Interfaz telefonico
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Capítulo 8 Interfaz para línea telefónica El objetivo de esta interfaz es la utilización del servicio telefónico para transmitir comandos mediante códigos numéricos a un sistema. De esta forma, gracias al carácter universal del servicio, se pueden consultar desde cualquier punto las informaciones que éste proporciona y transmitirle asimismo instrucciones. 8.1 Introducción El sistema se compone de un circuito de conversación telefónico al que se conecta en un extremo la línea y en el otro la entrada y la salida de audio. Además se ha incorporado un circuito decodificador de tonos, que permite reconocer cualquier número que se pulse. Algo tan sencillo abre un importante abanico de posibilidades, ya que permite reproducir locuciones, reconocer secuencias de números pulsados e incluso utilizar una aplicación de reconocimiento de voz. Con el objeto de reducir la complejidad se ha subdividido en seis bloques independientes que pueden ser montados y probados individualmente. En la Figura 1 se puede observar el diagrama de bloques. Figura 1 – Diagrama de bloques de la interfaz telefónica. Haciendo una breve descripción de lo que hace cada bloque se puede decir que el detector de llamada genera un pulso cada vez que se recibe el tono de llamada. Esto permite conocer que se está recibiendo una llamada e incluso contar el número de timbres. El gancho no es otra cosa que un conmutador que permite colgar y descolgar atendiendo a una señal de encendido o apagado. El duplexor se encarga de la conversión 1 de dos a cuatro hilos, aislando además la línea telefónica del resto de la electrónica. Los amplificadores son los responsables de la adaptación de niveles entre el duplexor y las señales de entrada y salida de audio. El detector DTMF o de tonos tiene como fin decodificarlos dando como resultado un número binario. Por último, mencionar el circuito de alimentación encargado de filtrar y regular la tensión de alimentación. Para comprender el funcionamiento de algunos módulos es necesario conocer algunas especificaciones de la interfaz de línea analógica. 8.2 La línea telefónica A continuación se describen los parámetros de mayor interés aplicables en el Punto de Terminación de Red de la línea básica de usuario. Para mayor detalle se recomienda consultar el documento de Telefónica de España, S.A.U.: http://www.telefonica.es/interfaces/doc_pdf/iteca001_v2.pdf 8.2.1 Alimentación en corriente continua La alimentación consiste en un generador de tensión o de corriente que, a través de una determinada resistencia o impedancia y de un par simétrico de hilos de cobre, se aplican transversalmente entre los dos terminales del Punto de Terminación de Red (PTR, en adelante). La alimentación puede ofrecerse mediante dos sistemas: Alimentación con puente convencional de baja resistencia. Alimentación con limitación de corriente. 8.2.1.1 Alimentación con puente convencional de baja resistencia 8.2.1.1.1 Tensión de alimentación en reposo La tensión en los terminales del PTR, en condiciones de circuito abierto (tensión del generador equivalente de Thevenin), se caracteriza por un valor nominal de 48 V. c. c. que puede fluctuar entre 42 y 57 voltios. El valor más usual para las resistencias del puente de alimentación es de 2 x 250 10%. Esta resistencia corresponde con la parte real de la impedancia del circuito de línea. La resistencia máxima del bucle local de usuario, salvo casos excepcionales, no supera el valor de 1200 ohmios. 2 8.2.1.1.2 Máximo consumo de corriente en situación de reposo La corriente máxima que se puede extraer del PTR en estado de reposo es 1 mA. Si el consumo es superior, no se garantiza el correcto funcionamiento de los equipos conectados al PTR. 8.2.1.1.3 Corriente de línea en estado de línea tomada La corriente de bucle viene dada por la Ley de Ohm, I=V/R, siendo R la resistencia formada por el puente de alimentación, resistencia del bucle local de usuario y resistencia equivalente del equipo terminal junto con la red interior del usuario. 8.2.1.2 Alimentación con limitación de corriente Es idéntico a lo establecido en el caso de puente convencional de baja resistencia, con la diferencia de que la corriente a través del PTR durante el estado de línea tomada está limitada. La limitación de corriente se realiza en un valor comprendido entre 36 y 49,5 mA. Cuando el equipo terminal demande una corriente inferior al límite, ésta vendrá determinada por la ley de Ohm. 8.2.1.3 Polaridad La polaridad que se proporciona entre los terminales del PTR no está predeterminada. Además, es habitual que se produzcan cambios de polaridad durante el establecimiento y final de la comunicación, ya que es normal que las centrales utilicen el cambio de polaridad como forma de señalización. 8.2.2 Criterios de estado de la línea Las corrientes de bucle determinantes de la toma y liberación de la línea en el PTR, se fijan de acuerdo con los siguientes criterios: 1. En situación de bucle abierto, la red nunca interpreta que se ha producido cierre de bucle cuando la corriente se mantiene por debajo de 6 mA. 2. En situación de bucle abierto, la red interpreta que se ha producido cierre de bucle cuando la corriente supera los 15 mA. 3 3. En situación de bucle cerrado, la red nunca interpreta que se ha producido una apertura del bucle cuando la corriente se mantiene por encima de 15 mA. 4. En situación de bucle cerrado, la red siempre interpreta que se ha producido una apertura del bucle cuando la corriente disminuye de 6 mA. 8.2.3 Nivel máximo a la entrada del PTR 8.2.3.1 Nivel medio máximo de transmisión El nivel medio máximo de potencia activa generado a la entrada del PTR desde la red interior de usuario debe ser inferior a –10 dBm respecto a la impedancia de referencia de 600 durante un periodo de 10 segundos. 8.2.3.2 Nivel de pico máximo El nivel de pico máximo a la entrada del PTR generado desde la red de usuario debe ser inferior a 1,5 V., medida sobre una resistencia de 600 conectada a los terminales de línea. 8.2.4 Señal (corriente) de llamada Es la señal alterna sinusoidal que la red presenta en el PTR de la línea llamada para indicar la existencia de una llamada entrante. La corriente de llamada se presenta en el PTR superpuesta a la tensión de alimentación de corriente continua de la red. Las características de la señal de llamada medidas en circuito abierto en el PTR se detallan en la tabla siguiente: CARACTERÍSTICA Frecuencia Forma de onda Tensión alterna (valor eficaz) Resistencia interna del generador de señal de llamada. REQUISITOS 25 Hz 3 Hz Sinusoidal 75 V 10 % 200 4 Tiempo máximo de aplicación Cadencia llamada de la señal 60 s. de 1500 ms 10 % (on) / 3000 ms 10% (off) 5% Distorsión Método de aplicación Superpuesta a la corriente continua Tabla 1 – Características de la señal de llamada. 8.3 Descripción modular y montaje del sistema El conjunto del sistema ofrece un punto de conexión al PTR, una entrada y una salida de audio que permiten conectar un reproductor cualquiera (radiocasete portátil, por ejemplo) en la entrada y unos auriculares o una grabadora, etc. en la salida. También lleva acoplado un conector para el control del dispositivo. A través del mismo se ofrecen y reciben las siguientes señales: FUNCIÓN Aviso de llamada SENTIDO Salida Cierre / apertura del bucle Entrada Aviso de recepción de tono Salida Bit 0 - Tono recibido (Bit menos significativo) Salida Bit 1 - Tono recibido Salida Bit 2 - Tono recibido Salida Bit 3 - Tono recibido (Bit más significativo) Salida Tabla 2 – Señales de control. Los diferentes módulos que componen el sistema se describen a continuación: 8.3.1 Detector de llamada Este módulo tiene como misión detectar la corriente de llamada en la línea y generar una señal que pueda ser tratada digitalmente. El circuito detector, como se puede ver en la Figura 2, consiste de un filtro paso alto para eliminar la corriente continua seguido de 5 un rectificador de onda completa. La corriente rectificada excita el LED de un optoacoplador cuando supera el umbral de 36 V impuesto por el diodo zener con el objeto de discriminar la señal de llamada de otras de menor amplitud, como podría ser la propia conversación. En el transistor del optoacoplador se obtiene algo parecido a un tren de impulsos con una frecuencia de 50 Hz. que, convenientemente filtrados, conforman un pulso invertido coincidente con la duración del tono. El filtro paso alto está formado por una resistencia de 10 K y un condensador de alterna de 1F y 100 V., cuya frecuencia de corte es 15,92 Hz. y, por tanto, permite el paso de la señal de 25 Hz. fc 1 1 15,92 Hz 2RC 2 10 4 10 6 Figura 2 – Circuito detector de llamada. El zener sólo permite el paso de corriente cuando se supera su tensión umbral. Esto sucede cuando la amplitud de la sinusoide de llamada es superior a la tensión del zener más las de polarización del LED y los diodos del puente rectificador, aproximadamente 36 + 2,5 = 38,5 V. Como resultado, el diodo pasa por sucesivos estados ON/OFF (uno por cada semiciclo de la señal de llamada) generando un tren de pulsos de frecuencia 50 Hz., con aspecto similar al que se muestra en la figura 3. 6 Figura 3 – Impulsos de corriente en el diodo LED. En el colector del fototransistor se obtiene una señal cuadrada e invertida respecto de la anterior, como la que podemos observar en la figura 4. Figura 4 – Tensión de colector con tono de llamada presente. Con el condensador de 10 F entre el colector y masa, se eliminan los impulsos gracias a la elevada constante de tiempo del conjunto R-C. La tensión en el colector viene dada por la expresión: VC VCC t RC 5 1 e t 1 e De la ecuación se desprende que para la duración de los pulsos (5 ms.) la tensión que alcanza el colector es de 25 mV. “El resultado final es una tensión de 5 V. (1 lógico) en estado de reposo y que cambiará a 0 V. (0 lógico) mientras esté presente la corriente de llamada, lo que va a permitir, incluso, contar el número de timbrazos.” Para montar este módulo se deberá poner especial cuidado en la polaridad de los múltiples diodos. Para la prueba basta con alimentarlo y conectarlo a la línea telefónica. Como su funcionamiento es independiente del resto de módulos, por razones de comodidad al conectarlo, se recomienda probarlo una vez montados el gancho y el 7 regulador de tensión. La prueba consistirá en llamar y comprobar el cambio de tensión en el colector del optotransistor. AVISO IMPORTANTE: No utilizar nunca el osciloscopio para medir directamente sobre la línea telefónica, ya que se podría provocar una avería. En caso de ser necesaria la realización de alguna medida, puede utilizarse un polímetro. El objetivo principal que se persigue con el uso del optoacoplador es el aislamiento de la línea telefónica del resto de la electrónica, tanto por razones de seguridad, como para evitar que un fallo en un lado afecte al otro. También hay que mencionar que no existe conexión entre la masa a un lado y a otro del optoacoplador. 8.3.2 Alimentación Todos los módulos se alimentan a 5 V., por lo que se ha usado un sencillo regulador 7805 de tres terminales que proporciona 5 V. estables en su patilla de salida. La intensidad máxima que puede proporcionar es de 1,5 amperios y la tensión a la entrada ha de ser superior a 7 voltios para que funcione correctamente. La elección de 9 V. es por la existencia de pilas de ese voltaje en el mercado, pero podría ser cualquier otro que superase el umbral. Por ejemplo existen adaptadores comerciales que ofrecen 7,5 V. En la figura 5 puede verse el esquema de conexión. Figura 5 – Regulador de tensión. Los tres condensadores de la entrada son: uno cerámico, otro de plástico y el tercero electrolítico, para el correcto filtrado de la alta, media y baja frecuencia respectivamente. La red en “pi” de la salida incluye un choque (VK200) para filtrar espúreos a través de masa. En caso necesario, la red completa puede simplificarse dejando un único condensador de filtro. Con respecto al montaje y prueba del circuito no se observa ninguna dificultad. 8 8.3.3 Gancho automático Merece la pena comenzar aclarando el porqué de la denominación “gancho”. El origen data de los primeros tiempos de la telefonía y hace referencia al gancho donde se colgaba el auricular finalizada la conversación. Este gancho por el propio peso del auricular accionaba un conmutador que cortaba la comunicación. En nuestro caso apenas se reduce a un pequeño relé de tan sólo un par de centímetros cúbicos. En reposo conecta la línea con el circuito de timbre y al alimentar el relé conmuta al circuito de conversación. Debido al elevado consumo del relé se utiliza un transistor para la conmutación. El diodo tiene como fin la descarga de la bobina del relé cuando el transistor corta. El montaje y prueba del circuito no reviste dificultad alguna. Figura 6 – Gancho automático. 8.3.4 Duplexor Este módulo es el responsable de la conversión de dos a cuatro hilos y del aislamiento de la línea telefónica. Véase en detalle el funcionamiento: Figura 7 – Duplexor 9 Lo primero que se observa es una resistencia y un puente rectificador de diodos. Este último puede ocasionar algún quebradero de cabeza si no se cae en la cuenta de que su función no es la de rectificar, sino la de ofrecer una polaridad fija independientemente de la que presente la línea en todo momento, recuérdese que la polaridad de la línea no está predeterminada y además puede cambiar durante la conversación. El diodo zener tiene como fin proteger el resto de la circuitería contra sobretensiones. La resistencia de 820 junto con la que presenta la línea cuando se encuentra tomada, limitan, a su vez, la corriente máxima por el zener. El condensador cerámico de 10 nF eliminará los picos de alta frecuencia no deseados. El optoacoplador que se observa guarda la clave del funcionamiento de este módulo. Utiliza un par fotodiodo-fototransistor para cada sentido de la conversación. Es el responsable de la conversión de dos a cuatro hilos y del aislamiento de la línea telefónica. Para un correcto funcionamiento del circuito de conversación, debe polarizarse adecuadamente y presentar una impedancia que garantice el correcto cierre del bucle. 8.3.4.1 Cálculo de la polarización Para cerrar el bucle es necesario que la corriente sea superior a 15 mA. El principal problema que se plantea es que, dependiendo de la distancia entre el PTR y la central de conmutación, la parte real de la impedancia que presenta la línea puede variar desde un mínimo de 500 cuando la distancia es muy corta (centralitas privadas, por ejemplo) y un máximo de 1200 como caso peor para distancias muy largas. La resistencia de carga (RIT) ofrecida por la interfaz telefónica (equipo terminal) ha de ser tal que funcione correctamente con independencia de la línea a que se conecte. Se ha partido de las dos condiciones de diseño siguientes: Un mínimo de corriente de 20 mA para garantizar siempre la apertura del bucle. Un máximo de corriente de 30 mA para evitar que la central limite la corriente. En los casos límite se tendrá: La resistencia máxima para garantizar una corriente de bucle superior a la mínima es: 10 IL VL 20m A RLmax RIT RIT VL 48 RLmax 1200 1200 20mA 20 10 3 La resistencia mínima para garantizar una corriente de bucle inferior a la máxima es: IL VL 30m A RLmin RIT RIT VL 48 RLmin 500 1100 30mA 30 10 3 Por tanto, la resistencia podrá tomar cualquier valor dentro del margen posible, escogiendo finalmente el valor central: 1100 RIT 1200 La resistencia RIT depende de dos parámetros de diseño, que son las resistencias R1 y R2, y la corriente que circula por el optotransistor y de otros dos de la línea, que son la parte real de la impedancia de línea, RL y la tensión en circuito abierto VL (generador equivalente de Thevenin). VL R1 RL I RIT R1 R2 TRT VL R2 I TRT Como una primera aproximación, que por lo general será suficiente para el objetivo que se pretende, se tomará la siguiente expresión: RIT R1 0,4 R2 El valor obtenido no va a diferir mucho del real, habida cuenta que tanto los parámetros de la línea como los de diseño han de tomar unos valores razonables comprendidos dentro de las cotas de diseño. Por ejemplo, la tensión nominal de línea de 48 V, la corriente en el TRT de 15 mA, la resistencia de línea de 850 , etc. Para los valores de R1 = R2 = 820 la resistencia RIT podrá tomar, en función de la resistencia de la línea, RL, valores comprendidos entre 1060 y 1200 , por lo que la corriente por el fotodiodo estará comprendida entre 20 y 30 mA. El fototransistor 11 colocado en paralelo con la resistencia de 820 será el responsable de inyectar en la línea la señal de audio. Se ha fijado una corriente de polarización de unos 15 mA., mediante la resistencia de 180 que limita la corriente por su respectivo fotodiodo. Debe tenerse en consideración que las resistencias R1 y R2 pueden llegar a disipar las potencias de 0,6 W y 0,2 W, por lo que es recomendable montar resistencias de 1W y ½ W respectivamente. La tensión en el diodo zener oscilará entre: 4.2 VZ 10.6 8.3.4.2 Transmisión de la señal 8.3.4.2.1 Recepción de la señal vocal La señal telefónica se recibe como una corriente eficaz superpuesta a la continua que recorre el bucle. En la figura 8 se describe el circuito equivalente de señal. Figura 8 – Circuito equivalente de recepción de señal. Si se considera que la señal está producida por un generador de corriente, i s1, y llega al PTR con una potencia P1 (100 W aproximadamente), el valor de esta corriente será: i s1 P1 10 4 247 A. R1 R2 1640 La corriente por el fototransistor es de un 60% aproximadamente y, por tanto, la tensión en colector es de: vs1 0.6 RC is1 0.6 220 247 106 32 mV Los valores referidos son corrientes y tensiones eficaces. La tensión pico-pico que se puede medir con un osciloscopio es 110 mVpp. 12 8.3.4.2.2 Transmisión de la señal vocal El circuito equivalente de señal para la transmisión se muestra en la figura 9. Figura 9 – Circuito equivalente de transmisión de señal. La corriente en la línea iL se modula con la corriente is2 del fototransistor y dependerá de la parte real de la impedancia de la línea, RL que como modelo se considerará de 600 . iL R2 is 2 RL R1 R2 Para la potencia media máxima de 100 W que se puede inyectar en el PTR con una impedancia de carga en línea de 600 , la corriente eficaz media en el fototransistor es: is 2 RL R1 R2 iL R2 is 2 600 820 820 104 1.1 mA 820 600 iL P RL La corriente eficaz máxima en el fotodiodo ha de ser de 1,82 mA. Esta corriente se le suma a la de polarización del diodo mediante una resistencia de 1K y por tanto la tensión eficaz máxima a aplicar en este punto será de 1,82V. 8.3.4.3 Montaje y prueba del circuito Este módulo es el más complejo en cuanto al montaje y prueba. Debe cuidarse muy bien la polaridad de los componentes, ya que puede ser bastante fácil equivocarse. Supóngase que una vez montado y comprobado el correcto cableado, la conexión y polaridad de todos los componentes el duplexor sigue sin funcionar. Pues bien, a continuación se relacionan una serie de comprobaciones que pueden ayudar a determinar el origen del fallo: Colocar la sonda del osciloscopio en el colector del fototransistor de entrada de señal. Conectar la línea telefónica y cerrar el bucle con el gancho. Se debe observar en el 13 osciloscopio una sinusoide de 425 Hz. y unos 100 mV de amplitud. Esta señal es la de invitación a marcar, por lo que la recepción es presumiblemente correcta (nótese que sólo está presente durante 20 segundos de una forma continua y durante otro minuto más de forma intermitente, por lo que se deberá abrir y cerrar el bucle cada minuto aproximadamente para no perder el tono). Si no aparece, realizar las siguientes comprobaciones: Medir la tensión en bornes de R1 y calcular la corriente que pasa por ella mediante la ley de Ohm. Debe dar un valor entre 20 y 30 mA. Si es superior a 35 mA es probable que la central esté limitando la corriente. Es muy posible que debido a un cortocircuito la impedancia sea muy baja. Se recomienda revisar todas las conexiones y comprobar la correcta polaridad de los componentes especialmente los diodos y el puente rectificador. Si es nula o muy pequeña es posible que el circuito esté abierto o que algún componente se haya quemado o esté defectuoso. Obsérvese que las resistencias R1 y R2 son de 1W y ½ W respectivamente y si no se ha respetado han podido quemarse. Medir la tensión en bornes del diodo zener que deberá estar comprendida entre 4,2 V y 10.6 V. Si vale 15 V es porque el diodo ha entrado en avalancha y está limitando la tensión. La causa puede ser alguna de las siguientes: La rama del optoacoplador está en circuito abierto (por ejemplo, el fotodiodo se ha quemado). La corriente por la resistencia R2 es superior a lo debido. Si vale menos de 1 V puede deberse a: Un cortocircuito en la rama del optoacoplador o en el condensador cerámico. El diodo zener está cortocircuitado o se ha montado al revés y conduce en directa. El puente de diodos se ha montado mal o está averiado. 14 Para comprobar la rama del optoacoplador pueden seguirse los siguientes pasos: Con la línea desconectada, sacar la resistencia R2 y comprobar que no se ha quemado midiendo su valor de 820 . Sustituir si es necesario. Con la línea conectada medir la tensión en R2. Si vale 0 V el circuito está cortado, probablemente en el fotodiodo. Compruébense las conexiones, el fotodiodo y el fototransistor. En alguno de estos puntos debe estar el problema. Debe considerarse que un cortocircuito en el fototransistor o en R2 puede quemar el fotodiodo. Si vale 13,8 V la rama está saturada en corriente. En bornes del diodo zener se han alcanzado 15 V y éste conduce todo el excedente de corriente. Posiblemente se deba a que el fototransistor no conduce o que la corriente es insuficiente y no alcanza los 15 mA de diseño. Abrir la rama y medir la corriente con un amperímetro. Como se conoce la corriente en la línea (medida en R1), las leyes de Kirchhoff permiten determinar la corriente por cada rama y deducir la causa del problema. Si se debe a que la corriente por el fototransistor no es correcta, comprobar la corriente que pasa por su fotodiodo y calcular la relación de transferencia, para ello medir la tensión en resistencia de 180 que limita la corriente en el fotodiodo. Calcular la resistencia adecuada. Medir la tensión en el fotodiodo. Debe ser de 1.2 V aproximadamente. Medir con el polímetro la tensión en bornes de la resistencia de colector del fototransistor de entrada y comprobar que no está saturado. Para comprobar la correcta transmisión inyectar una señal de 1 Khz (o menos) y 2.8 Vpp (1 Vrms) en la entrada. Llamar desde otro 15 teléfono, cerrar el bucle con la señal CONEC del gancho y se deberá escuchar el pitido al otro lado. También aparecerá en el colector del optotransistor de recepción debido a la realimentación que se produce. Importante: Pasados 80 segundos la central pasa al estado de línea aparcada, manteniendo sólo una corriente de supervisión de tan sólo 6 mA, estado en el cual no funciona nada (de ahí la importancia de abrir y cerrar el bucle cada minuto). 8.3.5 Amplificadores Los amplificadores son necesarios para la adaptación de las señales. El amplificador de audio LM 386 se eligió en un principio para la etapa de salida, ya que era necesario suministrar la potencia suficiente para alimentar unos auriculares. Después se valoraron otras ventajas como son: Montaje extremadamente sencillo que no precisa apenas de componentes externos para funcionar en condiciones normales. Funciona con alimentación asimétrica a 5 V. Éstas motivaron que se utilizase también para la etapa de entrada, sobre todo por la alimentación, ya que el sobrecoste que implica frente a un operacional convencional se ve ampliamente compensado al no tener que montar una fuente de alimentación simétrica. En la entrada de la etapa de salida se ha incorporado un filtro RC con una frecuencia de corte de 3400 Hz para eliminar el soplido de alta frecuencia, ya que los optoacopladores utilizados son muy ruidosos y con esta medida mejora un poco. 16 Figura 10 – Amplificadores de entrada y salida. 8.3.6 Detector de tonos (DTMF) La señalización de usuario a la red se puede realizar de dos formas: Mediante señalización a impulsos consistentes en aperturas y cierres del bucle local con una duración determinada para que la red no interprete que se ha producido la apertura del bucle (habitualmente 10 ips con relaciones apertura/cierre en % de 50/50 o 70/30). Mediante señalización a multifrecuencia por aplicación de pares de tonos (DTMF, Dual Tone MultiFrecuency) de características especificadas por ETSI en el documento ETR 206 [5]. La señalización a multifrecuencia consiste en transmitir a través de la red de un par de frecuencias pertenecientes cada una a uno de los dos grupos de cuatro frecuencias. Las cuatro frecuencias del grupo bajo junto con las cuatro del grupo alto permiten señalizar un total de 16 dígitos, que son “1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, *, #, A, B, C, D”, según la especificación ETSI ETR 206 [5]. Por el momento, en la red de Telefónica de España S.A.U., no se utilizan los caracteres A, B, C y D. 17 Figura 11 – Croquis de un teclado DTMF con las frecuencias asociadas. Aprovechando la capacidad de los aparatos de teléfono actuales de generar la señalización a multifrecuencia se ha incorporado en la interfaz de línea telefónica un receptor de tonos del fabricante MITEL modelo MT8870. El esquema de conexión propuesto por el fabricante se muestra en la figura 12. Figura 12 – Receptor y decodificador de tonos. La señal procedente del módulo de amplificación se aplica a la entrada DTMF. Cada vez que se recibe un tono, se genera un pulso positivo en la salida TR para indicar que el código del número recibido está disponible en la salidas Q1-Q4. En la tabla 3 puede consultarse la correspondencia entre los dígitos marcados, los tonos y el código binario. Esta facilidad agregada a la interfaz abre un importante abanico de posibilidades. Se pueden implementar aplicaciones de control remoto, que tras la identificación del usuario mediante un código, permitan activar o desactivar dispositivos, o bien un sistema de telepago con tarjeta, etc. 18 fbaja falta Nº Q4 Q3 Q2 Q1 697 1209 1 0 0 0 1 697 1336 2 0 0 1 0 697 1477 3 0 0 1 1 770 1209 4 0 1 0 0 770 1336 5 0 1 0 1 770 1477 6 0 1 1 0 852 1209 7 0 1 1 1 852 1336 8 1 0 0 0 852 1477 9 1 0 0 1 941 1209 0 1 0 1 0 941 1336 * 1 0 1 1 941 1477 # 1 1 0 0 697 1633 A 1 1 0 1 770 1633 B 1 1 1 0 852 1633 C 1 1 1 1 941 1633 D 0 0 0 0 Tabla 3 – Codificación de las señales DTMF. 8.4 Ejemplos de aplicaciones 8.4.1 Rutinas básicas de gestión del interfaz ****************************************************************************** * REGISTROS SIM * ****************************************************************************** SIMCR EQU $FFFA00 * Controla la configuración del sistema ($00CF). SYNCR EQU $FFFA04 * Fija frecuencia y modo de operación del reloj ($3F08). RSR EQU $FFFA06 * Guarda la causa de un reset (Ej.-$80, reset hardware). PORTE EQU $FFFA11 * Registro de lectura y escritura en el puerto E. PORTE1 EQU $FFFA13 * Tiene exactamente la misma función que el anterior. DDRE EQU $FFFA15 * Determina el sentido del puerto E pin a pin. PEPAR EQU $FFFA17 * Asignación del puerto E (Puerto o control de BUS). PORTF EQU $FFFA19 * Registro de lectura y escritura en el puerto F. PORTF1 EQU $FFFA1B * Tiene exactamente la misma función que el anterior. DDRF EQU $FFFA1D * Determina el sentido del puerto F pin a pin. PFPAR EQU $FFFA1F * Asignación del puerto F (Puerto F o control de BUS). 19 PICR EQU $FFFA22 * Configuración de interrupciones periódicas ($000F). PITR EQU $FFFA24 * Contiene la cuenta del timer periódico ($0000). SYPCR EQU $FFFA21 * Controla las funciones de monitorización del sistema * como es el caso del Watchdog. ($40 anula watchdog). SWSR EQU $FFFA27 * Se debe escribir periódicamente con Watchdog activado. CSPAR0 EQU $FFFA44 * Sirve junto con CSPAR1 para configurar la función de CSPAR1 EQU $FFFA46 * los pins de Chip Select (CS, Port C, etc.). PORTC * Registro de escritura en el puerto C. EQU $FFFA41 ****************************************************************************** * REGISTROS GPT-PWM * ****************************************************************************** GPTMCR EQU $FFF900 * Configuración del GPT. ICR EQU $FFF904 * Configuración de interrupciones del GPT. DDRGP EQU $FFF906 * Determina el sentido del puerto GP. PORTGP EQU $FFF907 * Registro de lectura y escritura del puerto GP. OC1M EQU $FFF908 * Máscara para asignar los pin de captura de OC. OC1D EQU $FFF909 * Registro de datos a comparar con el puerto OC. TCNT EQU $FFF90A * Registro del GPT asociado a las capturas IC, OC y PAI. PACTL EQU $FFF90C * Configuración del acumulador de pulsos PAI. PACNT EQU $FFF90D * Es el contador de registro de eventos del PAI. TIC1 EQU $FFF90E * Capturan el TCNT cuando se registra un evento en IC1. TIC2 EQU $FFF910 * Capturan el TCNT cuando se registra un evento en IC2. TIC3 EQU $FFF912 * Capturan el TCNT cuando se registra un evento en IC3. TOC1 EQU $FFF914 * Cuando coincide con TCNT causa eventos en los pin OC. TOC2 EQU $FFF916 * Si el valor coincide con TCNT causa un evento en OC2. TOC3 EQU $FFF918 * Si el valor coincide con TCNT causa un evento en OC3. TOC4 EQU $FFF91A * Si el valor coincide con TCNT causa un evento en OC4. TI4O5 EQU $FFF91C * Pin compartido (Puede realizar una función TIC o TOC). TCTL1 EQU $FFF91E * Configura el modo de comparación y nivel de salida. TCTL2 EQU $FFF91F * Configura que flanco provoca la captura en los IC. TMSK1 EQU $FFF920 * Habilita las interrupciones de IC y OC. TMSK2 EQU $FFF921 * Habilita las interrupciones del PAI y del TIMER. TFLG1 EQU $FFF922 * Registro de flags de interrupciones de IC y OC. TFLG2 EQU $FFF923 * Registro de flags de interrupciones del PAI y TIMER CFORC EQU $FFF924 * Fuerza una salida en los pin OC y PWM. PWMC EQU $FFF925 * Configuración del PWM. PWMA EQU $FFF926 * Determina el ancho de pulso. ($80 es medio ciclo) PWMB EQU $FFF927 * Determina el ancho de pulso. ($80 es medio ciclo) 20 PWMCNT EQU $FFF928 * Registro del contador del PWM. PWMBUFA EQU $FFF92A * Buffer para prevenir glitches cuando modificamos PWMA. PWMBUFB EQU $FFF92B * Buffer para prevenir glitches cuando modificamos PWMB. PRESCL * Guarda el valor del multiplicador del GPT. EQU $FFF92C ****************************************************************************** * TIPOS DE RETARDO * ****************************************************************************** CORTO EQU $03FF * Del orden de 100us. MEDIO EQU $03FF * Del orden de 1ms. LARGO EQU $BFFF * Del orden de 5ms. RETARDO EQU $6FFF * Se usa para el avance de caracteres. ****************************************************************************** * CONSTANTES DE INTERÉS * ****************************************************************************** NUM_TIMBRES EQU 4 ****************************************************************************** * CONTROL DEL INTERFAZ TELEFÓNICO * ****************************************************************************** PUERTO EQU PORTF * Puerto de comunicación con el interfaz. BIT_TONO EQU 4 * Se pone a 1 durante un tiempo al recibirse un tono. BIT_TIMBRE EQU 5 * Se pone a 1 cuando aparece el timbre de llamada. BIT_GANCHO EQU 6 * 0 colgado y 1 para descolgar. ****************************************************************************** * VECTORES DEL RESET * ****************************************************************************** ORG $0 PILA_RESET DC.L FIN_PILA PC_RESET DC.L PRINCIPAL ****************************************************************************** * PUNTERO DE PILA * ****************************************************************************** ORG $4000 PILA DS.L 200 FIN_PILA: 21 ****************************************************************************** * SUBRUTINAS * ****************************************************************************** ORG $1000 ****************************************************************************** * CONFIGURACION DEL HARDWARE DEL MICRO * ****************************************************************************** *************************** INHAB_WDOG **************************** * Inhabilita el Watchdog que es una función de monitoriración del * * sistema para detectar la entrada en un bucle infinito. * ******************************************************************* INHAB_WDOG: MOVE.B #$40,SYPCR * Inhabilitamos WatchDog RTS *----------------------------------------------------------------------------* *************************** PORT_F_CFG **************************** * Con esta rutina se configura el puerto F con el que se comunica * * con el interfaz telefónico. * ******************************************************************* PORT_F_CFG MOVE.B #$40,DDRF * PF0..PF3 entradas, PF4..PF7 salidas. MOVE.B #$00,PFPAR * Configura el registro de control del puerto F. MOVE.B #$00,PORTF RTS *------------------------------------------------------------------* ****************************************************************************** * RUTINAS DE CONTROL * ****************************************************************************** ***************************** DELAY ******************************* * Produce un retardo cuya duración viene determinada por el valor * * almacenado en el registro D1. * ******************************************************************* DELAY SUB.L #1,D1 22 BNE DELAY RTS ************************* LLAMADA_ESPERAR ************************* * Esta rutina se queda esperando hasta que se activa el bit de * * llamada y descuelga tras un número de timbrazos definido por la * * constante NUM_TIMBRES. * ******************************************************************* LLAMADA_ESPERAR MOVE.L D0,-(A7) MOVE.L #NUM_TIMBRES,D0 NO_HAY_TIMBRE BTST.B #BIT_TIMBRE,PUERTO BNE NO_HAY_TIMBRE HAY_TIMBRE BTST.B #BIT_TIMBRE,PUERTO BEQ HAY_TIMBRE SUBQ #1,D0 BNE NO_HAY_TIMBRE BSET.B #BIT_GANCHO,PUERTO MOVE.L (A7)+,D0 RTS *-------------------------------------------------------------------* ***************************** COLGAR ****************************** * Esta rutina cuelga desactivando el relé del gancho automático. * ******************************************************************* COLGAR BCLR.B #BIT_GANCHO,PUERTO RTS *-------------------------------------------------------------------* ************************** TONO_RECIBIR *************************** * Esta rutina lee el decodificador de tonos y devuelve a través * * del registro D0 el tono recibido. * ******************************************************************* TONO_ESPERAR CLR.L D0 ESPERAR_TONO BTST.B #BIT_TONO,PUERTO 23 BNE ESPERAR_TONO MOVE.B PUERTO,D0 ANDI.B #$0F,D0 RTS *----------------------------------------------------------------------------* ************************* DRIVER_INTER_TEL ************************ * Esta rutina realiza el servicio indicado a través del registro * * D7 con un número ordinal. Para llamar a la rutina de servicio * * se coloca el número de servicio en el registro D7 y se ejecuta * * un TRAP #0. * ******************************************************************* DRIVER_INTER_TEL CMP.B #1,D7 BEQ SERVICIO1 CMP.B #2,D7 BEQ SERVICIO2 CMP.B #3,D7 BEQ SERVICIO3 BRA FIN SERVICIO1 BSR LLAMADA_ATENDER BRA FIN SERVICIO2 BSR COLGAR BRA FIN SERVICIO3 BSR TONO_RECIBIR FIN RTE *----------------------------------------------------------------------------* ****************************************************************************** * PRINCIPAL * ****************************************************************************** ORG $400 PRINCIPAL BSR INHAB_WDOG BSR PORT_F_CFG 24 MOVE.B #00,PUERTO NUEVA_LLAMADA MOVE.B #2,D7 * Llamada al servicio colgar TRAP #0 MOVE.B #1,D7 TRAP #0 * Descuelga cuando entra una llamada BUCLE MOVE.B #3,D7 TRAP #0 * Recibe un tono y lo guarda en D0 CMP.B #C,D0 * Comprueba si es la tecla “#” BEQ NUEVA_LLAMADA * Si lo es cuelga y espera una nueva llamada BRA BUCLE * Si no lo es espera recibir otro tono END 25 ÍNDICE DE CONTENIDO 8. INTERFAZ PARA LÍNEA TELEFÓNICA ............................................................ 1 8.1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 1 8.2 LA LÍNEA TELEFÓNICA .............................................................................................................. 2 8.2.1 ALIMENTACIÓN EN CORRIENTE CONTINUA ................................................................................. 2 8.2.1.1 Alimentación con puente convencional de baja resistencia ................................................. 2 8.2.1.1.1 Tensión de alimentación en reposo ........................................................................................... 2 8.2.1.1.2 Máximo consumo de corriente en situación de reposo .............................................................. 3 8.2.1.1.3 Corriente de línea en estado de línea tomada ............................................................................ 3 8.2.1.2 Alimentación con limitación de corriente ............................................................................. 3 8.2.1.3 Polaridad .............................................................................................................................. 3 8.2.2 CRITERIOS DE ESTADO DE LA LÍNEA ........................................................................................... 3 8.2.3 NIVEL MÁXIMO A LA ENTRADA DEL PTR ................................................................................... 4 8.2.3.1 Nivel medio máximo de transmisión ..................................................................................... 4 8.2.3.2 Nivel de pico máximo ........................................................................................................... 4 8.2.4 8.3 SEÑAL (CORRIENTE) DE LLAMADA ............................................................................................. 4 DESCRIPCIÓN MODULAR Y MONTAJE DEL SISTEMA ...................................................... 5 8.3.1 DETECTOR DE LLAMADA ............................................................................................................ 5 8.3.2 ALIMENTACIÓN .......................................................................................................................... 8 8.3.3 GANCHO AUTOMÁTICO .............................................................................................................. 9 8.3.4 DUPLEXOR ................................................................................................................................. 9 8.3.4.1 Cálculo de la polarización.................................................................................................. 10 Transmisión de la señal .................................................................................................................... 12 8.3.4.2.1 Recepción de la señal vocal..................................................................................................... 12 8.3.4.2.2 Transmisión de la señal vocal ................................................................................................. 13 8.3.4.3 Montaje y prueba del circuito............................................................................................. 13 8.3.5 AMPLIFICADORES..................................................................................................................... 16 8.3.6 DETECTOR DE TONOS (DTMF) ................................................................................................. 17 8.4 EJEMPLOS DE APLICACIONES ............................................................................................... 19 8.4.1 RUTINAS BÁSICAS DE GESTIÓN DEL INTERFAZ .......................................................................... 19 I