用于投币操作式电话的低功率控制装置的制作方法

专利名称：用于投币操作式电话的低功率控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种用于投币操作式电话的控制装置。特别涉及到一种只具有单一处理元件的低功率控制装置，该处理元件控制由投币操作式电话所执行的操作。这些操作可以包括控制用于接收和核实硬币的电子硬币接收器的所有功能，以及控制标准收费电话现有的所有功能。当利用来自电话线路的功率进行工作时，本发明包括唯一的功率分配管理系统以完成所有这些功能。
投币操作式电话站通过两条导线环路与中心电话局进行联系。当手机脱离开叉簧时，中心电话局将提供一个最小值为23mA的非常小的直流环路电流，投币操作式电话可以获得该电流作为电源使用。当手机放到叉簧上时，投币操作式电话实际上不能从电话线路得到电流。从电话线路获得功率的极限就限制了把上述那些功能引入到投币操作式电话站中去。
现存投币操作式电话或收费电话的很大一部分就其性质而言是电子机械式的，例如可以看由“纽约电话”出版的“硬币服务目录单”。这些收费电话包括一个电子机械式的硬币机构，用于检验硬币的有效性，识别其币额并检验操作功能及特性的受限数量。
由于电话工业的非规则性，已经引入了一些包括一定数量电子功能和特性的收费电话。这些收费电话采取两条途径去寻找用于附加功能和特性以及低功率工作限制的需求。在某些情况下，通过使用一个内部电池提供附加功率来执行这些功能使其含有一种或多种先进的功能。另外的一些投币操作式电话不单独地具有全部良好的功能。
当很好地了解了含有以非常低的，诸如从电话线路得到23mA电流为功率进行工作的投币操作式电话站的客观需要和问题的情况下，可以看出现有技术未能很成功地连同提供如下所述全部优益功能一起去实现这样的操作。
如下详述，本发明提供一种用于投币操作式电话的低功率控制装置，该装置使用一个电池以用于某些有限的功能范围，，诸如实时计时器的工作，“挂机”开关的监视和向处于“摘机”状态的电子器件提供功率。对于其他所有功能来讲，本控制装置利用单独的电话线路功率为它的各种工作提供功率。在一个实施例中，依据本发明的控制装置控制用检测硬币的电子硬币接收器的工作。特别是控制装置控制对于硬币检测和核实传感元件以及诸如螺线管或其他由电控制并进行机械操作的硬币选定路线门的任何硬币检测元、部件的功率供给。另外，该控制装置还包括一个处理电路，用以处理来自电子硬币接受器的硬币检测数据和其他的输出信号。
除了向电子硬币机构提供配套和控制信号以外，本控制系统还可以提供一个或多个下述构件和功能的控制(1)“继电器”控制，(2)振铃检测，(3)用于监视收费电话状态(例如硬币盒是否已被打开)的监视系统，(4)硬币累加器控制，(5)耳机音量控制，(6)长线环路，短线环路检测以确定线路质量，(7)检测送话器的存在，换句话说就是检测手机是否被破坏，例如被从收费电话上扯掉，(8)话音网络中预防欺骗滤波器的连接控制，(9)调制解调器控制和数据传输，例如传输安全开关的状态，或诸如收费电话硬币盒中硬币数量的硬币数据，(10)对所有功率的管理和对转换给收费电话和控制器各个部分的功率的控制。以便确保低功率的操作。在提供的实施例中，依据本发明的控制装置，除了控制电子硬币接受器以外还控制所有上述的构件和功能。为了在利用电话线路功率情况下实现这个目的，设计了下面将要详述的新颖的低功率电路。


图1示出了一种通过两条导线环路与中心电话局进行连接的投币操作式电话;
图2示出了适用于图1所示投币操作式电话中电子硬币接受器的上面部分。以及本发明的低功率控制装置;
图3示出了按照本发明提供的实施例中的一个低功率控制器的方框图;
图4示出了一流程图，该流程图表示当处理由装猩鲜隹刂破鞯耐侗也僮魇降缁八囊桓龅湫偷谋镜睾艚惺保赏 所示低功率控制器所执行的步骤;
图5是第二个流程图，它表示当处理一个长途呼叫时，图3所示的低功率控制器所执行的步骤;
图6-13示意性地表示了依据本发明的以低功率投币操作式电话控制器电路为基础的微处理器部分实施例;
图14是一个解除接地继电器电路的示意图;
图15是一个摘机检测器电路的示意图;
图16是一个电源电路示意图;
图17的示意图表示了一个电源电路以及用于控制提供给图2内电子硬币接受器中硬币选定路线门的螺线管的功率的功率控制电路;
图18是一个接口电路示意图，该接口电路用于图6A中的微处理器与来自图2电子硬币接受器和长线环路检测电路的硬币测试输出信号之间的连接;
图19是一个双音调多频(“DTMF”)发生器电路的示意图;
图20的示意图表示了用于控制和询问投币操作式电话的标准约定集币器的硬币累加器控制电路;
图21是一个话音电路的示意图;
图22的示意图表示了手机移开检测电路和用于把图21的话音电路与图23的滤波器电路连接起来的接口电路;
图23是一个预防欺骗滤波器电路的示意图;
图24的示意图表示了用于监视诸如硬币盒移开、门开启和电池故障等系统状态输入的监视器系统电路;
图25是一个调制解调器电路的示意图;和图26是一个振铃检测和振铃控制电路的示意图。
图1示出了通过两条导线，即电话线与中心电话局4进行连接的投币操作式电话2，这两条电话线被称为塞尖线6和塞环线8。如图1所示，电话2包括具有话筒11和听筒12的手机10，它们通过手柄13、键盘14、硬币缝16和硬币返回缝18相互连接起来。当没有顾客使用时，手机10置于压在弹簧加载开关20上的托架19中。当手机10置于图1所示位置时，开关20处于它的“挂机”位置。当手机10离开托架19时，开关20不再受压，并且处于它的“摘机”位置。如已所知，中心电话局把各种直流电压值和极性作用于塞尖线6和塞环线8上，当手机10处于摘机时，电话2从这里产生它的工作电源。如下面将要进一步叙述的那样，各种直流电压和交流振铃电压由电话2翻译成用于控制它的操作的操作请求。
当手机10处于挂机时，电话2实际上从塞尖线6和塞环线8得不到功率。然而，如下面将要进一步叙述的，电话2将在利用来自内部电池的少量能量的备用情况下执行背景检测和状态监视。
为了产生一个呼叫，顾客拿起手机10并借以使开关20从其受压位置释放开来。电话2进入它的摘机状态并且开始从塞尖线6和塞环线8获得功率来处理该呼叫。下面，顾客向硬币缝16插入足够数量的硬币以负担该呼叫的费用并利用键盘14拨他所希望呼叫的号码。所拨的号码传送给中心电话局4，它再接通呼叫。当来自中心电话局4的收集信号被接收到时，电话2就将顾客的钱收集起来。顾客完成了他的呼叫，然后挂断电话。
转过来看图2，将简要地讨论一下顾客的一个或多个硬币被确认的细节。图2示出了一种适宜与本发明低功率控制器一起使用的电子硬币接受器30。和本发明共同使用的电子硬币机构工作的补充细节可见于申请号为188，038(在投币操作式机构中使用的减少失真的装置)和199，138(用于投币操作式机构的小型低功率门电路装置)的美国专利申请之中，其申请日分别为1988年4月29日和1988年5月26日，并且转让给了本发明的受让人。这两份文件彼露的内容在这里作为参考。
在图2中表示了顾客的硬币31通过硬币缝16插入电话2的前平板33。从缝16，硬币31通过多个硬币检测器和传感器34、35、36，和37。在通过最后一个传感器37以后，硬币落向门38，门38将硬币31导向硬币约定集币器39或返回槽40，该返回槽40将硬币31导向硬币返回缝18，而在这里顾客可以重新取回他的硬币。在从缝16到硬币约定集币器39或硬币返回槽40的传送过程中，硬币沿着如图2实线所示的接收通路A或沿图2虚线所示的拒收通路B传送。
如同下面将要进一步叙述的那样，传感器34、35、36和37中的每一个都能产生作为处理元件输入的电输出信号，处理单元最好是微处理器或微计算机，用以确定该硬币是否可以接受以及它的币额。微控制器也产生用于控制门38位置的输出信号以使得门38将硬币导向通路A或通路B。微处理装置还控制一个电源用以提供功率向门38供能。来自传感器34、35、36和37的电输出信号的处理、门控制信号的产生以及门电源的控制等所有电控制功能都是由本发明的低功率控制器完成的。
参看附图3，这里表示了一个低功率控制电路50。线路接口电路55包括一个解除接地继电器电路160和摘机检测器电路190，该接口电路55把塞尖线6和塞环线8从中心电话局4连接到电源电路230。解除接地继电器电路160也用来有选择性地将塞尖线6和塞环线8连接到硬币累加器控制电路350，该电路350包含有累加器继电器电路355，硬币监视装置检测器电路360、硬币继电器电路365和第一硬币旁路电路370。图2中担负接收和确认置于图1硬币缝16中的硬币的硬币接受器30的相互连接也示于图3中。硬币接受器30把接收的硬币导向一个标准的投币电话约定集币器(未示出)。该约定集币器将按照约定保存这些硬币直到完成一个时间周期。在这个时间周期以内，硬币被存贮起来然后根据中心电话局的命令和由累加器控制电路350产生的最后控制信号把它们收集起来。硬币接受器30向处理元件100提供输出信号并代之以接收来自处理元件100的操作控制输出。示于图3的处理元件100包括实时计时器102、存贮器104和微控制器110。
返回来看电源电路230，示于图3的该电路其输出连接到一个门螺线管功率电路250、一个+5v电源电路260和一个音频网络380。特别是电源230向标准的DTMF(双音调多频)键盘提供功率，该DTMF键盘现在被推荐用作图1中所示的键盘14，电源230还向DTMF解码电路395和话音网络390提供功率。除了由作为监视系统的一部分的电池供能的有限功能以外，电源电路230连同来自处理元件100的控制信号一起控制为低功率控制器50提供的所有功率。通过电源230，用于硬币接受器30的硬币选定路线门38的功率被提供给门螺线管电源250并从这里提供给门38。用于所有需要5v直流电源的数字电子元器件的功率通过电源230提供给+5v电源260。当音频网络380被施加的功率增加时，它能提供一种具有传输和接收话音和音频声调信号能力的电话2。这些信号作为在塞尖线6和塞环线8上的由中心电话局4施加的直流电压所偏置的交流电压被传输和接收。处理元件100通过它的单一微控制器110控制包括有音频网络380、硬币接受器30和电源230的电话2的全部操作。如在下面将要进一步讨论的，如果电话2的某个状态被认为是正确的，则微控制器110还要记录该状态并且具有在备用方式期间起动通信的能力。
音频网络380包括有大量在微控制器110控制下的相互联接的部分，特别是话音网络390被连接到DTMF译码电路395和DTMF键盘14。另外，话音网络390还连接到硬币音调发生器320、DTMF发生器321、音频平衡电路480、第一开关405、陷波滤波器电路470。DTMF译码电路395，硬币音调发生器320、DTMF发生器321随后都连接到调制解调器电路400。调制解调器电路400还连接到第一开关405和第二开关420。陷波滤波器电路470通过低通滤波器(LPF)电路415接到第二开关420。第二开关420还连接到位于手机10内的话筒11中的送话器上。第一开关405连接到电平调节电路410，该电路接下来连接到手机10的听筒12。手机10还连接到手机检测电路430。包括DTMF译码电路395、硬币音调发生器320、DTMF发生器321、调制解调器400、第一和第二开关405和420、电平调节电路410、手机检测器430以及陷波滤波器470的所有上述这些装置还都连接到微控制器110和监视器系统510。
如其名称所表明的，监视器系统510监视电话2的状态。通常，监视器系统510从电源230获取功率，而电源230是当手机10处于摘机时，由来自塞尖线6和塞环线8的功率供能的。因此，使监视器电路520正常工作的功率是由电话线路提供的。
由于已经介绍了低功率控制器50的各个部分，下面将从图4和图5所示的流程图的角度来讨论这些部分的工作。图4表示了用于以25分币的固定起始费用的本地呼叫的控制器50的工作流程，图5是用于费用超过固定起始费用的长途呼叫的控制器50的工作的第二流程图。
参考附图4，它表示了在处理一个起始费用呼叫情况下，电话2所执行的步骤。起始费用呼叫要求在缝16内放入足够的硬币以满足来自电话2的关于本地呼叫的起始费用。该费用被编程存入电话中的存贮器并可以随着电话2的安装位置而变化。
在步骤1000，控制器50检测到手机10处于摘机状态，在该步骤以前，电话2处于备用方式并执行背景测试。解除接地继电器电路160把塞尖线6和塞环线8连接到累加器控制器电路350，以向累加器控制电路350施加-48v直流电压。电源电路230与塞尖线6和塞环线8有效绝缘，从而使电话2只得到少于一微安(μA)的电流。
当手机10被一个希望进行呼叫的顾客从它的托架19上取下时，电话2在步骤1000进入摘机状态。这样开关20从它的受压位置被释放开来。随着手机摘机，解除接地继电器电路160通过转换叉簧功能电路190将塞尖和塞环电压加到电源230上。转换叉簧功能电路190检测到开关20新的位置并通过控制线通知新位置的微控制器110。一旦充电，电源230就在步骤1002提供功率给微控制器110，使其脱离其备用状态并执行一系列的唤醒诊断。例如，微控制器110询问手机检测器430以查明手机10是否被扯下，确定DTMF键盘14是否正在产生音频信号以及选通硬币接受器30的硬币检测器34以确定硬币存在或是硬币通道已被卡住。
控制器50被设计成与以拨号音第一(DTF)方式工作的电话2一起工作。这样，在步骤1004，中心电话局4就在塞尖线6和塞环线8上传递一个被直流电压偏置的电信号，从而在听筒12内产生拨号音。
该拨号音通过解除接地继电器电路160、摘机检测器电路190和音频网络380而到达听筒12。假设顾客不是拨诸如911这种紧急号码的免费呼叫，那么在图4流程图的第1006步骤就要安置例如25分币的呼叫起始费用，当顾客通过硬币机构30的硬币缝塞入真正25分硬币时，硬币首先通过检测器传感器34，而它的输出信号将通知微控制器110硬币或实物已经存在了。传感器35、36和37检测硬币的有效性及其币额。由于在我们的例子中是塞入了真正的25分硬币，微控制器110确定已经塞入了可以接受的25分硬币并且通知门38将那个硬币导向硬币集币器39。
一个暂存寄存器存贮所接受的硬币的数量。一个用于每种可能硬币额的寄存器以存贮所放置每种币额的硬币的现在数量总和，另外的一个寄存器用来存贮所放置硬币的总数。
硬币的接收以有足够的功率向门38提供为条件。该有条件的接收提供了一个优点，即使得在没有足够功率的情况下不在硬币接收器中发生卡住现象并避免由于进一步使用电话2所产生的问题。它还避免了被某特殊顾客取走硬币并借此避免了顾客的破坏和伤害。通过向门螺线管电源250中的电容器快速充电向门38提供功率。在由微控制器110作出接受硬币的决定以前，检查电容器两端的电压，如果检测到电压不足，将通过把硬币传送到硬币返回缝18的途径将硬币还给顾客。
同时，在键盘14上的号码被输入以前或是在中心电话局确定在20秒内不再有号码输入以前，拨号音一直持续。这个确定工作是在步骤1008进行的。假如在允许的时间内没有拨号，那么在步骤1009，中心电话局将指示呼叫者挂断电话以重新获取拨号音。如果呼叫者挂断电话，那么电话2就返回到备用方式。然后，若呼叫者重新拿起手机10，循环将从步骤1000重新开始。
在步骤1008，呼叫者使用DTMF键盘14拨号，键盘监视所拨的号码并且产生与每个按压号码有关的双音调信号。这些交流信号被直流电压偏量并通过塞尖线6和塞环线8进行传送。DTMF信号通知要求电话号码的中心电话局4。
在拨号期间，DTMF译码电路395监视由DTMF键盘14所产生的DTMF信号。作为呼叫统计包的一部分，被叫号码存贮起来以用于每次呼叫。
一旦在键盘14上输入了有效的号码，在步骤1010，中心电话局4就要检测累加器继电器电路355，看看是否已经正确地安置了用于本地呼叫的起始费用。如果是免费呼叫，中心电话局就退回任何所插入的硬币。有效拨号可以短到仅为一个数字，例如话务员号码“0”，也可以长达11个数字。为了安置起始费用，中心电话局4通过将-48v电压短时间从塞环线8移走而加到塞尖线6的方法来检测电话2。电源230中的电子传感器检测到这个电压的短暂中断并把这个中断通知给微控制器110。微控制器110然后对转换叉簧功能电路190发出询问以发现为什么到电源230的功率会中断。这可能有两个原因，第一个原因是呼叫者应当将手机10放回到它的叉簧位置上，第二个原因是中心电话局4应当执行一个检测。转换叉簧功能电路190检测到开关20的位置并通知微控制器110手机10是处于挂机还是处于摘机状态。利用这些数据，微控制器110能很容易地确定电压不存在的原因。
在进行了中心电话局检测的情况下，微控制器110使得解除接地继电器电路160转换成把塞尖线6和塞环线8连接到累加器控制电路350上。随着中心电话局4在塞尖线6上施加48伏电压和把塞环线8接地，硬币监视装置360检测到以地作为参考的塞尖线6上的电压极性和电平并且确定中心电话局正在进行关于正确起始放置的测试工作。
如果放置了正确的硬币数量，在累加器继电器电路355中的触点将会闭合。如果这个闭合的触点被检测到，硬币监视装置360使得将要放置于塞尖线6上的一个电信号指示出起始费用的金额。如果触点是打开的，就不会产生这样的信号。
解除接地继电器电路160通过转换叉簧功能检测器190重新把功率连接给电源230。在起始标准测试期间，不向电源230提供功率。为了在此期间满足微控制器110的功率需求，具有当电源230在前面被供能时所存贮电荷的电容器放电。
在起始费用测试证实已经放置了足够的金额情况下，在步骤1012就安排呼叫。另外，在步骤1013，记录指示顾客重新起动具有适当起始金额的呼叫。
在被叫第三用户回答以后，中心电话局起动该呼叫的计时。该呼叫持续到起始周期结束。然后，在第1014步骤，中心电话局4使得电话2去收集约定集币器39中的硬币并把它们传送给位于图1硬币盒门21后面的硬币盒(未示出)。利用钥匙伸进图1中锁眼22把硬币盒的门打开就能从硬币盒中收集硬币。硬币盒门21的开启可能会引起状态转换，而这种转换能由控制器50监视到。
为了收集硬币，中心电话局4断掉塞尖线6和塞环线8上的电压，然后把塞环线8连接到塞尖线6上并施加对地而言的+130伏直流电压。电源电路230检测到该电压中断并通知微控制器110，这就使得解除接地继电器电路160把130V信号加到硬币继电器电路365上。硬币监视装置360检测到这个电压，其结果是使硬币被收集起来。
若在起始费用已经放置了以后，呼叫仍没有被安排，那么中心电话局4在步骤1016就使电话2退还硬币。这种退还将通过断塞尖线6和塞环线8上的电压，然后将塞环线8连接到塞尖线6上并施加对地而言的-130伏直流电压来进行。
在起始费用周期终止以前，顾客被告知放入为继续呼叫而使用的超过时间的补加的硬币。由于检测到了在预定时间以后还要继续进行通话，中心电话局4在步骤1017要检测所需要的超时使用硬币是否存在。同测试起始费用放置的情况一样，中心电话局4把+48伏直流电压加到塞尖线6并使塞环线8接地以通过测试硬币继电器电路365来检测在硬币约定集币器39中按约定所须放置的硬币的存在。硬币监视装置360检测到这种测试并以其结果作出应答。如果已经放置了足够的金额，在步骤1017继续通话，另外在步骤1019，一个记录或操作器被连接，它表面提出了一个关于超时付费的请求。最后，如果没有作超时付费，那么通话将在步骤1020断掉。
在通话完成或放弃时，顾客把手机10放回到挂机位置。解除接地继电器电路160如前所述将把塞尖线6和塞环线8接到硬币继电器电路365上，并且中心电话局将中断塞尖线6和塞环线8上的电压和施加相对地而言的收集电压(+130伏直流电压)和退还电压(-130伏直流电压)给塞尖线6。电话2根据得到的指令或收集或退回硬币，然后返回到备用方式。
在图4所示步骤过程中，音频网络380在塞尖和塞环线与手机10中的话筒11和听筒12之间提供了一个音频信号的接口。在上述与功率升高步骤1002的讨论相联系叙述的顺序期间内，话音网络还能限制到达听筒12的噪音。
来自中心电话局4、表示话音的音频信号被加到塞尖线6和塞环线8上由现存任何直流电压所偏置。这些信号通过解除接地继电器电路160和转换叉簧功能传感器190进行传送，传感器190把这些信号传送给电源230，然后再传送给音频网络380。音频网络380处理在话筒11和听筒12之间提供绝缘的这些信号４砉男藕啪谝豢 05和电平调节电路410到达话筒12，在这里这些信号被转换成可听见的信号。电平调节电路410可以提供由在手机10上面的开关23进行选择的四级音频信号，这就使得位于手机检测电路430中的电路具有依据开关23的动作数目而定的不同阻抗。微控制器110根据手机检测电路430中的阻抗来控制电平调节电路，并借此控制话筒12中的信号电平。
在声音从电话2传送给中心电话局4期间，呼叫者讲的话进入话筒11的送话器中，送话器把声音信号转换成电信号，这些电信号通过第二开关420传送给低通滤波器和前置放大器415。第二开关420在送话器和调制解调器400之间进行选择。来自电路415的信号通过滤波电路中2600Hz的陷波滤波器。在微控制器110的控制下，2600Hz的滤波器可以有选择地接入或脱离该电路。来自滤波器电路470的输出的滤波后的信号由话音网络390进行处理并输出给电源230，在这里它被在该电路中存在的直流电压偏置。被偏置的信号通过转换叉簧功能电路传感器190，解除接地继电器电路160到达电话线。
欺骗音频平衡电路480被提供来用以防止一个试图进行欺骗的人利用音调发生器对2600Hz的陷波滤波器进行检测。由于话音网络390提供了侧音，就使得可以把某些由送话器产生的电信号反馈给听筒从而提供关于通话者的自然的通话强度基准。因此上述的滤波器检测是可能的。当2600Hz滤波器被插入到传输通路中时，在平衡电路480不存在的情况下，可以通过在听筒12中听到的有关该滤波器所发生的一个变化来检测它的存在。这个变化的发生是由于欺骗音调被滤掉并且在听筒12中听不到它。欺骗音调平衡电路480提供一个断续的音频通路，这样欺骗产生的音调就可以在听筒12中听到。因此，这个人就不能直接检测2600Hz陷波滤波器的存在。
参见附图5，这里表示了当要求多于起始费用的呼叫被安排时，电话2所执行的步骤。电话2执行分别与图4中的步骤1000、1002、1004和1008相同的步骤1040、1042、1044和1048。在步骤1048的终点，当一个有效的号码被拨入时，中心电话局4确定所拨的号码需要多于起始费用，并在步骤1050退还在电话2中已被置入的任何硬币。退还过程与图4中步骤1016所述完全相同。
然后，该呼叫在步骤1051被传送给电话工作位置系统(TSPS)中继线或自动计算电话系统(ACTS)中继线。
在步骤1052，中心电话局4改换塞尖线6和塞环线8的极性。电源电路230检测到这种极性改换并通知给微控制器110。TSPS或ACTS中继线被连接到电话2以用于长途呼叫，然后，微控制器使DTMF键盘不起作用并解除对2600Hz滤波器的连接。它使得硬币音调发生器320起作用并连接位于滤波器电路470内的一个第二滤波器，一个2200Hz的陷波滤波器。处于具有送话器线路中的2200Hz滤波器防止任何2200Hz信号到达来自送话器的塞尖线6和塞环线8，并借此防止在话筒11处产生音调以仿真由硬币音调发生器320所产生的音调的活动。
在步骤1053，TSPS操作器要求在起始呼叫周期内关于所拨号码需要的付费。硬币音调发生器320产生用于在硬币缝16中放置硬币的每种金额的唯一双音调信号，对于每种金额来讲，其音调之一是2200Hz。
TSPS或ACTS监视由硬币音调发生器320所产生的音调并确定进入硬币的量。一旦TSPS或ACTS确定已经放置了足够的硬币，在步骤1054，塞尖线6和塞环线8的极性就要转换正常状态。微控制器110就解除2200Hz陷波滤波器的连接并重新连接2600Hz滤波器。通话的持续时间由TSPS或ACTS计算。通话在步骤1056持续直到起始充电周期完成。然后，在步骤1508，通过如前所述的暂时去掉塞尖线6和塞环线8上的电压然后再加+130伏直流脉冲的方法将硬币收集起来。
在备用方式期间，电话2执行自诊断程序。监视系统510通过监视实时计时器102、电池511的电平以及由图3中方框514所表示的一些安全开关来检查电话2的状态。安全开关包括第一开关，用于指示取走电话2的顶盖;第二开关，用于指示移去硬币盒;第三开关，用于检测硬币盒的门21的开启。
当需要时，监视系统510将起动一个内部产生的摘机状态，这样电话2就可以被提供功率以达到安排一个电话呼叫而不要手机被确确实实地摘机。当功率增加时，微控制器110询问监视系统以确定产生功率增加的过程。然后，微控制器110利用第一和第二开关405和420分别使手机10脱离音频网络380并转换到线路内的调制解调器400上。微控制器110然后控制调制解调器400，将来自电话2的数据传输给中心电话局4。
为了使大量待形成的功能利用仅来自塞尖线6和塞环线8的功率，电话2中的功率管理是非常重要的。在最小线电流情况下，从电话线仅能得到23mA的电流。这样，使用来自电话线的功率的投币操作式电话的电子设备通常就要受到这些小环路电流的一系列限制。通过提供一些功率管理硬件和软件技术，控制器50克服了这些限制。
控制器50使用可以得到的低功率装置，利用开放漏极CMOS装置，进行接口的连接工作。当不需要贮藏能量时，电路外围设备的所有部分都可以关断。所有互不相容的过程或处理都利用硬件或软件使之被切断。微处理器110监视可以得到的总的功率并且具有可以把获得的总的线路功率导向一个特殊功能的装置。当首先接收来自功率正在增加的塞尖线6和塞环线8的功率时，这些功率被分配给特别是电容器这种快速充电贮能装置。在一个很短的时间周期内，来自塞尖线6和塞环线8的所有能量向这些电容器充电。此后，根据所需的功率向单独的电路提供功率。在一个短暂的起始充电周期以后，向微控制器110和音频网络380提供功率。只有在所需的情况下才向DTMF译码器395和DTMF发生器320提供功率。当检测DTMF键盘14上的按钮按压状态时，功率被转换到这些电路。在摘机状态下，硬币接受器30始终只得到很少量的电流。它的检测传感器34不断地监视硬币槽，这样，当硬币塞入硬币接受器30时，它就能被很迅速地检测出来。然后向硬币接受器的其余线路增加提供功率。当硬币检测时，在门螺线管电源250中的电容器迅速充电。当不需要时，在硬币接收期间内，话音网络380被暂时减少提供功率。当需要话音网络380产生硬币信号音时，则向它提供的功率上升，而向硬币接收器30提供的功率下降。另外一个功率控制特征就是用于门螺线管的电源250被监视。若电压不足，硬币接受器30将不接受硬币。在电话2被安置在长环路点时，这是特别有用的。在这种情况下，接受硬币的速度可能必须被放慢以允许有时间使门螺线管电源250得以补充。在临界状态将不接受硬币。
在控制器50内潜在的使用高功率装置是DTMF键盘14，硬币接受器30，话音电路390，调制解调器400，服务显示(未示出)和滤波器470。当DTMF键盘14按钮中的一个受到压力时，它就产生一对音调。在产生音调半秒钟以后，提供电路以禁止键盘14，借以限制键盘14所获得的最大功率。并通过在一个延长的时间周期内保持按钮被压下以避免有意或无意的功率损耗。调制解调器400仅在需要调制解调呼叫期间被增加功率的供应。服务显示仅在服务方式期间被增加功率的供应，在此方式中，服务人员修理和检查电话2。滤波器电话470在不使用时也可以减少功率的供给。监视系统510提供关于电话2的状态的背景检查。它由电池511供电，所以它能持续地监视系统。它监视安全开关，这些开关包括用于顶盖的开关，用于指示硬币盒被取走的开关以及用于指示硬币盒的门21被移走的开关。如果电源线被切断的话，它还要监视内部电池电平，实时计时器102和维护存贮器14。
根据所提供的实施例，用于投币操作式电话并如图3所示的控制器是由两块印刷电路插件板构成的。这两块插件板上的电路包括有线路接口电路55、音频网络380、处理元件100和电源230。电子硬币接受器350的功能由一块单独的印刷电路插件板来完成。
图6A-13示出了执行根据本发明提供实施例中的处理元件100的功能的电路。参见图6A、6A′、6B和图7，处理元件100包括一个单一微控制器110，它的相关存贮器104A和104B、实时告警器102，用于地址和数据总线的接口电路以及其它的接口电路。尽管可以使用任何可以得到的微控制器或微处理器，但本发明所选用的微控制器110采用了英特尔公司生产的80C31。80C31是一种低功率装置，它执行前面讨论的控制功能，并由图6A所示的3.6864MHz晶体Y1驱动。
图6B表示了一种256K×8可偏程只读存贮器(PROM)104A，用来存贮投币操作式电话的控制器的工作程序以及所需的任何内容。所使用的PROM是可以从一系列厂家如英特尔公司得到的27C256。为存贮包括所收集的硬币数量，所拨的电话号码等结果，提供了256×8随机存取存贮器(RAM)104B。象其它电路一样，它也由来自塞尖线和塞环线上的电话线路电压提供功率，然而它还可以从它的电源线上获得电池电压。这样，在电话通话期间，在电源发生故障情况下，它还有后备电压。所使用的RAM采用由东芝生产的TC55257。
80C31微控制器110具有4个输入/输出端口(I/O)。端口2提供高地址总线A8-A15。端口O提供多路复用数据总线DB6-DB7和低地址总线A0-A7。图6A′中的寄存器U23和U7分别用来在适当时刻锁存高和低地址总线。图6A′中的收发机U24提供缓冲数据总线接口。
微控制器110的端口1和3被用来为到达微控制器110的投币操作式电话的其它功能提供接口。例如传送线把到达和来自硬币接受器30的数据传送给微控制器110，这些数据包括MECH时钟;MECH数据、LF计数、阻塞传感器1-BAR，和阻塞传感器2-BAR。另外，一些到达控制器电路中微控制器110的接口线包括跟随信号SDA、SCL、RXD、TXD、RESET-BAR(复位线)、INTO-BAR、RESET、+48VDCT/PADEN、E11/PAD/S、MODEMENABLE、MUTE/KEYDEP、POWERDOWN和CARRIERDETECT。
图7示出了用于微控制器110的多个接口电路。译码器U10和U11为来自微控制器110地址总线的一系列地址解码并为和微控制器110相联系的各种电路提供读脉冲(AORD-线到A7RD-线)112和写脉冲(AOWR到A7WR)114。
图8示出了用于微控制器110的另外一些接口电路。在写脉冲A3WR的控制下，寄存器U13锁存来自缓冲数据总线的数据。锁存的数据存贮在寄存器U13中，它的输出由于提升电阻R39-R44和R118的关系保持高电平，直到该寄存器U13被来自微控制器110的复位线(RESET)信号使其作用为止。一旦使其作用，寄存器U13的输出就离开印刷电路插件板并通过连接器P2到达硬币接受器30。
图9和图9示出了含有用于微控制器110的状态和控制寄存器电路。在写脉冲A6WR和A4WR分别被认定时，寄存器U14和U15锁存来自缓冲微控制器数据总线的数据。寄存器U14和U15的输出是控制信号组116和118。这两个寄存器都由来自微控制器110的信号RESET使其作用。缓冲器U16和U17为微控制器110提供状态读寄存器。缓冲器U16的数据被读脉冲线A2RD-BAR上的脉冲控制进入数据总线，从而允许微控制器110去读DTMF信号，这样，它就可以实现它的呼叫计算功能。缓冲器U17的数据由在读脉冲线A3RD-BAR上的脉冲控制进入到数据总线上。微控制器110在塞尖线6上读来自这个缓冲器的直流电压状态，用以确定中心电话局要执行的功能。
图10进一步表示了状态和控制寄存器。当写脉冲A1WR被认定时，寄存器U17锁存数据总线上的数据并输出控制信号组120和122。控制信号120用于控制对投币操作式电话2中各装置的功率供给。当微控制器110读所示的状态线时，来自缓冲器U18的数据由写脉冲线A1RD-BAR控制。
图11表示了监视电压的电路。比较器U2B有一个作为输入的基准电压VCREF，另一个输入是通过电阻网络来的4伏直流信号。当对4伏信号分压的电阻低于门槛值VCREF时，功率中断(POWER FAIL)信号起作用，这个输出通过缓冲器提供给微控制器110。
图12表示用于调整电源的开关。
图13示出了一个塞尖和塞环线的极性传感电路。比较器U2A的一个输入是塞尖线6上的电压，另一个输入是低于塞尖线6上电压的基准电压VCREF。当塞尖线6上的电压低于总为正值的基准电压时，它必定是负的。比较器的输出(+48VDCT/PADEN)产生，并直接馈送给微控制器110的端口。这样就可以确定塞尖线6上电压的极性。在极性保护电路的输入侧检测到极性，其结果是没有压降，借以贮藏能量。
图6A-13中的器件列于表1，在附图中表示了它们的相互连接状态，所有这些器件用于在提供的实施例中执行处理元件100的功能
表1在图6A-13中的器件器件产品型号和值附图中标号微控制器80C31图6A中110寄存器 74HC573 图6A中U7、U23;
图8中U13;
图9中U14-17;
图10中U17;
收发机 74HC245 图6中U24门 74HC05 图6AU3A、B、D、E;
图6BU3C门 74C906 图6A中U4A-E;
图8中U14A-C、F、U4E、F;
图9中U5B-F、U25F;
图11U2B;
图13中U2A比较器 LP339 图6中U2C晶体 3.6864MHz 图6中Y132.76KHz 图7中Y2PROM27C256图6B中104ARAMTC55257图6B中104B门 74HC08 图6U5B;
图7U5A、C译码器 74HC138 图7U10
74HC238 图7U11计时器 58167A 图7U12缓冲器 74HC540 图10U18调节器 MAX631×ESA 图12U15电阻网络100K图9RN1电阻 1M 图6AR13图13R60200K 图6AR4068K 图6AR11;
图11R8122K 图6AR18、20、108图6BR24、106-107电阻 100K 图6AR1-5、8、120、14-17、19、22、109-116;
图6BR21、R23、31-38;
图8R39-47、117、118;
图9R86、89-92图10R84-88;
图11R82-83;
图12R48;
图13R57-59、61;
图6AR6-7;
图10R89-105;
图12R50100 图6AR9
电容器 100μF 图12C35、3747μF 图8C3210μF 图6AC24、27、41;
图6BC280.1μF 图6AC1-2;
图12C150.047μF 图6AC3、4、7、23、42、43图6BC8、9;
图7C5、10、11;
图8C13、14;
图9C14-18;
图10C17-18;
图13C380.01μF 图12C3630PF 图6AC25-2620PF 图7C30-31电感 330μH 图12L1二极管 MMDB914 图10D11-15、18;
图13D6-7BAT17 图12D3晶体管 IRFR9020 图9Q18MMBT3906 图10Q4图14示出了根据本发明实施例用于执行解除接地继电器160(图3)功能的电路。该电路包括表2中列出的器件，该图示出了这些器件的连接关系。
表2图14中的器件器件产品型号或值附图标号继电器 SPDT K1、K2、K5晶体管 MMBT3906 Q7-10、Q15-16MMBTA92 Q5-6二极管 TMPD2836 D23-24、D27-29IN4004 D13-14RD82P D12电阻 10K R73-74、R77-78、R83-843.3K R76510 R72、R75执行图3中转换叉簧功能检测电路190的电路示于图15。该电路包括列于表3的器件，其图表示了它们的相互连接关系。
图3图15中的器件器件产品型号或值附图标号继电器 SPDT K3晶体管 MMBT3906 Q11、12二极管 TMPD2836 D25、30电阻 10K R79-80图16示出了电源电路230，它在输出端232产生约4伏电压作为提供给投币操作式电话各工作部件的电源电压。该电路由列于表4中的器件组成，该图表示了它们的相互连接关系。
表4图16中的器件器件产品型号或值附图标号MOV RV1迴转器 TEA1081 U10二极管 MMB2-5250B D1、D2IN5818 D3-6、8电阻 13 R29100K R35-36620 R37电容 27PF C2968PF C104.7μF钽 C30电源电路230包括极性保护电路234，该电路由构成全桥电路的四只二极管D3-D6组成。使用具有低正向压降的肖特基二极管以使与二极管本身有关的电压损失降到最小，借此以节省功率。然而这些二极管具有低的反向击穿电压，通常最大为20伏。跨塞尖线6和塞环线8环路上的线电压通常是+/-48伏。当处于工作状态时，投币操作式电话把这个电压降低到4-8伏范围内。但是，当二极管桥234被连通以后仍有一个很短的时间受到全线电压的作用，从而使二极管D3-D6受到超过它们反向击穿额定值电压的作用。为了克服这个问题，利用齐纳二极管D1和D2把跨塞尖线6和RR的线电压钳制在+/-12伏，借此，限制了极性保护电路234中二极管D3-D6上的最大电压。在该电路中使用肖特基二极管比使用具有三倍高的正向压降但都具有足够反向电压额定值的普通二极管的普遍方法更有效的节约了功率。
极性保护电路234通过串联电阻R29提供具有正信号(不考虑在塞尖6上的极性)的迴转器U10。该信号含有直流成分和由话音和音频音调组成的交流成分。迴转器U10滤去交流成分并输出大约4伏的直流电压用以向控制器中的各器件提供能量。
图17示出了根据本发明实施例的电路260。该电路在微控制器110的控制下向门螺线管提供功率，从而使得硬币接受器30中的门38进行工作来接收或拒绝硬币。该电源260由表5中所列器件构成，图17示出了它们之间的相互连接关系。
表5图17中的器件器件产品型号或值附图标号门 74HC14 U10B-C比较器 LP339 U1晶体管 IRFR9020 Q3MMBT3904 Q4BC847B Q150、152电阻 100K R26-2922K R154-15510K R1521K R150-151、R153390 R28- RA
- RB- RC- RD电容 1000μF C4647μF C144.7μF C700.1μF C150二极管 IN4148 D101IN5818 D10加到电路260的螺线管上的电源是充电阱262。该充电阱具有例如是电容C46的能量存贮器件，当电话2进入摘机状态时，它被充电。电容C46存贮能量直到这些能量能够使门螺线管起作用。电容器的起始充电是在微控制器110的控制下进行的。当电话进入摘机状态时，来自微控制器110的控制信号V3CON不起作用，从而使得晶体管Q4截止。在导线264上的由图16的极性保护电路234输出的电流通过电阻R26到达晶体管Q3的栅极并使其导通。电流从晶体管Q3的源极流向漏极并通过电阻R28和二极管D10向电容C46充电。当电容C46正被充电时，在微控制器110的控制下，所有其他部件的供能被减少或者与图16的电源解除连接，这样，全部能量就都提供给电容C46。
一旦电容器C46充足电，微控制器110就要求控制信号U3CON使晶体管Q4导通。来自导线264的电流现在通过晶体管Q4流动，这样晶体管Q3就截止。提供大电阻R29以使微电流能到达电容C46从而保证C46的完全充电。当出现话音信号时，电阻R29的高阻抗防止了导线483上音频信号质量的下降。
选择充电陷、电阻R28、电容C46、使它们与螺线管线圈的特征相匹配借以获得线圈的最大能量传输从而节省功率。因此，这些部件的值取决于在螺线管中所使用的线圈的选择。
螺线管的线圈通过连接器266连接到电容C46。电路268用于把来自电容C46的能量提供给线圈270。通常微控制器110保留两条控制线即门-线GATE-BAR和门保持线GATE HOLD-BAR不使用，其结果是到达反相器U10B和U10C两者的输入都是高的。因此，这些反相器的输出使晶体管Q152和Q150的基极电位变低，从而使它们不导通电流。当微控制器110根据来自硬币接受器的数据确定应该接受硬币时，能量如下所述地提供给门的螺线管。首先，微控制器110认定一个具有快速上升时间和大约80毫秒持续时间的高能脉冲给控制信号GATE-BAR。晶体管Q150导通，电流从电容器C46经过线圈270和晶体管Q150流动。在此期间，最大的功率供应给门线圈270。该起始脉冲使得螺线管内的场迅速建立起来，用以减少激发时间。在第二步，微控制器110认定GATE HOLD-BAR并切断GATE-BAR信号。晶体管Q152导通。这样，电流就通过线圈270、电阻网络R151和R152到达晶体管Q152，借此限制了电流流动和节省功率。建立这条线路大约140ms。
电路272用来监视在电容C46中存贮的能量。电容C46的输出馈入比较器U1。比较器U1的另外一个输入是由电阻网络RA和RB形成的基准电压。比较器U1的输出馈送给微控制器110。在微控制器110认定控制线GATE-BAR以前，即开始接受硬币以前，它检查比较器U1的输出以确保电容C46有足够的电能去驱动线圈支路，借以防止卡住。
图18所示电路是为把由硬币接受器30产生的硬币确认数据提供到微控制器110的接口。该电路由表6所列器件组成，其连接关系由本图所示。
表6图18中的器件器件产品型号或值附图标号计数器 74HC4040 U20缓冲器 74HC540 U21、U22门 74HC02 U6A-C比较器 LP339 U2D电阻 100K R119-120、R25-26、2810K R121-1221M R27电容 0.047μF C6、C20-22、C29如图8所示，控制器通过连接器P2接收来自硬币接受器的硬币确认数据线HF1和HF2。这些信号分别输入给门U6B和U6C。这些信号的数据内容是以频率为基础的。当微控制器110控制线HFT-BAR和HFD-BAR分别使HF1和HF2有效时，它们当中的一个就出现在计数器U20的引线20上的时钟输入上。计数器U20计算在有效数据线上的脉冲数目，进而把这个数目输出给缓冲器U21和U22。微控制器110利用分别认定控制线A4RD-BAR和A5RD-BAR来读取缓冲器U21和U22的内容，然后处理确认数据以确定硬币是否应被接受。缓冲器U21也提供能由微控制器110监视的4个其它状态线POWEP FAIL(功率不足)，RINGER STATUS(振铃器状态)，HANDSET(手机)和LONG LOOP(长环路)。
参看附图19、这里示出了一种用以产生具有双频率的音调的电路320。该电路产生双音调频率以用于调制解调器呼叫以及在长途呼叫中硬币的确认。该电路包括表7所列器件，其连接关系如该图所示。
表7图19中的器件器件产品型号或值附图标号音调发生器 PCF3311TD U6、U7晶体 3579645MHz Y26.6MHz Y1放大器 LP224M U1A电阻 1M R1-2100K R847K R3-6电容 0.047μF C6-7在从电话2到中心电话局4的调制解调器呼叫期间，电话必须产生双音调频率信号并给电话线进行传递以表明正在呼叫的号码。在微控制器110的控制下，电路320产生一个信号，通过认定控制线AOWR，该信号通过缓冲数据总线把数据传送给音调发生器U7。在调制解调器呼叫情况下，音调发生器U6处于不使用状态。来自发生器U7的双音调信号经过串联电阻R5输出给放大器U1A和图21中的话音网络390，从而把该信号引入到电话线上。
在长途呼叫期间内，电话2必须产生用于所放置每种硬币的唯一的双音调信号并把这个信号传送给中心电话局4。在这种情况下，音调发生器U6和U7都要起作用。然而它们可以由微控制器110编程以产生只具有单一频率的信号。每个音调发生器U6和U7的单一频率输出经过电阻R4和R5进行传递。放大器U1A将这些单一音调混合起来产生双音调频率信号，该信号被传送给图21中的话音网络390，在那里，它被插入到用于向中心电话局进行传送的电话线上。
在处理呼叫期间，连接到电话2上的中心电话局4控制电话线上的直流电压和极性，该电压通知电话下一步该作什么。图20示出的电路用以检测塞尖线6上直流电压相对大地而言的幅值及极性。该电路由表8列举的器件组成，其连接状态如本图所示。
表8图20中的器件器件产沸秃呕蛑 #160; 附图标记检测器 IL223 U20-23电阻 1M R62、65、68、71470K R61、64、67、7020K R60、63、66、69二极管 1N4004 D15、17、19、21RD62P D16、18MMB2526B D20、22
当电流流过检测器U20和U22、U23中都具有的内部光电二极管时，每个检测器的输出(引线6)都被拉低，就像其内部晶体管导通一样。输入电流由分别包括有齐纳二极管D16、D18、D20和D22的多器件组成的输入电路进行控制。检测器U20-23中的每一个以及它的相关输入电路被处理成在塞尖线6上传送不同的电压。每个检测器的输出通过状态寄存器馈送给微控制器110。这样，微控制器110就能够根据中心电话局的要求适当地控制电话2。
图21示出了用以执行话音和音频网络380功能的电路。它由表9所列器件组成，各器件连接关系如图所示。
表9图21中的器件器件产品型号或值附图标记音频IC1067390开关74HC4053M405DTMF译码器204395晶体 3.579545MHz Y4变压器 T1晶体管 IRFR9020 Q2电阻 1M R24200K R47、49130K R30100K R34、39-4068K R114
47K R4624.6K R4122K R4810K R1153.9K R323.6K R382.4K R25390 R33130 R111、R11220 R31电容 0.036F C343300μF C3310μF C434.7μF C401μF C350.22μF C510.1μF C11、C41、C620.0047μF C12、190.01μF C27-28、31、36、44 520.0022μF C32、380.001μF C65100PF C37二极管 SM47-24ARM D1IMPD D9
音频装置390执行如下所述的一系列功能在MIC+输入端(引线9)上接收来自调制解调器400或话筒11的音频数据和把一个表示音频信号的交流信号引入电话线。它还接收来自电话线的含有直流成份和交流成份的信号。它把这些成份分离开来，并通过开关405把在QR+和QR-上的获得的音频信号输出给听筒12或调制解调器400(图25)。它还接收来自图19电路的DTMF信号，这些信号被引入到用于向中心电话局进行传输的电话线上。提供电容C11以检测来自键盘14的DTMF信号。
当不需要时，音频装置390也可以在微控制器110的控制下减少得到的功率供给。就象该装置390在工作时力图吸取有效功率一样，上述减少功率供给是通过确认POWERDOWN信号执行的，它导致了有效的功率的节省。
长环路检测电路391提供监视下述诸方面的能力1).处于使用状态的线路质量，2).电话线路的大约距离，3).线路本身内的任何损坏，4).线路的视在音频质量，和5).电路是否正占用了太多的线外功率，如果是的话，就要降低接受硬币的速度。
图22示出了电路用于处理从话筒11或调制解调器400到音频装置390的音频信号。该电路包括开关420，前置放大器和低通滤波电路415。电路由表10中各器件组成，其相互连接关系示于图22。
表10图22中的器件器件产品型号或值附图标记开关 74HC4053M U13A放大器 LP224M U1C门 74HCT05 U2F电阻 681K R51100K R50、55、5768.1K R5347.5K R5230.1K R5410K R56电容 0.1μF C47-480.01μF C500.047μF C13、49220PF C53二极管 MMBD914 D11到开关420的输入是来自话筒11的MICIN或来自调制解调器400的AUXAUDIOIN2。开关420在微控制器110的控制之下，根据控制线DMUTE/MIC选择上述输入其中之一以进行处理。所选择的信号然后由电路415放大和滤波其输出传送给图23中的陷波滤波器电路470。
图22还示出了用于检测手机10被移走的电路430。电路430接收来自话筒11的输入并提供输出信号给微控制器110。它检测话筒11的阻抗从而也就检测了话筒11是否存在，它不需要额外的线路和使用非常小的直流电流。因此，使用的功率是最小的。假如话筒11是存在的，就有小电流流过，这样门U2F的输入就低而它的输出就是高的。假如话筒11被拿走，电阻55就使门U2F的输入变高，这样到达微控制器110的信号就变低，借此发出出现问题的信号。
因此，电路430就解决了普通电话中存在的一个问题。其中手机10被取走或被损坏都使得电话在服务人员发现被损坏的手机以前不能使用。本发明的控制器利用电路430和它的遥控诊断解决了这个问题。若发现了问题，控制器能起动一个服务呼叫给中心电话局4，这样电话就能立即得到维修。
手机检测电路430还提供了一个用于听筒12中音量控制的装置。手机10上的按钮23与话筒11串联。当一个呼叫者按压按钮时，到门U2F的电路被接通，结果到门U2F的输入被置于高电平而它的输出变低。微控制器110检测到这个低电压并通过控制电阻网络来控制听筒中的音量。电路430还可以用于不包括按钮的手机10，借此提供适应性很强的设备。
图23和23′示出了陷波滤波器470的电路。该电路由表11中的器件组成，其相互关系如图所示。
表11图23中的器件器件产品型号或值附图标记滤波器 TLC1060 U19门 4001UB U4A-D门 74C906 U5A放大器 LP224 U1B、U1D晶体 520KHz Y5440KHz Y6晶体管 IRFR9020 Q17开关 74HC4053M U13B、C电阻 1M R94、95499K R108453K R106100K R42、10968.1K R4360.4K R98、10754.9K R10047K R96、9730.1K R4428.7K R10119.1K R10210K R454.99K R99、103-1041.58K R105电容 100μF C4
0.1μF C22-23、42、450.047μF C4-5、190.001μF C5420PF C20、C21根据振荡器471或472是否被微控制器110所起动，陷波滤波器电路470通过使用单一开关电容滤波器件U19完成红盒和兰盒欺骗预防，以构成具有在两个频率2200Hz或2600Hz处中心频率的第4级椭圆滤波器。
使用单一开关电容滤波器装置U19完成两次滤波节省了功率损耗。此外，虽然有两个振荡器471和472，但在给定时间内只有一个被微控制器110起动，从而进一步使功率得到了节省。振荡器电路471和472是由来自微控制器110的信号线2200/2600EN进行选择的。这节约了来自处理器的控制线并简化了软件。
滤波器件U15需要一个0.5伏电压的模拟对地连接。在该连接处，该器件接收来自单一终点电源的功率。传统电路利用电阻分压器来完成这个连接。为了利用这种传统结构保持精度，大部分的电源电流必须流过分压器网络。本发明利用运算放大器U1D来完成这个连接。放大器U1D具有高输入阻抗以使电流流动为最小，它还具有低输出阻抗，这就提供了关于模拟接地端子的精度。这个模拟接地电路进一步节省了能源。
提供了由开关U13B和U13C组成的开关设备，它可以关闭滤波器并使来自话筒11的音频旁路到话音和音频网络390。开关由微控制器110通过控制线E TILTER EN进行控制。
图24和24′是监视系统510的电路。该电路由表12中的器件构成，其相互连接关系如图所示。
表12图24中的器件器件产品型号或值附图标记I/O扩展器PCF8574520电压检测器 TCL7665 U16晶体管 MMBT3904 Q1MMBT3906 Q2-3二极管 MMBD914 D4-5、9-10MMB25245 D8、19电阻 1M R53、62680K R55100K R54、64-67、73-8047K R6310K R52-56、68-724.7K R51电容 100μF C39、441μF C400.047μF C15、19该电路监视各个输入。当电话2处于“挂机”状态时，I/O扩展器520从内部电池511获得功率。当它的一个输入端有输入时，I/O扩展器520在INT上输出高电平。
该输出有两个作用，第一个作用是驱动低功率继电器驱动器513，使它起动一个“内部摘机”状态，其中电话2不用移走手机10就能起动一个电话呼叫。电容C39和C44由内部电池511充电。通常，晶体管Q2和Q3处于截止状态。当I/O扩展器520的多个输入端中的一个存在输入时，I/O扩展器520认定INT从而使晶体管Q2和Q3导通。这就允许电容C39和C44上所充的电输给一个连接电话线与电话2的继电器。
这个电路克服了两个主要问题。第一个是脉冲能量得自电容而不是电池，该电池在提供这个脉冲电流方面不起作用。第二是该电路在电池上提供了极低的能量泄漏从而增加了电池寿命并允许使用较小的廉价电池。
提供一个低功率状态机构514用于纵然是在电话2不被供能情况下，去检测电话硬币盒是否被取走。当硬币盒被开启时，由内部电池511供能的电压监视器U16监视硬币盒开关并输出一个信号给扩展器520。
图25和25′表示了调制解调器400的电路。该电路由表13中的器件组成，其相互连接关系如图所示。
表13图25中的器件器件产品型号或值附图标记调制解调器SSJ73K212L-251M400门 74C906 U25A-E74HCT05 U2A-E晶体管 MMBT3904 Q24-26IRFR9020 Q1
晶体 11.059MHz Y3电阻 2.2M R9100K R7、10-13、14、16、2247K R11310K R15、17-19、211K R20电容 22μF C591μF C600.1μF C55、58、610.047μF C6327PF C56-57调制解调器400把来自微控制器110的数据传送给中心电话局4。它工作于BELL212A标准状态并且每秒可传送高达1200字。
图26是振铃检测器电路，该电路由表14列出器件组成，其相互连接状态如图。
表14图26中的器件器件产品型号或值附图标记电压检测器 IL223 U24门 74HC03 U5DIC LB1006AB U18继电器 SPDT K4
晶体管 MMBT3906 Q13-14二极管 TMPD2836 D26BAT17 D1MMB25245 D2IN4006 D33-36电阻 10M R461M R11010K R81-828.2K R87电容 10μF C12、25-340.1μF C330.47μF C24当电话铃声响的时候，该电路检测手机10是什么时候被摘机的。内部电池电压向电容C12充电。当检测器24检测到在塞尖线6和塞环线8上存在的振铃电压时，电容C12上的电压通过检测器U24瞬时放电。然后电容C12利用数秒时间重新充电，其结果是保持了门U5D的输入为低输出为高。微控制器110检查来自门U5D输出的状态线RINGER STATUS。如果它是高电平，微控制器就知道存在一个入局呼叫。微控制器110然后进行检查以看看输入的呼叫是否是允许的，如果是允许的，则话筒11和听筒12可以使用，否则，音频就被禁止。
权利要求
1.一种低功率投币操作式电话控制器，用于控制具有“挂机”和“摘机”两种状态的投币操作式电话，所述控制器在所述电话的“摘机”状态期间，由来自中心电话局的环路的塞尖和塞环线的功率提供能量，所述控制器具有在所述电话的“挂机”状态期间处于备用方式，在此方式下，所述控制器实质上从环路的塞尖线和塞环线上得不到功率；一个音频网络；一个累加器控制装置，用于向中心电话局传送接收的硬币值信号；一个电子硬币机构，它以与放入所述电话的每个硬币有关的电子信号形式产生硬币数据；一个电源电路，它具有多个输出并由来自所述环路的塞尖和塞环线的功率提供能量，用于在所述电话的摘机状态期间向所述电话控制器提供能量；接口电路，用于在不能从塞尖和塞环线间得到电流的期间内建立状态指示和监视电话的情况；和一个单一处理单元，由用于确定过程或呼叫的时间或持续时间的计时装置和用于在“摘机”和“挂机”两种状态期间存贮数据的非易失性存贮器组成，所述单一处理单元用于处理所述硬币数据和控制电子硬币机构，并用于控制所述音频网络、接口电路和电源电路的工作。
2.根据权利要求1所述的一种低功率投币操作式电话，其中所述的音频网络还包括调制解调器。
3.根据权利要求2所述的一种低功率投币操作式电话，还进一步包括一个电路，用于起动一个从所述电话到除去所述电话号码以外的电话号码的呼叫，所述的处理单元控制所述的调制解调器，从而传输和接收数据。
4.根据权利要求3所述的一种低功率投币操作式电话站，其中所述的调制解调器能够传送最小1200波特。
5.根据权利要求3所述的装置，其中所述的电话号码是可编程存贮的。
6.根据权利要求1所说的装置，其中音频网络进一步包括一个话音电路。
7.根据权利要求6所说的装置，其中话音电路可以在处理单元的控制下，有选择地接入或脱开音频网络。
8.根据权利要求1所说的一种低功率投币操作式电话控制器，其中音频网络进一步包括一个话音网络。
9.根据权利要求1或8所说的一种低功率投币操作式电话控制器，其中音频网络进一步包括一个双音调多频(DTMF)译码电路。
10.根据权利要求1、8或9的一种低功率投币操作式电话控制器，其中音频网络还包括一个双音调多频(DTMF)键盘。
11.根据权利要求1、8、9或10的一种低功率投币操作式电话控制器，其中音频网络还包括一个硬币音调发生器。
12.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中音频网络还包括一个DTMF发生器。
13.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中音频网络还包括一个欺骗预防装置，用于把多个滤波器有选择地引入音频网络。
14.根据权利要求13的装置，其中多个滤波器中的至少一个是在处理单元的控制下，根据塞尖和塞环线的极性自动地引入和脱离音频网络的。
15.根据权利要求1、13或14的一种低功率投币操作式电话控制器，其中音频网络还包括一个用于将未经滤波的音频输入信号馈送给所述电话的受话器。
16.根据权利要求1或12的一种低功率投币操作式电话控制器，还包括一个用于在连续驱动的予定时间之后，使DTMF发生器不起作用的装置。
17.根据权利要求1或9的一种低功率投币操作式电话控制器，其中音频网络还包括一个监视由DTMF键盘产生的DTMF信号的DTMF译码电路。
18.根据权利要求1的装置，其中所述电话包括一个具有送话器的手机，所述控制器在一个预定的最短时间内监视送话器的阻抗。
19.根据权利要求1的装置，其中所述电话包括具有送话器的手机，所述控制器还包括用于通过操作使送话器暂时脱离音频网络的开关来调节来自手机的音频电平的装置。
20.根据权利要求1的装置，其中所述电话包括具有送话器的手机，所述控制器还包括用于检测所述送话器脱离连接的时间是否超过了预定时间长度的装置。
21.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中累加器控制装置包括一个累加器控制电路。
22.根据权利要求21的一种低功率投币操作式电话控制器，其中累加器控制电路包括一个累加器继电器电路。
23.根据权利要求21或22的一种低功率投币操作式电话控制器，其中累加器控制电路包括一个硬币旁路继电器电路。
24.根据权利要求23的装置，其中处理单元有选择地控制硬币旁路电路以允许所述控制器在没有放置钱的情况下使所述电话产生呼叫。
25.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中电子硬币机构包括一个硬币检测器传感器用以检测硬币是否存在以及硬币通道是否阻塞。
26.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中电子硬币机构包括至少一个硬币检测传感器，用以产生关于置入所述电话的硬币的数据。
27.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中电子硬币机构包括一个硬币路线门，用以将硬币导向接受通路或拒收通路。
28.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中电源电路多个输出中的一个是连接到门螺线管电源电路的门螺线管输出。
29.根据权利要求1或28的一种低功率投币式电话控制器，其中电源电路多个输出中的一个是连接到+5伏电源电路的+5伏电源输出，所说的+5伏电源电路被连接到需要+5伏电源的多个电路上。
30.根据权利要求1、28或29的一种低功率投币操作式电话控制器，其中电源电路多个输出中的一个是连接到一个或多个音频网络上的音频网络电压源输出。
31.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中电源电路多个输出中的一个是连接到监视电路上的监视器电路输出。
32.根据权利要求1、28、29、30或31的一种低功率投币操作式电话控制器，其中所述处理单元控制到所述控制器各电路和构件的功率传送，这样，功率被有选择地导向需要+5伏的一个或多个电路，或者是一个或多个音频网络的机构、或者是监视器电路。
33.根据权利要求28的一种低功率投币操作式电话控制器，其中用于在电子硬币机构中硬币路线门的功率是由门螺线管电源电路供给的。
34.根据权利要求28的装置，其中在门螺线管电路被检测出已经存贮了足够的能量以前，处理单元有选择性地把控制器实际上所能得到的所有功率导向门螺线管电源电路。
35.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中接口电路还包括解除接地继电器电路。
36.根据权利要求1或25的一种低功率投币操作式电话控制器，其中接口电路还包括一个摘机检测电路。
37.根据权利要求36的一种低功率投币操作式电话控制器，其中所述处理单元控制摘机检测电路，从而有选择地把所述环路电路连接到电源电路上。
38.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中电话站在备用方式下仅从所述环路电路得到少于1微安的电流。
39.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中转换叉簧功能电路连接到处理单元上，并且它提供一个表示转换叉簧位置的输出信号。
40.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中在电源电路被连接到所述环路电路上一段足够的时间以后，电源电路向处理单元提供功率，从而使处理单元脱离备用状态并执行一系列唤醒诊断。
41.根据权利要求40的一种低功率投币操作式电话控制器，其中一系列唤醒诊断包括一个手机检测器的询问。
42.根据权利要求40的一种低功率投币操作式电话控制器，其中一系列唤醒诊断包括确定DTMF键盘是否正在产生音频信号。
43.根据权利要求40的一种低功率投币操作式电话控制器，其中一系列唤醒诊断包括选通电子硬币机构的一个硬币检测器以确定硬币是否存在。
44.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中一系列唤醒诊断包括确定硬币通路是否被卡住。
45.根据权利要求1的装置，还包括由处理单元有选择地进行控制的解除接地继电器控制电路，从而通过不含有没必要浪费能量的解除接地继电器线圈而节省能量。
46.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中计时装置包括一个实时计时器，且所述处理单元还包括一个微控制器。
47.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中所述处理单元进行工作去监视投币操作式电话的状态。
48.根据权利要求1或47的一种低功率投币操作式电话控制器，其中所述处理单元进行工作去记录该投币操作式电话的工作状态。
49.根据权利要求47或48的一种低功率投币操作式电话控制器，其中当所述状态保证除所述电话号码以外的一个电话号码是正确的时，所述处理单元还要进行工作去起动有关该电话号码的通信。
50.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，所述处理单元建立一种硬币接收状态，从而使有足够的功率去操作电子硬币机构中的硬币路线门。
51.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中在提供控制信号使其能接受硬币以前，所述处理单元确定门螺线管电源电路中的一个电容是否已存贮了足够的能量。
52.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，其中所述电话控制器还包括监视器电路，用于当从所述环路得不到电流时，在所述电话上执行过程监视。
53.根据权利要求52的一种低功率投币操作式电话控制器，其中监视器电路包括一个当不能从所述环路得到电流时，向所述监视器电路提供功率的电池。
54.根据权利要求52或53的装置，其中所述监视器电路监视一个或多个可上锁的开关。
55.根据权利要求54的装置，其中所述可上锁的开关中的一个是门(door)开关。
56.根据权利要求54的装置，其中所述可上锁的开关中的一个是现金盒开关。
57.根据权利要求54的装置，其中所述可上锁的开关中的一个是上盖移走检测开关。
58.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，还包括一个暂存寄存器，用于存贮所接收的硬币的数目。
59.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，还包括一个用于每种币额的寄存器，以存贮所接收的每种币额的硬币的全部流量。
60.根据权利要求1的一种低功率投币操作式电话控制器，还包括一个寄存器，用于存贮所有接收的硬币的数目。
61.根据权利要求58、59、或60的装置，其中在作出应当接受硬币的报告呼叫以前，处理单元存贮一个关于待接受硬币数目的可编程极限，
62.一种用于控制具有“挂机”和“摘机”两种状态的投币操作式电话的低功率投币操作式电话控制器，所述控制器在所述电话的摘机状态期间内，由来自中心电话局的环路电路的塞尖和塞环线的功率提供能量，所述控制器具有在所述电话的“挂机”状态期间处于备用方式，在此方式下，控制器实际上从环路电路的塞尖和塞环线上得不到任何能量;一个音频网络;一个累加器控制装置，用于将有关接收硬币值的信号传送给中心电话局;一个电子硬币机构，该机构以与放入所述电话的每个硬币有关的电信号的形式产生硬币数据;一个电源电路，它具有多个输出并由来自环路电路的所述塞尖和塞环线的功率提供能量，用于在所述电话的摘机状态期间向所述电话控制器供能。接口电路，用于在不能从塞尖和塞环线间得到电流期间内建立状态指示和监视电话的情况;和单一处理单元，由用于确定过程或呼叫的时间或持续时间的计时装置和用于在“摘机”以及“挂机”两种状态期间存贮数据的非易失性存贮器组成，所述单一处理单元用于处理所述硬币数据和控制电子硬币机构并用于控制所述音频网络、接口电路和电源电路的工作，所述处理单元控制到每一个所述控制器部件的功率分配，并仅在需要它们的功能时，才使每一个上述部件工作。
63.根据权利要求1或62的装置，其中处理单元检测在何时所述电话有一个预定时间周期不被使用。
64.根据权利要求1或62的装置，其中处理单元检测何时所述电话的手机被放回和拿离它的托架一个预定时间值而没有起动一个呼叫。
65.根据权利要求1或62的装置，其中处理单元检测何时硬币被插入，以及所述电话的手机被放回和拿离它的托架一个预定时间值而没有起动一个呼叫。
66.根据权利要求1、62、63、64或65的装置，所述控制器的处理单元根据检测到过程的发生已超出了预定的时间值而起动的一个服务呼叫。
全文摘要
一用于投币操作式电话的低功率控制装置使用电话线路功率控制电话所有功能及电子硬币接受器。电话及其硬币接受器所有正常工作功率都由电话线路供给。上述控制由以低功率部件为基础设计的控制器完成。在控制上接口电路把塞尖塞环线连到电源电路或累加器和约定控制电路。电源也向含各种欺骗预防电路、调制解调器和时间发生电路的音频网络提供功率。监视系统监视一系列安全开关状态从而监视电话状态。只当需要时由软硬件设计特性控制对电路的功率供给。
文档编号H04B15/00GK1038384SQ88103958
公开日1989年12月27日 申请日期1988年6月8日 优先权日1988年6月8日
发明者菲利普·勒内·雷格, 帕特里克·丁·麦加里, 克雷格·阿什利·路易斯 申请人:马尔斯公司