1引言???????电话机是现代社会必不可少的通讯工具，而电话线的局限性给用户带来很多不便。发展无线通信连接技术，把人们从有线的束缚中解放出来，将成为一种必然趋势。蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，支持设备的短距离无线通讯（一般10m内）[1]。蓝牙免提系统就是利用蓝牙技术实现蓝牙耳机接听固定电话的功能。蓝牙免提系统在接打固定电话的时候，可以完全释放双手，并且没有电话线的限制，使固定电话更加灵活方便。用户可以佩戴蓝牙耳机一边接电话，一边忙着手上的工作，或者在办公室里一边走动一边接电话，不但有利于健康，而且能提高工作效率。???????本文设计的固定电话机提系统主要由蓝牙模块、电话机、音频转换电路、控制电路、电源转换电路和按键及显示等电路组成，整体框图如图1所示。???????当用蓝牙免提系统接打电话时，先按下电话机上的蓝牙按键启动蓝牙装置，蓝牙模块开始搜索蓝牙耳机，如果搜索到多个处于配对状态的蓝牙耳机，蓝牙模块会将搜索到所有蓝牙耳机的名称显示在电话机的显示器上，用户可以通过键盘上的按键选择要匹配的蓝牙耳机，确认后，显示器上会有输入蓝牙耳机密码的请求，输入正确的密码后，蓝牙模块与耳机就建立了连接，此时，蓝牙耳机就可以接听固定电话了。有来电时，按下蓝牙耳机的接听键就会启动摘挂机控制电路，在无需拿起手柄的情况下自动接通通话电路，同时控制振铃电路停止振铃。双方的声音信号通过音频转换电路在蓝牙模块与电话机通话电路之间传输，实现双方的对话。通话结束时，按下了蓝牙耳机的挂机键，再次启动摘挂机控制电路，挂断电话。电源转换电路是从电话线上获取能量为蓝牙芯片供电，无需安装外部电源，节约了成本。???????蓝牙模块芯片选择BlueCore5-MultimediaExternal(简称BC5-MM)作为蓝牙免提系统的主芯片。BC5-MM有两种开发方式：一种是将BC5-MM作为蓝牙基带传输器件，协议栈及应用软件全部由外部主处理器实现；另一种是将BC5-MM作为蓝牙单芯片，实现协议栈及部分应用软件，通过与外部主处理器的通信来综合完成相关应用。本设计选用后一种开发方式，BC5-MM的软件开发在CSR公司提供的Roadtunes-SDK上进行，该Roadtunes-SDK提供完成的协议栈和剖面库，蓝牙免提应用的软件解决方案，以及虚拟机VM，用于单芯片方式的嵌入式开发。???????它以单芯片的形式集成了蓝牙系统的射频和基带控制、RISC结构的16位MCU和性能高达64MIPS的KalimbaDSP。其中MCU部分实现蓝牙协议栈和应用软件，DSP用于实现音频和语音处理以及流媒体音乐文件的编解码；具有独立的音频输入输出系统，内置麦克风偏置电路，并具备一定的音频输出驱动能力；无线发射功率达+8dBm，接受灵敏度-90dBm，无需外部放大器，只需印刷电路板天线便可满足蓝牙射频规范Class2的要求，通讯距离可达10m；具有USB、I2C、SPI、UART等多种接口，可以外接外部主控制器以实现复杂应用。其中BC5-MM和主处理器通过UART进行通信，SPI接口用于BC5-MM程序的调试、下载以及关键PSKEY属性的设置。内置LDO(低压差线性稳压器)可由外部的3.3V的电压生成1.8V和1.5V，其中，1.8V主要为I/O口供电，1.5V主要为内核供电，简化了电路设计。图2为蓝牙RF子系统电路设计，由于BC5-MM内部集成蓝牙Modem，只需外接滤波器和天线便能实现RF子系统电路设计[3]。这里，滤波器选用DBF81F104，该器件是SOSHIN专为蓝牙通信的可靠性。选用5ppm的高性能RF晶体振荡器，并调整设置BC5-MM的关键PSKEY-CrystalTrim值，控制初始载波偏移在很小范同内，保证蓝牙手机能够搜索到设备并将其配对连接。图2给出了蓝牙RF子系统电路设计。4.1摘挂机控制电路设计???????本文针对此实际情况将电话机电路做了改进，利用Bluecore5-external芯片的PIO口提供的高低电平来控制摘挂机的继电器部。其中JDQ1和JDQ2口分别控制叉簧开关的HS1和HS2，JDQ3是一个可控开关，根据PIO[2]口高低电平选择是手柄接听或蓝牙接听，所以PIO[0]、PIO[1]和PIO2]口同时动作。???????蓝牙电话机的接听工作原理为：当电话机接收到通信信号时，即电话机响铃时，使用者可通过个人意愿控制蓝牙耳机的控键来确定接听或直接挂断电话。如按接听键则蓝牙模块通过天线接到信号后，PIO[0/1/2]口提供高电平，三极管导通，继电器工作。此时，继电器常闭点3-2断开，常开点3-1闭合，语音信号经HS1、发号电路、HS2、JDQ-3到达蓝牙通话电路，实现语音频通讯。Bluecore5-external芯片的PIO[0/1/2]口输出高低电平由软件控制。???????蓝牙电话机的挂断工作原理为：当挂断时只需按蓝牙耳机的挂机键，此时由蓝牙耳机发射信号给电话机中的蓝牙设备。当电话机中的蓝牙模块通过天线接收到蓝牙耳机的挂断信号时，位于电话机中的蓝牙模块即可通过Bluecore5-external芯片的PIO[0/1/2]口输出低电平，三极管截止，继电器停止工作，电话恢复挂机状态，实现挂断电话工作。摘挂机电路图如图3所示。4.2音频转换电路设计????????Bluecore5-external芯片具有独立的音频输入输出系统，内置麦克风偏置电路，并具备一定的音频输出驱动能力。蓝牙芯片接收到蓝牙耳机发出的语音信号，经过内部处理，由SPK+和SPK-发出，经滤波、放大后得到需要的语音信号，由于蓝牙芯片与电话机话筒之间存在压差，所以用变压器将两边信号隔离，语音信号由变压器到达手柄通话电路，经电话外线传出。电话机收到的语音信号由手柄通话电路经变压器隔离[3]，L1、L2滤除高频杂音，C1、C2滤波后到达MIC+和MIC-，经芯片内部处理发送给蓝牙耳机。原电话机手柄的话筒和听筒与蓝牙免提系统串联，不影响正常手柄接听。4.3电源转换电路???????有关电源的设计将采用座机自身的电话线提供的使用电进行转换使用，这样可以大大的减少座机使用中的能源损耗，降低使用成本。通过测量得到电话线的电压为48V~53V不等，同时存在交流语音信号；所以首先要滤出语音信号，然后再进行降压才能得到Bluecore5-external芯片正常工作所需的2.7V~3.6V直流电压。为了得到Bluecore5-external芯片正常工作所需的2.7V~3.6V直流电压，在电源转换电路中采用了桥式整流电路和典型稳压电路相结合的方法[5]。首先，电话线提供的是电压为48V~53V不等的直流，电路中通过并联结构的直流电容滤除了信号中存在的交流语音信号，并进一步利用两个稳压管结合限流电阻稳压使输出电压在2.7V~3.6V左右。4.4按键及显示电路???????来电后，选择使用蓝牙免提接听电话时，要按下蓝牙免提按键，蓝牙模块与蓝牙耳机建立连接时，使用者在外部选择蓝牙耳机，要用到上、下选择按键和确认按键。本设计利用蓝牙芯片的引脚控制电话机上的四个按键，并且控制电话机的显示器，将搜索到的蓝牙耳机的名称显示在显示器上。???????图5给出了蓝牙免提系统软件流程图。蓝牙设备在初始化完成之后，蓝牙模块查询周围的蓝牙设备，找到之后即可向其发出建立连接指令，成功建立连接之后就可以进行通信。???????针对蓝牙电话机即主设备，在通讯过程中需要根据不同情况来进行判断，从而实现语音通讯的连接。具体步骤如下：a)当有电话信号进入时，按下蓝牙免提键，蓝牙通讯主设备开始启动；b)初始化蓝牙模块进行蓝牙设备搜寻；c)判断蓝牙设备存在与否，直至寻找到全部蓝牙耳机设备；d)进行设备匹配，当选择一个蓝牙耳机进行匹配后，蓝牙模块会识别这个蓝牙耳机的地址，与该设备进行配对[5]；e)请求连接；f)判断是否应答，如果没有应答继续寻找连接，有应答则连接成功；g)监测并判断是否有语音通讯的请求，如有可进行语音通讯，反之继续监测；h)根据意愿继续或终止通讯。图6给出了系统整体效果图。硬件电路搭建成功，软件程序下载完成后，使用过程如下：???????首先按下蓝牙按键，此时电话显示器会显示搜索到蓝牙耳机的名称，按上下选择键选定耳机，按确认键与指定耳机连接，此时耳机与固定电话建立好连接。???????当有电话打入时，按下耳机接听键就可以与对方通话；当主动打电话时，直接播出电话号码即可与对方进行通话。
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