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1、(10)申请公布号 CN 102447483 A(43)申请公布日 2012.05.09CN102447483A*CN102447483A*(21)申请号 201110379156.1(22)申请日 2011.11.25H04B 1/16(2006.01)(71)申请人北京天地网行科技发展有限公司地址 100084 北京市海淀区清华大学FIT楼4区515(72)发明人李峥 贾鹏 杨斌(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201代理人廖元秋(54) 发明名称一种基于有线电话网络的应急通信系统的语音终端(57) 摘要本发明涉及一种基于有线电话网络的通信系统语音终端，属于。
2、有线通信技术领域，该终端包括主控制单元，及分别与该主控制单元相连的功能选择按键单元、电源和新信息状态LED显示单元、扬声器单元、音量调节单元以及AC/DC供电电源；其中：主控制单元用于通过有线电话网络与外部进行数据交换，将接收的文本数据进行存储，并通过电源和新信息状态LED显示单元进行提示，当用户通过功能选择按键单元进行输入操作后，将文本数据合成为音频信号通过扬声器单元输出。本发明采用数据通讯方式，较传统语音通讯具有更高的通讯速率，更强的稳定性，同时可加入编码加强保密性、安全性。且终端自身具有反馈功能，在系统中即可实时对通知状态进行监控。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权。
3、局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 6 页CN 102447506 A 1/1页21.一种基于有线电话网络的通信系统语音终端，其特征在于，该终端包括用于与有线电话网进行数据交换的主控制单元，及分别与该主控制单元相连的功能选择按键单元、电源和新信息状态LED显示单元、扬声器单元、音量调节单元以及AC/DC供电电源；其中：功能选择按键单元用于扫描用户的按键输入操作，并将输入信号发送给主控制单元；电源和新信息状态LED显示单元用于显示终端电源及接受新信息的状态；扬声器单元用于音频电信号转换为声音信号输出；音量调节单元用于调整音频电信号输入量；AC/DC供电电源用于从外部输。
4、入交流电源，转换为直流电源后为终端各单元提供供电；主控制单元用于通过有线电话网络与外部进行数据交换，将接收的文本数据进行存储，并通过电源和新信息状态LED显示单元进行提示，当用户通过功能选择按键单元进行输入操作后，将文本数据合成为音频信号通过扬声器单元输出。2.如权利要求1所述语音终端，其特征在于，所述主控制单元包括单片机，以及分别与单片机相连的线性稳压电源、单片机监控电路、信息数据存储器、嵌入式调制解调器、语音合成器、音频信号功率放大器；其中：线性稳压电源用于输入直流5V/2A电源，输出直流3.3V/800mA电源，稳压源U1的电源输出端为单片机、信息数据存储单元、嵌入式调制解调器单元系统端。
5、元件、文本合成语音单元提供直流稳压电源；单片机监控电路用于监控主控制单元内的3.3V直流稳压源，当稳压源电压低于预置的阈值时，向单片机、嵌入式调制解调器系统端元件、语音合成器发送复位信号；单片机用于控制嵌入式调制解调器通过有线电话网络与外部进行数据交换，将接收到的文本数据存储于信息数据存储器内，并发送信号给电源和新信息状态LED显示单元提示用户，单片机在接收到用户按键操作信号后，将闪速存储器内的文本数据读出并发送给语音合成器进行文本合成语音操作；信息数据存储器用于存储通过嵌入式调制解调器接收到的有效文本信息；与单片机进行数据交换；嵌入式调制解调器采用了双芯片结构，分别为系统端芯片和线端芯片；系。
6、统端芯片用于接收单片机下发的AT指令并作出响应，接收单片机发送的数字信号然后调制成模拟信号传送给线端芯片，并将线端芯片接收到的模拟信号调制为数字信号传送给单片机；线端芯片用于是将安全超低电压电路与高压电路的通讯网络电压电路进行隔离，与系统端芯片相连进行调制解调器内部数据交换，并与固定电话网络相连进行外部数据交换；语音合成器用于接收单片机发送的指令并对指令进行相应反馈；音频功率放大器用于将来自信号源语音合成器的微弱音频电信号进行放大以驱动纸膜扬声器发出声音；线性稳压电源用于为从AC/DC供电电源输入5V/2A直流源，输出3.3V/800mA直流源给主控制单元内各器件。权 利 要 求 书CN 10。
7、2447483 ACN 102447506 A 1/5页3一种基于有线电话网络的应急通信系统的语音终端技术领域0001 本发明属于有线通信技术领域，特别涉及一种基于有线电话网络的应急通信系统的语音终端。背景技术0002 目前，已知有线语音通信终端只能进行实时语音信息传递，并不具有双向数据通讯功能，一旦一方未能正常接听则会出现无法通信的问题，即使采用电话录音的方式保存了通知也无法确认被通知人对通知了解的状态，更谈不上实时性。另外由于语音通信的特点导致应急的通知只能由专人一对一的拨打电话实现点对点的通知，且传统语音通知受发送者的发音标准、语调、语速等影响，可能造成收听方理解有误导致发送效率降低，并。
8、且语音通信极易被监听，以上原因致使语音信息无法实现快速、准确、安全的下发通知，因此不能适应现今通信系统的需要。发明内容0003 本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于有线电话网络的应急通信系统的语音终端，本发明采用数据通讯方式，较传统语音通讯具有更高的通讯速率，更强的稳定性，同时可加入编码加强保密性、安全性。且终端自身具有反馈功能，在系统中即可实时对通知状态进行监控。0004 本发明提出的一种基于有线电话网络的通信系统语音终端，其特征在于，该终端包括用于与有线电话网进行数据交换的主控制单元，及分别与该主控制单元相连的功能选择按键单元、电源和新信息状态LED显示单元、扬声器单元、音。
9、量调节单元以及AC/DC供电电源；其中：0005 功能选择按键单元用于扫描用户的按键输入操作，并将输入信号发送给主控制单元；0006 电源和新信息状态LED显示单元用于显示终端电源及接受新信息的状态；0007 扬声器单元用于音频电信号转换为声音信号输出；0008 音量调节单元用于调整音频电信号输入量；0009 AC/DC供电电源用于从外部输入交流电源，转换为直流电源后为终端各单元提供供电；0010 主控制单元用于通过有线电话网络与外部进行数据交换，将接收的文本数据进行存储，并通过电源和新信息状态LED显示单元进行提示，当用户通过功能选择按键单元进行输入操作后，将文本数据合成为音频信号通过扬声器。
10、单元输出。0011 所述主控制单元包括单片机，以及分别与单片机相连的线性稳压电源、单片机监控电路、信息数据存储器、嵌入式调制解调器、语音合成器、音频信号功率放大器；其中：0012 线性稳压电源用于输入直流5V/2A电源，输出直流3.3V/800mA电源，稳压源U1的电源输出端为单片机、信息数据存储单元、嵌入式调制解调器单元系统端元件、文本合成语说 明 书CN 102447483 ACN 102447506 A 2/5页4音单元提供直流稳压电源；0013 单片机监控电路用于监控主控制单元内的3.3V直流稳压源，当稳压源电压低于预置的阈值时，向单片机、嵌入式调制解调器系统端元件、语音合成器发送复位。
11、信号；0014 单片机用于控制嵌入式调制解调器通过有线电话网络与外部进行数据交换，将接收到的文本数据存储于信息数据存储器内，并发送信号给电源和新信息状态LED显示单元提示用户，单片机在接收到用户按键操作信号后，将闪速存储器内的文本数据读出并发送给语音合成器进行文本合成语音操作；0015 信息数据存储器用于存储通过嵌入式调制解调器接收到的有效文本信息；与单片机进行数据交换；0016 嵌入式调制解调器采用了双芯片结构，分别为系统端芯片和线端芯片；系统端芯片用于接收单片机下发的AT指令并作出响应，接收单片机发送的数字信号然后调制成模拟信号传送给线端芯片，并将线端芯片接收到的模拟信号调制为数字信号传送。
12、给单片机；线端芯片用于是将安全超低电压电路与高压电路的通讯网络电压电路进行隔离，与系统端芯片相连进行调制解调器内部数据交换，并与固定电话网络相连进行外部数据交换；0017 语音合成器用于接收单片机发送的指令并对指令进行相应反馈；0018 音频功率放大器用于将来自信号源语音合成器的微弱音频电信号进行放大以驱动纸膜扬声器发出声音；0019 线性稳压电源用于为从AC/DC供电电源输入5V/2A直流源，输出3.3V/800mA直流源给主控制单元内各器件。0020 本发明的特点及有益效果：0021 本发明所设计的终端通过有线电话网络发送文本数据，发送文本时间较发送语音数据时间大幅缩短，由于发送方可由专业。
13、人员操作计算机完成，只要在线路容量允许的情况下可多路并行下发通知，终端收到文本数据后将其存储在闪速存储器内并提示用户，用户可根据需要听取下发通知并做出回复。0022 本发明可大幅提高应急信息通信系统的安全性、稳定性，传统应急通知工作需要人员通过语音呼叫被通知人员并进行通知下发工作，在遇到线路不稳定的情况下可能造成信息内容有误，并且在被通知人员无法接听的情况下会造成通知失败等情况。而利用本发明所设计终端可有效改善以上问题，如遇线路不稳定会自动降低通讯速率保证通信内容完整性，在正常接收信息后还可进行存储，待用户看到提示后进行听取，并且可在用户确认后自动向通知发送方进行确认操作。附图说明0023 图。
14、1为本发明的整体结构框图；0024 图2为本发明的主控制单元结构框图；0025 图3为本发明的主控制单元电路原理图；0026 图4为本发明的按键单元、显示单元、音量调节单元电路原理图；0027 图5为本发明的终端工作流程图；0028 图6为本发明的终端操作流程图。说 明 书CN 102447483 ACN 102447506 A 3/5页5具体实施方式0029 本发明提出的一种基于有线电话网络的通信系统语音终端结合附图及实施例详细说明如下：0030 本发明的总体结构如图1所示，包括用于与有线电话网进行数据交换的主控制单元，及分别与该主控制单元相连的功能选择按键单元、电源和新信息状态LED显示单。
15、元、扬声器单元、音量调节单元以及AC/DC供电电源；其中各单元部件的功能及具体实现方式分别说明如下：0031 功能选择按键单元用于扫描用户的按键输入操作，并将输入信号发送给主控制单元。0032 电源和新信息状态LED显示单元用于显示终端电源及接受新信息的状态。0033 扬声器单元用于音频电信号转换为声音信号输出。0034 音量调节单元用于调整音频电信号输入量。0035 AC/DC供电电源用于从外部输入交流电源，转换为直流电源后为终端各单元提供供电。0036 主控制单元用于通过有线电话网络与外部进行数据交换，将接收的文本数据进行存储，并通过电源和新信息状态LED显示单元进行提示，当用户通过功能选。
16、择按键单元进行输入操作后，将文本数据合成为音频信号通过扬声器单元输出。0037 本发明的上述各单元的具体实施例结构分别说明如下：0038 主控制单元的具体结构如图2所示，所述主控制单元包括单片机，以及分别与单片机相连的线性稳压电源、单片机监控电路、信息数据存储器、嵌入式调制解调器、语音合成器、音频信号功率放大器。0039 其具体电路实现结构及功能，如图3所示，线性稳压电源U1采用低压差线性稳压源芯片SPX1117-3.3，作用为输入直流5V/2A电源，输出直流3.3V/800mA电源，稳压源U1的电源输出端为单片机U3、信息数据存储单元U4、嵌入式调制解调器单元系统端元件U5、文本合成语音单元。
17、U8提供直流稳压电源。0040 单片机监控电路U2采用芯片CAT811-T，作为监控主控制单元内的3.3V直流稳压源，当稳压源电压低于预置的阈值时，向单片机、嵌入式调制解调器系统端元件U5、语音合成器U8发送复位信号。0041 单片机U3采用LPC2134型单片机，其基于16/32位ARM7TDMI-S内核，具有128kB程序存储器及16kB随机存储器，运行速率最高可达60MHz。单片机中的运行程序控制嵌入式调制解调器通过有线电话网络与外部进行数据交换，将接收到的文本数据存储于信息数据存储器内，并发送信号给电源和新信息状态LED显示单元提示用户，单片机在接收到用户按键操作信号后，将闪速存储器内。
18、的文本数据读出并发送给语音合成器进行文本合成语音操作。单片机的运行程序是基于Keil公司的uVision4开发环境编写，采用的编译器为RealView MDK Professional Version 4.12。0042 信息数据存储器U4采用闪速存储器(FLASH MEMORY)AT26DF161A，其作用为存储通过嵌入式调制解调器接收到的有效文本信息。信息数据存储器通过SCK、SO、SI、CS(P6、P2、P5、P1)与单片机U3的SPI0(串行外设接口0)四根口线P0.4-P0.7(SCK0、MISO0、MOSI0、SSEL0)相连进行数据交换。嵌入式调制解调器采用了双芯片结构，该结构中。
19、双芯片分别为说 明 书CN 102447483 ACN 102447506 A 4/5页6系统端(system-side)U5芯片Si2457和线端(line-side)U6芯片Si3018。系统端芯片Si2457的主要功能包括接收单片机U3下发的AT指令并作出响应，接收单片机发送的数字信号然后调制成模拟信号传送给线端芯片，并将线端芯片接收到的模拟信号调制为数字信号传送给单片机，嵌入式调制解调器系统端芯片通过TXD、RXD、RTS、CTS、ESC、DCD、RI(P10、P9、P8、P11、P22、P23、P17)与单片机带标准调制解调器接口(Standard modeminterface)的U。
20、ART1(通用异步接收/发送总线1)七根口线P0.8、P0.9、P0.10、P0.11、P0.12、P0.14、P0.15(TXD1、RXD1、RTS1、CTS1、ESC、DCD1、RI1)相连进行通讯。线端芯片Si3018是采用DAA(Direct Access Arrangement直接存取协议)技术的线端芯片，线端芯片U6的主要作用是将安全超低电压电路(Safety Extra Low Voltage，简称SELV，安全超低电压电路是作了适当的设计和保护的二次电路，使得在正常条件下或单一故障条件下，任意两个可触及的零部件之间，以及任意的可触及零部件和设备的保护接地端子之间的电压，均不会超。
21、过安全值。一般情况下，安全超低电压为25Vac。)与高压电路的通讯网络电压电路(Telephone Network Voltage，简称TNV，通讯网络电压电路是可触及接触区域受到限制的设备中的电路，该电路作了适当的设计和保护，使得在正常工作条件下和单一故障条件下，它的电压均不会超过规定的限值。)进行隔离，其通过C1B、C2B(5脚、6脚)与系统端芯片U5的C1A、C2A(14脚、13脚)相连进行调制解调器内部数据交换，并(通过其外围整流电路)与固定电话网络的正极线和负极线(Tip and Ring)相连进行外部数据交换。0043 语音合成器U8采用芯片TDWX-105，其作用为接收单片机U3。
22、发送的指令并对指令进行相应反馈，其中如果单片机下发合成指令及文本数据时，该芯片立刻开始进行文本合成操作并通过内置D/A(数字/模拟转换)将模拟音频信号进行输出。语音合成器通过引脚SCL、SDA(P1、P2)与单片机I2C0(两线式串行总线接口0)的两根口线P0.2、P0.3(SCL0、SDA0)相连进行数据通讯，并通过#RDY/BSY(P6)与单片机P0.30相连向单片机反馈语音合成器当前工作状态，语音合成完毕后模拟音频信号通过语音合成器的AOUTN(P10)输出至音量调节单元。0044 音频功率放大器U9采用芯片LM4871，其主要作用是将来自信号源语音合成器的微弱音频电信号进行放大以驱动纸。
23、膜扬声器发出声音。其输入端-IN(4脚)通过隔离电容及滤波电阻与音量调节单元的2脚相连以接收音频电信号，输出端VO1、VO2(5脚、8脚)与扬声器单元相连进行音频输出。0045 线性稳压电源采用低压差线性稳压源芯片SPX1117-3.3，其作用为从AC/DC供电电源输入5V/2A直流源，输出3.3V/800mA直流源给主控制单元内各器件。0046 功能选择按键单元如图4(a)所示，由4只OMRON(欧姆龙)DPST(双刀单掷)开关组成，其中S1为“上一条”按键、S2为“下一条”按键、S3为“播放/停止”按键、S4为“回复”按键，4只按键的输入引脚通过5芯接口(MBD)与主控制单元的GND(数字。
24、地)相连，输出引脚则分别通过5芯接口(MBD)与主控制单元中单片机U3的P0.25、P0.26、P0.27、P0.28相连。其功能是当用户按下相应按键后单片机U3对应引脚产生对地短路信号，单片机U3扫描到短路信号后作出相应操作。0047 电源、新信息状态LED显示单元，如图4(b)所示，主要由电源指示灯(PWR)、新信息指示灯(INF)及辅助电路构成，其通过4芯接口(MBD)与主控制单元相连。其功能包括终端上电后主控制单元向电源指示灯电路发送信号点亮电源指示灯，主控制单元在接受并存说 明 书CN 102447483 ACN 102447506 A 5/5页7储有效文本信息后向新信息指示灯发送脉。
25、冲信号使新信息指示灯闪烁，在用户听取并确认所有新信息后向新信息指示灯发送信号关闭新信息指示灯。0048 音量调节单元为一只10K可调变阻器(VOL)，如图4(c)所示，其通过3芯接口与主控制单元相连。可调变阻器1脚与文本合成语音单元的音频输出AOUTN(脚10)相连输入音频信号，2脚与模拟音频信号功放单元的信号输入引脚-IN(脚4)相连输出音频信号，3脚与模拟地(AGND)相连。其功能为用户旋动变阻器旋钮，如变阻器引脚1与引脚2间阻值为0，引脚2与引脚3间阻值为10K时，则输入信号直接输出给模拟音频信号功放单元；如变阻器引脚1与引脚2间阻值为10K，引脚2与引脚3间阻值为0时，输出信号对地短接。
26、，则没有输出信号。0049 扬声器单元采用阻值8功率1W的纸膜扬声器，其与主控制单元内的模拟音频信号功放单元相连。0050 AC/DC供电电源采用220V50Hz交流电输入，5V2A交流输出的高频交流变直流电源。0051 本实施例的总体工作流程，如图5所示，包括以下步骤：0052 将本语音终端与有线电话网连接并连接电源，本语音终端开始工作，等待服务器通过有线电话网拨叫终端号码，若是，则接听电话并等待载波(由于普通电话线上只能传输声音信号，因此本语音终端的嵌入式调制解调器要将计算机上的数字信号，转换为声音信号后经电话线传输。载波实际上也是一种声音信号，它携带着计算机上的数字信息。)建立；若否，则。
27、终端回到默认状态；0053 服务器判断终端认证信息(终端向服务器发送认证信息“MCT-100(终端型号)”，以区别用户有线电话网络并接的其他嵌入式调制解调器设备)，若是，则服务器向终端发送下发指令(服务器下发信息至终端指令为“101”，服务器上传已读信息编号指令“102”)；若否，则服务器进行断线操作，终端回到默认状态。0054 终端判断服务器发送的指令，如为下发信息指令，则终端接收信息编号及信息正文文本并存储，完毕后向服务器发送确认信息，服务器断线，终端回到默认状态并点亮新信息提示灯进行闪烁；如为上传已读信息编号指令，则终端向服务器上传用户已读并确认的信息编号，完毕后服务器断线，终端回到默认。
28、状态。0055 本实施例的用户操作流程如图6所示，包括以下步骤：0056 根据“新信息”指示灯状态读取用户按键操作。0057 新信息指示灯不闪烁时判断用户按键操作，若为播放键，则播放下发时间及正文信息，完毕后返回终端默认状态；若为回复键，则播放没有未回复信息提示，完毕后并返回终端默认状态。0058 新信息指示灯闪烁时判断用户按键操作，若为播放键，则播放下发时间及正文信息，如播放完毕后则提示用户按下播放键并进入下一步；若为回复键，则播放未读信息数量及按播放键听取等提示，并返回终端默认状态。0059 判断用户是否按下回复键，若是，则进入下一步；若否，则终端回到默认状态。0060 判断是否有其他未读信息，若是，则提示用户剩余未读信息数量并提示用户听取；若否，则播放确认信息，终端后台通过有线电话网络对服务器号码进行拨叫。说 明 书CN 102447483 ACN 102447506 A 1/6页8图1说 明 书 附 图CN 102447483 ACN 102447506 A 2/6页9图2说 明 书 附 图CN 102447483 ACN 102447506 A 3/6页10图3说 明 书 附 图CN 102447483 A。