多機呼叫系統設計方案

傳統的多機通訊系統一般需要四條線完成：

1.電源線；2.地線；3.發送信號線；4.接收信號線。然而，對于主機和分機距離較遠、分機臺數較多的系統，采用四線制的經費投入較大，安裝起來也頗困難?；谶@一問題，本文結合為某醫院研制的既有模擬信號（語音）又有數字信號的傳輸呼叫系統，提出用單總線實現多機通訊，并給出了一個完整的技術方案。

1 單總線制多機通訊系統的總線設計方案

本設計實現的多機呼叫系統的主要功能是：分機呼叫主機，利用單片微機向主機發送數字呼叫信息，主機響應后，顯示出呼叫的分機號，打開主機和分機的模擬通道進行主機與分機的對講；主機呼叫某分機，主機部分輸出分機號，直接打開相應分機的模擬通道，進行分機與主機的對講；群呼，主要逐一發送打開所有分機的數字信息，數秒之內打開所有分機的模擬通道，主機向各分機傳送語音信號。用單總線制實現這種多機通訊的核心問題是電源、地線和信號線如何分配，如何進行信號的雙向傳輸，如何解決它們之間的相互干擾。作者將信號（包括數字信號和模擬信號）和電源共用一根線，另一線為地線——單總線制。在電路結構和技術上，采用電源隔離電路，極大限度地減小電源濾波對信號的影響；用消側音電路完成對模擬信號的處理。主機電路原理框圖如圖1所示。

當主機需要與某機通話時，操作者拿起話筒，通過常用的電話機鍵盤撥號，顯示器顯示出被呼叫的分機號，同時，將數字信號發送到總線，分機接到數字信號并確認主機要求通話時，接通模擬通道。主機的語音信號經功放、單總線到分機的功放推動揚聲器。分機的語音信號經功放放大、消側音電路、單總線到主機的功放推動揚聲器或聽筒。通話完畢，主機掛斷，與此同時，主機的微機發出停止顯示信號和分機掛斷信號，顯示器熄滅，分機接到掛斷信號后，使分機的模擬通道的地懸浮，從而完成了一次通話過程。

在主機需要與各分機同時接通時，例如醫院里需要把某件事通知所有病床時，如果用鍵盤逐一撥通分機，就不可思議了。本設計考慮到這方面的問題，只要操作者按動群呼鍵，可在數秒之內接通各分機實現群呼。

在分機需要與主機通話時，按一下通話按鍵（分機僅此一按鍵），單片微機發出數字信號，經單總線送到主機的單片微機。主機單片微機接到信號后，顯示分機號碼，判斷話機是否掛斷，若為掛斷狀態，則循環判斷直至話機掛起，拿起話筒后，主機立即向相應的分機發出允許通話的信號，分機接通模擬通道便可進行通話，通話完畢，話筒掛斷，主機向分機發送掛斷信號，分機將模擬通道的地懸浮。這樣，既節約了電能又不影響佞機部分人員的正常工作。

通訊的優先級，對于醫院的重病號、機關的要害部門等，在呼叫系統中必須優先考慮。在本設計中，在主機接到眾多的呼叫信號后，首先判斷優先級，接通優先級最高的分機通話，而后逐步與低優先級的分機通話。

2 電源隔離

在單總線制多機通訊系統中，數字信號、模擬信號和電源共用一條線，如果不采取措施，交變的數字信號和模擬信號將被電源的濾波電容器吸收。在本設計中，未加電源隔離電路時，交變的5V信號經傳輸線到分機后僅有10mV。采用如圖2所示隔離電路后，信號傳到分機大于250mV，信號的衰減程度得到明顯改善。圖中的二極管、三極管、穩壓管、電感和電阻的隔離電路用于主機，而分機只需一只電感和一只二極管即可。

3 模擬信號處理電路

單總線既要發送語音信號，又要接收語音信號，勢必形成環流。為了解決講話時聽到自己的聲音（稱為側音），采取了消側音措施。一般地，消側音有種方法：一種是橋式消側電路；另一種是相位抵消法的消側音電路，后者效果更佳?？紤]到一臺主機和多臺分機的成本調試因素，故主機部分采用相位抵消消側音電路，分機則用橋式消側音電路。

相位抵消消側音電路如圖3所示，該電路由三個運算放大器及相應的電阻、電容和電位器組成。由總線來的分機信號經RW1、F3至功放，主機的話筒信號一路經功放1、總線、RW1至F3的同相輸入端，另一路經F1、F2、RW2至F3的反相輸入端。調節適當的K、C、RW1、RW2值可使主機的話筒信號在F3輸出端接近零伏，從而側音被消除。

橋式消側音電路如圖4所示。整個電路由國個晶體管（語音發送放大）及R、C元件組成，圖中ZL為外線路的等效阻抗。當該分機發送話機信號時，由三極管發射極輸出單頻信號電流，國路經外線ZL和電阻R3再加到三極管的發射極形成電流環路；另國路則經R1、C1、R2和C2形成電流環路。若電橋平衡，即

ZL（R2-j1/ωC2）=R3（R1-j1/ωC1）則Vc0=0

由于后級功放的輸入信號為零，故揚聲器不發聲，側音被消除。主機通過總線來的模擬信號，經R1、C1和RC到電壓放大器進行電壓放大再進行功率放大。