一种具有普通市话和网络电话功能的电话机及其实现方法 【技术领域】
本发明涉及通信终端设备技术领域，特别是指一种具有普通市话和网络电话功能的电话机及其实现方法。
背景技术
人们交流最直接的方式是话音交流，电话的出现是一场革命，把人们的交流距离拉得很近，传统电话出现距今已经有一百多年的历史，对人类社会进步做出了重大的贡献。
近年来，国际互联网发展非常迅速，改变着人们生活的方方面面，在其基础上开展的新业务也层出不穷。IP电话业务又称网络电话业务，即在IP网上传输具有一定服务质量的语音业务，是国际互联网上的新业务之一。现在，应用IP电话已经是一件家喻户晓的事情。通常所说的IP电话主要有以下三种实现方式：
1)利用传统公共业务电话网(PSTN)的现有资源，在电话号码前加拨特殊接入号码、帐号以及密码，通过传统电话线接入IP网。应用这种方式，不能脱离原有的电话线路，且要拨很长的一串号码，使用极不方便，在此基础上仅能拨打长途电话，通话费用为市话费用加上IP电话的长途费用。
2)利用计算机的现有资源，将麦克风、音箱作为输入输出设备，使用计算机键盘拨对方的电话号码或IP地址，借助于计算机软件，进行点对点的网络通话。应用这种方式要求用户必须掌握计算机地使用，不符合人们正常使用电话的习惯。
3)应用专门为网络通话设计生产的专用网络电话，该电话虽然模仿了传统电话的应用形式，但其最大的缺点是价格较贵，很难被一般用户所接受，而且不兼容传统PSTN网上的电话业务。
从技术进步的角度来看，IP电话的应用虽然属于刚刚起步阶段，但其发展势头非常迅猛，而且已经对传统PSTN网的通信方式产生冲击。随着IP电话技术的进步和发展，其发展前景很广阔，世界网络通信领域的知名厂商都对IP电话市场看好，并且正在加大投入加紧开发这方面的产品。
目前，我国对IP电话运营还没有完全开放，虽然传统电话运营商只能通过传统电话线路提供前述的第一种实现方式，但相信不远的将来，会有更多的运营商提供各种不同的IP电话接入方式，如：通过非对称数字用户线(ADSL)高速接入形式、局域网(LAN)接入形式，终端适配器(CableModem)接入形式等。但市场上缺乏一种使用方法与传统电话一样方便，既可以拨打或接收传统(PSTN)的电话又可以拨打或接收IP网电话的电话机，同时既可以得到传统PSTN网的通话质量和可靠性的保障，又可以享受低廉实惠的IP电话费用，且二者不相互冲突矛盾的电话机。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供一种具有普通市话和网络电话功能的电话机及其实现方法，该电话机不仅可以用于拨打或接收传统PSTN网络的电话，还可以用于拨打或接收IP网络电话，且使用方法与传统电话一样方便。
为达到上述目的本发明的技术方案是这样实现的：
一种具有普通市话和网络电话功能的电话机，包括传统电话电路模块和与电信局市话线相连的市话侧端口，该电话机至少还包括通过计算机与IP网相连的网络侧端口、网络侧端口控制器模块、多功能用户电路接口模块、智能切换控制电路模块、振铃/摘挂机检测电路模块和转换功能键，所述网络侧端口通过网络侧端口控制器模块、多功能用户电路接口模块与智能切换控制电路模块相连，所述传统电话电路模块、转换功能键和市话侧端口分别与智能切换控制电路模块相连，所述振铃/摘挂机检测电路模块与智能切换控制电路模块和多功能用户电路接口模块相连。
较佳地，所述智能切换控制电路模块中至少包括CPU控制电路和切换电路，切换电路在CPU控制电路的控制下，使与电信局市话线相连的市话侧端口处于导通状态，或使多功能用户电路接口模块、网络侧端口控制器模块和网络侧端口处于导通状态。
较佳地，所述多功能用户电路接口模块是一块集成电路。
较佳地，该电话机进一步包括，指示电话机处于IP网工作状态的功能键指示灯，该指示灯与传统电话电路模块相连。
较佳地，所述的智能切换控制电路模块是PIC系列的微控制器。
一种应用具有普通市话和网络电话功能的电话机实现拨打或接收传统市话与IP网络电话的方法，该方法包括：
设置一用于用户切换选择公共业务电话网或IP网络的转换功能键；
电话机作为主叫时，智能切换控制电路模块判断转换功能键处于接通公共业务电话网的状态后，将控制公共业务电话网的电路模块与市话侧端口导通，实现市话侧通话，并将IP侧的电路置为模拟摘机状态；当智能切换控制电路模块判断转换功能键处于接通IP网的状态后，将控制IP侧的电路模块与网络侧端口导通，实现IP通话，并将公共业务电话网侧的电路置为模拟摘机状态；
电话机作为被叫时，智能切换控制电路模块识别市话侧振铃/摘挂机检测电路模块有效后，将控制公共业务电话网的电路模块与市话侧端口导通，实现市话侧通话，并将IP侧的电路置为模拟摘机状态；当智能切换控制电路模块识别是网络侧振铃/摘挂机检测电路模块有效后，将控制IP侧的电路模块与网络侧端口导通，实现IP通话，并将公共业务电话网侧的电路置为模拟摘机状态。
较佳地，所述接通公共业务电话网的电路并将IP侧置为模拟摘机状态是控制接通网络侧模拟摘挂机电路模块、传统电话电路模块和切换电路；所述接通IP网的电路并使公共业务电话网置为模拟摘机状态是控制接通网络侧振铃/摘挂机检测电路模块、市话侧模拟摘挂机电路模块、传统电话电路模块、多功能用户电路接口模块、网络侧端口控制器模块和切换电路。
较佳地，采用切换继电器作为切换电路。
较佳地，所述智能切换控制电路模块是通过识别市话侧和网络侧的振铃/摘挂机检测电路模块中的光电耦合器的检测结果，进行相应控制。
较佳地，该方法进一步包括：当应用该电话机通话完毕挂机后，所有电路模块复原到空闲状态。
较佳地，当公共业务电话网侧和IP侧同时有电话呼入时，公共业务电话网侧优先处理或先入先处理，对未通话方不再进行模拟摘机处理。
较佳地，在不通话或应用公共业务电话网通话时，电话机从传统公共业务电话网的线路中提取电源，在应用IP网络通话时，电话机从计算机USB接口处提取电源。
较佳地，当与该电话机的USB端口相连的计算机与IP网相连时，电话机可用于传统公共业务电话网或IP网，当与该电话机的USB端口相连的计算机未与IP网相连时，该电话机应用于传统公共业务电话网。
应用本发明，在传统电话机中增设与计算机相连的USB端口、USB端口控制器模块、多功能用户电路接口模块、智能切换控制电路模块、振铃/摘挂机检测电路模块和转换功能键等模块，不仅可以用于拨打或接收传统PSTN网的电话，还可以拨打或接收IP网的电话，而且还可以得到传统电话通话质量和可靠性的保证，享受IP电话的低廉费用；本发明采用超大规模集成电路，将IP侧通话所需的电话电路，如用户接口电路常用的功能电路BORSCHT及双音多频(DTMF)接收器、信号音发生器等电路集成在一块器件上，使结构紧凑；由于该电话机采用USB端口与计算机相连接，可即插即用，安装方便、简洁且不需中断正在运行的计算机。
应用本发明，解决了在不改变传统电话使用方式、不改变传统电话线路的条件下，在办公室或家庭中以局域网或者宽带网接入IP网的大批用户，必须借助于计算机拨打或接收网络电话的问题，同时，本发明的电话机还可将背景技术中所述的三种IP电话和传统电话有机的结合起来，即，既可以作为传统电话使用，又可以作为第一种基于传统电话的IP电话使用，也可以作为基于计算机软件通过键盘输入电话号码或者IP地址使用的IP电话，还可像一个专用IP电话一样由IP电话运营商提供服务。当双方都使用IP网络电话时免通话费用。因此，可以说本发明是一个非常实用的个人通信终端，在传统电话仍旧占主导地位，网络电话方兴未艾的今天，本发明是一种理想选择。
【附图说明】
图1为本发明电话机的应用示意图；
图2为本发明电话机的电路原理结构图；
图3为本发明电话机的电路原理图；
图4为应用本发明的微控制器检测切换流程图；
图5为应用本发明的电话机作为主叫时的应用模块流程图；
图6为应用本发明的电话机作为被叫时的应用模块流程图。
【具体实施方式】
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
图1所示为本发明电话机的应用示意图。该电话机上的一个与电信局市话线相连的端口(RJ11端口)通过普通电话线连接到电信局交换机用户电路端口，利用PSTN网实现传统电话业务；另一个与计算机相连的USB端口通过USB电缆连接到一台与IP网相连的计算机上，在该计算机上设置相应的驱动模块和应用模块，实现网络电话业务。并且，该电话机上还设置一用于IP网和PSTN网相互转换的转换功能键101，及指示该电话机工作于IP网状态的功能键指示灯102，当功能键指示灯亮时，表示该电话机正工作于IP网络侧，当功能键指示灯灭时，表示该电话机工作于PSTN网络侧或处于空闲状态。
本发明的电话机为一通信终端设备，不需要外接电源，在不通话或应用PSTN网通话时，其电源从PSTN线路中提取，在应用IP网络通话时，其电源从计算机USB接口处提取。
在与USB端口相连的计算机关机时，本发明的电话机完全满足PSTN网的电话通信要求，与一部普通电话机的应用方式相同，在与USB端口相连的计算机开机时，本发明的电话机可选择应用于传统PSTN网或IP网进行通话。也就是说，不论与该电话机USB端口相连的计算机是否连到IP网，传统电话的所有功能均能实现，不受任何影响。
以下所述均为与USB端口相连的计算机开机并且与IP网相连时的状态。
图2为本发明电话机的电路原理结构图。在本实施例中，智能切换控制电路模块202是Microchip公司低功耗PIC系列的微控制器，该微控制器包括CPU控制电路202A和切换电路202B两部分，因此具有实时监测以及对IP网和PSTN网进行切换的功能；传统电话电路模块204中，包括振铃电路、摘挂机电路、麦克风、话筒、话音处理电路和DTMF等能实现传统电话功能的所有部分；多功能用户电路接口模块207中，包括多功能接口电路模块、多功能用户电路模块、DTMF接收器模块和信号音发生器模块等，且这些电路模块集成在一块集成电路(IC器件)上，因此，多功能用户电路接口模块可实现所有BORSCHT功能，即直流电源馈电功能、过载保护功能、向用户电话机振铃功能、信令检测功能、编解码器功能、混合电路功能、测试电路功能；USB端口控制器模块206，其功能是完成用户电路话音脉冲编码调制(PCM)流与计算机之间的通信，同时又对多功能用户电路接口模块207做初始化设置与控制。
如图2所示，当应用该电话机呼出时，智能切换控制电路模块202通过检测转换功能键203的状态来判断哪条线路占用有效，如果功能转换键处于接通PSTN网的状态，则与RJ11端口相连的PSTN网侧占用线路有效，智能切换控制电路模块202中的CPU控制电路202A控制切换电路202B接通传统电话电路模块204和RJ11端口，同时CPU控制电路模块202A也接通传统电话电路模块204，实现PSTN网络侧通话；如果功能转换键处于接通IP网的状态，则与USB端口相连的IP网络侧占用线路有效，智能切换控制电路模块202中的CPU控制电路202A控制切换电路202B接通多功能用户电路接口模块207和USB端口控制器模块206，进而接通与IP网相连的USB端口，同时CPU控制电路202A也接通传统电话电路模块204及功能键指示灯205，实现IP网络侧通话。当有电话呼入该电话机时，振铃/摘挂机检测电路模块201中的光电耦合器检测哪条线路占用有效，并由智能切换控制电路模块202中的CPU控制电路202A来识别检测结果，并控制接通相应的模块，以实现相应网络的通话。
图3所示为应用本发明的电话机的电路原理图。
当用户应用该电话机进行市话呼出时，用户摘机，由于PIC控制器模块306默认状态为PSTN网络侧摘机有效，IP网络侧模拟摘机，即PIC控制器模块306接通振铃/摘挂机检测电路模块301及模拟摘挂机电路模块309，切换继电器的触点1与静态触点1-1、触点2与静态触点2-1吸合，接通PSTN网，同时传统电话电路即话音处理电路模块303、DTMF拨号电路模块304和振铃电路模块305也被接通，此时用户听到PSTN侧拨号音，直接拨号、通话、挂机即可。当用户挂机后，PIC控制器模块306检测到PSTN侧振铃/摘挂机检测电路模块301接通失效后，释放对IP侧模拟摘挂机电路模块309的控制，所有模块和切换继电器均复原，回到空闲状态。
当用户应用该电话机进行IP电话呼出时，又分为摘机前按转换功能键和摘机后按转换功能键两种情况。
如果用户先摘机，由于PIC控制器模块306默认状态为PSTN侧摘机有效，IP网络侧模拟摘机，则用户首先听到PSTN侧送的拨号音。当用户按下转换功能键307后，功能键指示灯由灭变亮并指示该电话机处于IP网络状态，即PIC控制器模块306释放对振铃/摘挂机检测电路模块301和模拟摘挂机电路模块309的控制，同时控制接通振铃/摘挂机检测电路模块308和模拟摘挂机电路模块302以及切换继电器的线圈314，切换继电器的触点1与动态触点1-2吸合，触点2与动态触点2-2吸合，接通多功能接口电路模块313、SI3210型用户电路模块312和TJ560型USB端口控制器模块311，进而接通IP网，同时USB端口还接通馈电电路模块310，传统电话电路即话音处理电路模块303、DTMF拨号电路模块304和振铃电路模块305依然被接通，此时用户听到IP侧拨号音，直接拨号、通话、挂机即可。当用户挂机后，PIC控制器模块306检测到IP侧振铃/摘挂机检测电路模块308失效后，释放对PSTN侧模拟摘挂机电路模块302的控制，所有模块和切换继电器均复原，回到空闲状态，功能键指示灯由亮变灭。
如果用户摘机前按转换功能键307，则功能键指示灯由灭变亮并指示该电话机工作于IP网络状态，PIC控制器模块306此时控制IP网络侧摘机有效，PSTN侧模拟摘机，即控制接通振铃/摘挂机检测电路模块308和模拟摘挂机电路模块302，并接通切换继电器的线圈314，使切换继电器的触点1与动态触点1-2吸合，触点2与动态触点2-2吸合，接通多功能接口电路模块313、SI3210型用户电路模块312和TJ560型USB端口控制器模块311，进而接通IP网，同时USB端口还接通馈电电路模块310，传统电话电路即话音处理电路模块303、DTMF拨号电路模块304和振铃电路模块305依然被接通，此时用户摘机，听到IP侧拨号音，直接拨号、通话、挂机即可。当用户挂机后，PIC控制器模块306检测到IP侧振铃/摘挂机检测电路模块308失效后，释放对PSTN侧模拟摘挂机电路模块302的控制，所有模块和切换继电器均复原，回到空闲状态，功能键指示灯由亮变灭。
当有电话呼入该双端口电话机时，首先由模块301和模块308中的光电耦合器分别检测是PSTN侧有电话呼入还是IP侧有电话呼入，再由PIC控制器模块306中的CPU控制电路来识别检测结果并进行相应控制。如果是PSTN侧的RJ11端口来电，即振铃/摘挂机检测电路模块301有效，则切换继电器的触点1与静态触点1-1吸合，触点2与静态触点2-1吸合，PIC控制器模块306控制接通模拟摘挂机电路模块309，同时传统电话电路即话音处理电路模块303、DTMF拨号电路模块304和振铃电路模块305也被接通，用户通话直到挂机；当PIC控制器检测到振铃/摘挂机检测电路模块301失效后，释放对IP侧模拟摘挂机电路模块309的控制，切换继电器复原，回到空闲状态。如果是IP侧的USB端口来电，即振铃/摘挂机检测电路模块308有效，则PIC控制器模块306接通模拟摘挂机电路模块302和切换继电器的线圈314，切换继电器的触点1与动态触点1-2吸合，触点2与动态触点2-2吸合，接通多功能接口电路模块313、SI3210型用户电路模块312和TJ560型USB端口控制器模块311，同时USB端口还接通馈电电路模块310，传统电话电路和功能键指示灯也同时被接通，其中，传统电话电路中包括话音处理电路模块303、DTMF拨号电路模块304和振铃电路模块305，用户通话直到挂机；当PIC控制器检测到振铃/摘挂机检测电路模块308失效后，释放对PSTN侧模拟摘挂机电路模块302的控制，所有模块和切换继电器均复原，回到空闲状态，功能键指示灯由亮变灭。
当PSTN侧和IP侧同时有电话呼入时，采取PSTN侧优先接通或者先入先处理的方式，此时不再对未通话方模拟摘机，以免造成因假象通话而计费。
图4所示为应用本发明的PIC控制器检测切换流程图。
步骤401，初始化输入输出端口(IO)方向及PIC微控制器中的定时器；
步骤402，判断PSTN侧是否摘机，即振铃/摘挂机检测电路模块301是否有效，如果是，则执行步骤403，否则执行步骤411；
以下是应用本发明的电话机作为主叫时的处理步骤：
步骤403，使IP网络模拟摘机，即使IP侧模拟摘挂机模块309有效，并使切换继电器的触点1与静态触点1-1吸合，触点2与静态触点2-1吸合，同时接通相应电路模块，使该电话机处于PSTN侧通话状态；
步骤404，判断转换功能键是否被按下，如果是，则执行步骤405，否则直接执行步骤409；
步骤405，功能键指示灯由灭变亮；
步骤406，控制PSTN侧模拟摘挂机模块302有效，切换继电器的触点1与动态触点1-2吸合，触点2与动态触点2-2吸合，并控制IP侧振铃/摘挂机检测电路模块308有效，同时接通相应电路模块，使该电话机处于IP侧通话状态；
步骤407，判断IP侧是否挂机，即IP侧振铃/摘挂机检测电路模块308是否失效，如果是，则执行步骤408，否则重复执行步骤407；
步骤408，释放对PSTN侧模拟摘挂机模块302的控制，释放对切换继电器的控制，使其复原，同时使功能键指示灯由亮变灭后，直接执行步骤433；
步骤409，判断PSTN侧是否挂机，即振铃/摘挂机检测电路模块301是否失效，如果是，则执行步骤410，否则重复执行步骤409；
步骤410，释放对IP侧模拟摘挂机模块309的控制后，执行步骤433；
步骤411，判断转换功能键是否被按下，如果是，则执行步骤412，否则执行步骤419；
步骤412，功能键指示灯由灭变亮，并启动定时器，设置定时时间为10秒；
步骤413，切换继电器的触点1与动态触点1-2吸合，触点2与动态触点2-2吸合，并控制PSTN侧模拟摘挂机模块302有效；
步骤414，判断是否到达定时时间，如果是，则执行步骤415，否则执行步骤416；
步骤415，使功能键指示灯由亮变灭，并释放对PSTN侧模拟摘挂机模块302的控制，使其失效后，直接执行步骤433；
步骤416，判断IP侧是否摘机，即IP侧振铃/摘挂机检测电路模块308是否有效，如果是，则执行步骤417，否则执行步骤414；
步骤417，停止定时器计时；
步骤418，判断IP侧振铃/摘挂机检测电路模块308是否失效，如果是，则执行步骤415，否则重复执行步骤418；
以下是本发明的电话机作为被叫时的处理步骤：
步骤419，判断是否为PSTN侧电话呼入，如果是，执行步骤420，否则执行步骤425；
步骤420，判断PSTN侧是否摘机，即振铃/摘挂机检测电路模块301是否有效，如果是，则执行步骤421，否则执行步骤424；
步骤421，使IP网络模拟摘机，即使模拟摘挂机模块309有效，并使切换继电器的触点1与静态触点1-1吸合，触点2与静态触点2-1吸合，同时接通相应电路模块，使该电话机处于PSTN侧通话状态；
步骤422，判断PSTN侧是否挂机，即振铃/摘挂机检测电路模块301是否失效，如果是，则执行步骤423，否则重复执行步骤422；
步骤423，释放对IP侧模拟摘挂机模块309的控制后，执行步骤433；
步骤424，判断PSTN侧呼叫是否失效，如果是，则执行步骤433，否则执行步骤420；
步骤425，判断是否为IP侧电话呼入，如果是，执行步骤426，否则执行步骤402；
步骤426，切换继电器的触点1与动态触点1-2吸合，触点2与动态触点2-2吸合，并使功能键指示灯由灭变亮；
步骤427，判断IP侧是否摘机，即IP侧振铃/摘挂机检测电路模块308是否有效，如果是，则执行步骤428，否则执行步骤432；
步骤428，控制PSTN侧模拟摘机，即PSTN侧模拟摘挂机模块302有效，同时接通相应电路模块，使该电话机处于IP侧通话状态；
步骤429，判断IP侧是否挂机，即IP侧振铃/摘挂机检测电路模块308是否失效，如果是，则执行步骤430，否则重复执行步骤429；
步骤430，释放对PSTN侧模拟摘挂机模块302的控制，释放对切换继电器的控制，使其复原；
步骤431，使功能键指示灯由亮变灭后，直接执行步骤433；
步骤432，判断IP侧呼叫是否失效，如果是，则执行步骤431，否则执行步骤427；
步骤433，清除摘机/挂机/呼入标志后，重复执行步骤402。
应用本发明的双端口电话机进行网络通话时，该双端口电话机是标准的H.323协议(基于分组交换的多媒体通信标准)电话终端，完全符合H.323协议系统的通话要求，当该系统中存在网守时，该电话机是双网双号，当该系统中不存在网守时，该电话机可以是双网一号。
由于应用该双端口电话拨打IP网络电话时，是通过一台计算机连接到IP网实现网络电话功能的，因此，必须在与该电话机相连的计算机上安装相应的应用模块。该应用模块的作用是实现网络电话的H.323协议及其相应的设置。在本实施例中，H.323协议系统采用H.245协议(通用的多媒体通信控制协议)作为控制协议，用于控制通信信道的建立、维护和释放等。
图5所示为应用本发明的电话机作为主叫时的应用模块流程图。
步骤501，该双端口电话机处于空闲状态；
步骤502，用户摘机，输入IP地址(无网守)或电话号码(有网守)，按“#”号键发出呼叫；
步骤503，判断对方是否应答，如果是，则执行步骤504，否则直接执行步骤505；
步骤504，应用H.245协议进行协商，并建立媒体通道，之后发送音频流；
步骤505，通话结束用户主动挂机或与被叫连接未成功，则关闭音频媒体通道，结束呼叫；
步骤506，该双端口电话机重新进入空闲状态。
图6所示为应用本发明的电话机作为被叫时的应用模块流程图。
步骤601，该双端口电话机处于空闲状态；
步骤602，判断是否有呼叫进来，如果是，则执行步骤603，否则执行步骤604；
步骤603，应用H.245协议进行协商，并建立媒体通道，之后发送音频流；
步骤604，通话结束主叫挂机或用户主动挂机，关闭音频媒体通道，结束呼叫；
步骤605，该双端口电话机重新进入空闲状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。