决，高于门限的判为1，低于门限的判为0，这样二进制数据串既被解调出来；采用协议分析， 将解调出来的二进制数据中包括数据类型、数据长度、时间参数、主叫号码信息、校验数据 等，根据协议将其一一提取出来，以供显示解调结果使用。所述步骤(5)中，需对外发送DTMF信号时，由计算机确定要发送的内容，然后利用软 件产生单音频信号，将该信号的两个音频的幅度按国标的比例进行调整后两单音频组合，然 后送入缓存中，再送入计算机声卡，由声卡将信号送入电话线音频信号处理器，控制电话线
f^号
A本发明将电话线上的音频信号采集进入计算机的声卡，计算机对该信号进行分析，就可
以获得电话线的某些工作状态；计算机可以通过声卡播放DTMF (双音多频)信号，该信号进 入电话线可以实现控制电话线向外拨号。电话线上的音频信号可以通过信号变压器的耦合进 入计算机的声卡，可以检测的电话线状态有振铃、FSK (频移键控)格式主叫号码显示信息 的有无及内容、DTMF (双音多频)格式主叫号码显示信息的有无及内容、拨号音的有无、忙 音的有无、回铃音的有无。同时计算机可以存储电话线上的音频信号以实现录音功能。
计算机可以通过声卡播放DTMF (双音多频)信号，该信号通过变压器耦合进入电话线可 以实现控制电话线向外拨号的功能。同时也可以播放普通音频文件，通过电话可以听到该文 件。
由此可以实现在计算机上显示主叫号码信息、通话录音到计算机上、计算机控制电话线 向外拨号等功能；通过对语音的处理程序可以实现调制解调器的功能，进而实现与传统的传 真机互相收发传真；结合客户关系管理软件可以实现诸如客户资料来电弹出、鼠标点击拨 号、通话录音等呼叫中心才具有的功能。
图1为本发明信号接收硬件结构框图； 图2为本发明的信号接收软件处理流程图； 图3为本发明的信号发送软件处理流程图； 图4为电话线音频信号处理器电气原理图。
其中，1.计算机，2.声卡，3.电话线音频信号处理器，4.信号耦合变压器，5.阻 抗匹配及消侧音电路，6.电话线，7.前置处理电路。
具体实施例方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
图1中，本发明包括计算机l，计算机上安装有声卡2，声卡2输入端与电话线音频信 号处理器3输出端连接，该处理器的输入端与电话线6连接；其中电话线音频信号处理器由 前置处理电路7、信号隔离变压器4和阻抗匹配及消侧音电路5组成。
前置处理电路7包括输出接插头Jl和输入接插头J2，它们分别与信号隔离变压器4输 入侧连接，在隔离变压器4的输入侧两进线上分别设有电容Cl和电容C2;接插头J2两输出 端间还并联有串联的两个电容和一个单刀双掷开关Sl，单刀双掷开关S1的另一输出端与电 容C2连接，同时接插头J2的一个输出端与由二极管Dl-D4组成的桥式整流电路一端连接， 该桥式整流电路另一端与电容C2连接，桥式整流电路的其余两端连接由三极管Q2组成的放 大电路，同时在三极管Q2的集电极上串联发光二极管D6。前置处理电路，可以实现将电话 线上的声音滤除，使电话机只能听到计算机声卡发出的声音，而不能听到来自电话线的声音， 同时电话机发出的声音也只能到计算机声卡而不能传送到电话线上，该功能的开启与否由开 关S1控制。同时将电话线的信号与信号耦合变压器用电容C1、 C2隔开，隔断电话线上的直 流信号，使其不能进入信号耦合变压器。
信号耦合变压器4原副线圈直流电阻之和为196欧姆。
阻抗匹配及消侧音电路5组成为，隔离变压器输出端一端接地，另一端经串联的电容C3、 电阻Rl与三极管Ql的基极连接，同时该端还与电阻R5连接，在三极管Ql的基极和集电极 间串接电阻R2和电阻R3，它们两者还经电容C4接地；集电极还与接插头J4连接；三极管 Ql的基极和发射极间串接电容R5、 R6，电容R5、 R6还与接插头J3连接，发射极经电阻R7 接地。放大电路的输出进入声卡内部,其阻抗值为声卡输入的匹配阻抗。声卡输出的信号通过 C5并联R5和R6分别输入到放大电路三极管的基极与射极进行减法运算，使得声卡输出的声
音不再输入的声卡的输入端。
一种计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的方法，它的方法为，
(1) 电话线上的音频信号通过前置处理电路、信号变压器的耦合和阻抗匹配及消侧音电路处 理后进入计算机的声卡；
(2) 计算机利用软件对该信号进行分析，获得电话线的相应工作状态；
(3) 计算机对需要存储的音频信号进行处理，将该音频信号存储到硬盘，完成录音功能；
(4) 通过对语音的处理程序可以实现调制解调器的功能，进而实现与传统的传真机互相收发
#胃；
(5) 在需i对外操作时，计算机利用软件通过声卡播放DTMF双音多频信号，该信号通过电 话线音频信号处理器进入电话线实现控制电话线向外拨号。
所述步骤(1)中声卡接收的信号包括振铃信号、FSK频移键控格式主叫号码显示信息的
信号、DTMF双音多频格式主叫号码显示信息的信号、拨号音的信号、忙音的信号、回铃音的 信号。
°步骤(2)中，计算机对电话线信号的处理过程为，计算机将声卡接收的音频信息送入缓 存，分别对其中的振铃信号、DTMF双音多频格式主叫号码显示信息的信号、拨号音的信号、 忙音的信号、回铃音的信号采用频谱分析判断方法进行处理；对其中的FSK频移键控格式主 叫号码显示信息的信号进行解调处理；经过上述两步处理后的信号由计算机输出并确定电话
线状态。
频谱分析判断方法为，计算机利用软件采用DFT算法或FFT算法或Goertzel算法，将各 个频率分量的能量值计算出来，这些频率点包括铃流(国标为25Hz),拨号音(国标为 450Hz) ,DTMF信号的成员频率(低音群697Hz、 770 Hz、 852Hz、 941Hz、高音群1209Hz、 1336Hz、 1477Hz、 1633Hz)， 一个DTMF信号有一个高音群的频率和一个低音群的频率组成； 然后对各信号有效性进行分析
当25Hz的频率分量的能量占绝对优势时，即25Hz的能量值大余其他所有频率能量值之 和，即判定为有铃流信号；
当450Hz的频率分量的能量占绝对优势时，即450Hz的能量值大余其他所有频率能量值 之和,即判定为有拨号音频率,该频率持续出现2秒种以上时，即判定为有拨号音信号；
当拨号音频率按0. 3有0. 3秒无的规律出现时，即判定为忙音信号；
当拨号音频率按1秒有4秒无的规律出现时,即判定为回铃音信号；
当DTMF信号的成员频率中的两个频率的能量占绝对优势时，即两频率中任意一个的能 量值大余除另一个频率以外的其他所有频率能量值之和；即判定有DTMF信号，当该信号持续 时间超过50毫秒以上即判定为有有效的DTMF编码信息；当DTMF信号消失后持续时间超过 50毫秒以上即判定DTMF编码信息处理完毕,可以开始处理一个新的DTMF信号。
在我国由于FSK主叫号码显示信息的调制方式延用ITU-T V. 23标准，1200Hz表示二进 制的"1" , 2200Hz表示二进制的"0"，载频1700Hz，数据速率1200波特。因此，FSK信 号的解调方法为，采用带通滤波器将1200Hz到2200Hz之间的信号通过，其他的频率滤掉； 然后延时，将信号整体延时载频的1/4周期再将延时前与延时后的两个信号相乘，得到频 率分量非常丰富的信号，其中就包括要解调输出得基带信号；用低通滤波器让基带信号通过， 将其它的频率滤掉，得到基带信号；然后进行门限判决，设置门限进行判决，高于门限的判 为l,低于门限的判为O,这样二进制数据串既被解调出来采用协议分析，将解调出来的二 进制数据中包括数据类型、数据长度、时间参数、主叫号码信息、校验数据等，根据协议将 其一一提取出来，以供显示解调结果使用。
步骤步骤(5)中，需对外发送DTMF信号时，由计算机确定要发送的内容，然后利用软 件产生单音频信号，将该信号的两个音频的幅度按国标的比例进行调整后两单音频组合，然 后送入缓存中，再送入计算机声卡，由声卡将信号送入电话线音频信号处理器.控制电话线 信号。
权利要求
1、一种计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的装置，它包括计算机(1)，计算机上安装有声卡(2)，其特征是所述声卡(2)输入端与电话线音频信号处理器(3)输出端连接，该处理器的输入端与电话线(6)连接；其中电话线音频信号处理器由前置处理电路(7)、信号隔离变压器(4)和阻抗匹配及消侧音电路(5)组成。
2、 根据权利要求1所述的计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的装置，其特征是:所述前置处理电路(7)包括输出接插头Jl和输入接插头J2,它们分别与信号隔离变压器(4) 输入侧连接，在隔离变压器(4)的输入侧两进线上分别设有电容Cl和电容C2;接插头J2 两输出端间还并联有串联的两个电容和一个单刀双掷开关Sl，单刀双掷开关Sl的另一输出 端与电容C2连接，同时接插头J2的一个输出端与由二极管Dl-D4组成的桥式整流电路一端 连接，该桥式整流电路另一端与电容C2连接，桥式整流电路的其余两端连接由三极管Q2组 成的隔交流电路，同时在三极管Q2的集电极上串联发光二极管D6。
3、 根据权利要求1所述的计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的装置，其特征是 所述阻抗匹配及消侧音电路(5)组成为，隔离变压器(4)输出端一端接地，另一端经串联 的电容C3、电阻Rl与三极管Ql的基极连接，同时该端还与电阻R5连接，在三极管Q1的基 极和集电极间串接电阻R2和电阻R3，它们两者还经电容C4接地；集电极还与接插头J4连 接；三极管Q1的基极和发射极间串接电容R5、 R6，电容R5、 R6还与接插头J3连接，发射 极经电阻R7接地。
4、 一种计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的方法，其特征是它的方法为，(1) 电话线上的音频信号通过前置处理电路、信号变压器的耦合和阻抗匹配及消侧音电路处 理后进入计算机的声卡；(2) 计算机利用软件对该信号进行分析，获得电话线的相应工作状态；(3) 计算机对需要存储的音频信号进行处理，将该音频信号存储到硬盘，完成录音功能；(4) 通过对语音的处理程序实现调制解调器的功能，进而实现与传统的传真机互相收发传真；(5) 在需要对外操作时，计算机利用软件通过声卡播放DTMF双音多频信号，该信号通过电话线音频信号处理器进入电话线实现控制电话线向外拨号。
5、 根据权利要求4所述的计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的方法，其特征是 所述步骤(1)中声卡接收的信号包括振铃信号、FSK频移键控格式主叫号码显示信息的信号、 DTMF双音多频格式主叫号码显示信息的信号、拨号音的信号、忙音的信号、回铃音的信号。
6、 根据权利要求4所述的计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的方法，其特征是 所述步骤步骤(2)中，计算机对电话线信号的处理过程为，计算机将声卡接收的音频信息送 入缓存，分别对其中的振铃信号、DTMF双音多频格式主叫号码显示信息的信号、拨号音的信 号、忙音的信号、回铃音的信号采用频谱分析判断方法进行处理；对其中的FSK频移键控格 式主叫号码显示信息的信号进行解调处理；经过上述两步处理后的信号由计算机输出并确定 电话线状态。
7、 根据权利要求6所述的计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的方法,其特征是 所述频谱分析判断方法为，计算机利用软件采用DFT算法或FFT算法或Goertzel算法，将各 个频率分量的能量值计算出来，这些频率点包括铃流、拨号音、DTMF信号的成员频率，一个 DTMF信号有一个高音群的频率和一个低音群的频率组成；然后对各信号有效性进行分析当25Hz的频率分量的能量占绝对优势时，即25Hz的能量值大余其他所有频率能量值之 和，即判定为有铃流信号；当450Hz的频率分量的能量占绝对优势时，即450Hz的能量值大余其他所有频率能量值 之和，即判定为有拨号音频率，该频率持续出现2秒种以上时，即判定为有拨号音信号；当拨号音频率按0. 3有0. 3秒无的规律出现时,即判定为忙音信号；当拨号音频率按1秒有4秒无的规律出现时，即判定为回铃音信号； 当DTMF信号的成员频率中的两个频率的能量占绝对优势时，即两频率中任意一个的能 量值大余除另一个频率以外的其他所有频率能量值之和；即判定有DTMF信号，当该信号持续 时间超过50毫秒以上即判定为有有效的DTMF编码信息；当DTMF信号消失后持续时间超过 50毫秒以上即判定DTMF编码信息处理完毕，可以开始处理一个新的DTMF信号。8、 根据权利要求6所述的计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的方法，其特征是: 所述FSK信号的解调方法为，采用带通滤波器将1200Hz到2200Hz之间的信号通过，其他的 频率滤掉；然后延时，将信号整体延时载频的1/4周期；再将延时前与延时后的两个信号相 乘，得到频率分量非常丰富的信号，其中就包括要解调输出得基带信号；用低通滤波器让基 带信号通过，将其它的频率滤掉，得到基带信号；然后进行门限判决，设置门限进行判决， 高于门限的判为l，低于门限的判为0，这样二进制数据串既被解调出来；采用协议分析，将 解调出来的二进制数据中包括数据类型、数据长度、时间参数、主叫号码信息、校验数据等， 根据协议将其一一提取出来，以供显示解调结果使用。9、 根据权利要求4所述的计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的方法，其特征是: 所述步骤步骤(5)中，需对外发送DTMF信号时，由计算机确定要发送的内容，然后利用软 件产生单音频信号，将该信号的两个音频的幅度按国标的比例进行调整后两单音频组合，然 后送入缓存中，再送入计算机声卡，由声卡将信号送入电话线音频信号处理器，控制电话线 上的信号。
全文摘要
本发明公开了一种计算机通过声卡获取或控制电话线工作状态的装置和方法。它解决了目前用计算机控制电话线信号时需要设计额外的板卡，将其信号送入计算机，造成计算机内部接口的紧张，影响其扩展性，增大其成本的问题，具有结构简单，使用方便，不需从新设计板卡，直接利用现有的声卡，即可实现对电话线信号进行控制，不占用新的计算机接口等优点。其结构为它包括计算机，计算机上安装有声卡，所述声卡输入端与电话线音频信号处理器输出端连接，该处理器的输入端与电话线连接；其中电话线音频信号处理器由前置处理电路、信号隔离变压器和阻抗匹配及消侧音电路组成。
文档编号H04M7/00GK101115100SQ200710016459
公开日2008年1月30日 申请日期2007年8月9日 优先权日2007年8月9日
发明者衣杰伟 申请人:衣杰伟