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Dokumentenidentifikation DE3827522A1 23.02.1989
Titel Telefon-Tondetektor
Anmelder Mitel Corp., Kanata, Ontario, CA
Erfinder Roberts, Melvin J., Kanata, Ontario, CA;
Dea, Frank Y., Nepean, Ontario, CA
Vertreter Kuhnen, R., Dipl.-Ing.; Wacker, P., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing.; Fürniß, P., Dipl..-Chem. Dr.rer.nat.; Brandl, F., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte; Hübner, H., Dipl.-Ing., Rechtsanw., 8050 Freising
DE-Anmeldedatum 12.08.1988
DE-Aktenzeichen 3827522
Offenlegungstag 23.02.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1989
IPC-Hauptklasse H04Q 1/44
IPC-Nebenklasse H04Q 1/457   
Zusammenfassung Tondetektor mit einer Vorrichtung zum Feststellen von an den Eingangsanschluß angelegten Mehrfrequenz-Wählton-Signalen (DTMF: multi-frequency dialing tone) und zum Erzeugen eines "DTMF vorhanden" anzeigenden Signals und mit einer Vorrichtung zum Feststellen von an den Eingangsanschluß angelegten Überwachungssignalen und zum Erzeugen eines "Überwachungssignal vorhanden" anzeigenden Signals. Die Wähltöne werden in Digitalwertsignale umgewandelt und vorzugsweise in einem Schieberegister gespeichert. Die Digitalwertsignale und die Überwachungssignale liegen seriell am Ausgangsanschluß an. Das "DTMF vorhanden" anzeigende Signal liegt am "DTMF vorhanden" Anschluß. Entsprechend der Anwesenheit des "DTMF vorhanden" anzeigenden Signals kann überwacht und dabei angezeigt werden, ob das am Ausgangsanschluß gegenwärtige Signal ein Digitalwertsignal oder ein die Anwesenheit eines Überwachungstons anzeigendes Signal ist. Die Erfindung kann folglich durch eine integrierte Schaltung mit reduzierter Anzahl von Pins zur Verwendung in heimischen Steuergeräten, die an das Telefonnetz angeschlossen sind, wie Telefonanrufbeantworter, Verbrauchszähler, Sicherheitsgeräte etc., realisiert werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Telefon-Tondetektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Aufzeigen von Mehrfrequenz-Wahltönen und Überwachungssignalen bei Verwendung in mit dem Telefonnetz verbindbaren Geräten.

Tondetektoren werden seit vielen Jahren in Telefonschaltzentralen und PABX&min;s dazu verwendet, Wähltöne und Überwachungstöne zu erkennen. Die verschiedenen Töne werden gewöhnlich durch Filterung getrennt, anschließend dekodiert und in paralleler Digitalform an einem Bus angelegt, von welchem die kodierten Signale vom Systemprozessor empfangen werden.

Solche Tondetektor-Systeme erfordern einen hohen Grad an Komplexität, entsprechend ihrer Anforderung an die Interface-Zuverlässigkeit bei dem schaltenden Systemprozessor: daher die Forderung, einen parallelen Ausgang zu liefern, bei dem der Systemprozessor mit maximaler Geschwindigkeit betrieben werden kann und nicht das Erfordernis auftritt, daß er durch Überwachung einer langsamen, seriellen Tondekoder-Interface kontinuierlich beschäftigt wird.

Mit steigender Beliebtheit vieler Telefonprodukte wuchs der Wunsch nach einer neuen Tondekoderklasse. Solche Produkte erfordern einen hohen Grad an Zuverlässigkeit bezüglich der Tondekodierung, ohne jedoch ein schnittstellenähnliches Zusammenwirken mit einem PABX oder einem sonstigen telefonschaltenden Prozessor zu erfordern. Diese neue Klasse von Tondekodern wird z.B. in Telefonanrufbeantwortern oder anderen heimischen Haushaltssteuergeräten benötigt, die eine Schnittstelle zum Telefonnetz haben wie z.B. entfernt arbeitende Geräte, Einbruchsalarmsysteme, etc.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Telefon-Tondetektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der für solche Anwendungen als eine integrierte Tondekoder-Schaltung ausgebildet wird, die ein Minimum an Schnittstellen-Pins besitzt.

Die vorliegende Erfindung erreicht dies dadurch, daß die Schaltung einen gemeinsamen Eingang für alle Signale einschließlich Sprache, Mehrfrequenzwählton und Überwachungston und einen gemeinsamen Ausgangsanschluß für einen Code für das gefundende DTMF Signal als auch für das "Überwachungston vorhanden" Signal besitzt. An den "DTMF vorhanden" anzeigenden Anschluß wird ein Signal angelegt, welches durch Vorhandensein anzeigt, daß das an den Ausgangsanschluß übertragene Signal ein Digitalcode ist, der einer von einer gewählten Nummer empfangenes DTMF-Signal entspricht, und welcher wenn nichtvorhanden bei gleichzeitiger Gegenwart eines "Überwachungston vorhanden" anzeigenden Signals anzeigt, daß das am Ausgangsanschluß anliegende Ausgangssignal ein einen Überwachungston anzeigendes Signal ist.

Daher ist die Anzahl der für dieses Gerät nötigen Anschlüsse oder Pins geringer als sie früher erforderlich war. Es ergibt sich eine Reduzierung auf nur einen Eingangsanschluß, nur einen einzigen Ausgangsanschluß, einen einzigen "Flag"-Anschluß, einen Schiebeimpuls- Eingangsanschluß und, wenn nötig, einen einzigen Taktgeberanschluß und auf Stromversorgungsanschlüsse.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Tondetektor eine Vorrichtung zur Feststellung von an dem Eingangsanschluß anliegenden Mehrfrequenz- Wähl-Signalen (DTMF) und zur Erzeugung eines "DTMF vorhanden" anzeigendes Signals und eine Vorrichtung zum Feststellen der Anwesenheit von an dem Eingangsanschluß angelegten Überwachungssignalen und zur Erzeugung eines "Überwachungssignal vorhanden" anzeigenden Signals. Die Wähltöne werden in Digitalwertsignale umgewandelt und vorzugsweise in einem Schieberegister gespeichert. Die Digitalwertsignale und die Überwachungssignale werden seriell an den Ausgangsanschluß angelegt. Das "DTMF vorhanden" anzeigende Signal wird an den "DTMF vorhanden" Anschluß angelegt. Somit kann die Anwesenheit eines "DTMF vorhanden" anzeigenden Signals überwacht werden und damit anzeigen, ob das am Ausgang liegende Signal ein Digitalwertsignal oder ein die Anwesenheit eines Überwachungstones anzeigende Signal ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand eines Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm der vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 ein Wellenformdiagramm, benutzt, um die Arbeitsweise der Erfindung darzustellen.

An den Eingang 1 wird das DTMF-Signal und der Überwachungston (Fig. 2, Zeile A) angelegt, von wo es durch einen Verstärker 2 verstärkt und durch ein Filter 3 gefiltert und an einen automatischen Verstärkungskontrollkreis 4 angelegt wird. In dem automatischen Verstärkungskontrollkreis 4 werden die Amplituden der Signale ungefähr auf gleiche Größe gebracht. Der Ausgang des automatischen Verstärkungskontrollkreises 4 ist an Filter 5 angelegt, welche die Signale in Tongruppen höherer und in Tongruppen niedriger Frequenz aufspalten; üblicherweise sind DTMF Signale Wähl- oder Dualtonsignale. Die Ausgangssignale der Filter 5 werden an Schmitt-Trigger 6 angelegt, wo sie in Signale mit rechteckiger Wellenform umgewandelt und von wo aus sie an dem DTMF Detektor, Codekonverter und einen Haltekreis 7 angelegt werden.

Der DTMF Detektor, Codekonvertor und Haltekreis 7 sind von üblicher Konstruktion; sie dienen z.B. der Messung der Zeit, die zwischen den Nulldurchgängen von ankommenden Signalen vergeht, und der Mittelwertbildung der Zeit zwischen den Nulldurchgängen, um die Gleichmäßigkeit der Frequenz der Eingangssignale zu bestimmen. Wenn eine akzeptable DTMF Tonfrequenz einmal bestimmt ist, dann wird ein der Frequenz des Eingangssignals entsprechendes Digitalcodesignal erzeugt, z.B. durch Abrufen eines in einem Speicher gespeicherten Codes. Das Digitalcodesignal wird über einen Haltekreis parallel an ein Schieberegister 8 angelegt, wo es gespeichert wird. Der Ausgang des Schieberegisters 8 ist mit einem Ausgangsanschluß 9 verbunden.

Nach der Feststellung eines gültigen DTMF Tones, welcher sich von einem Überwachungston oder von sonstigen Tönen unterscheidet, durch den Detektor 7, wird an den Steuerkreis 10 ein Aktivierungssignal angelegt. Der Steuerkreis erzeugt für die Dauer des Aktivierungssignals an einen EST-Anschluß 11 einen Ausgangs-Impuls, wodurch ein Impuls angelegt wird, der äquivalent zu der Hüllkurve des DTMF Signals ist. Da dieses Signal über den Zeitraum einer jeden DTMF-Impulsfolge anliegt, stellt das Signal an dem EST-Anschluß 11 das "DTMF anwesend" anzeigende Signal dar.

Das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 6, der mit dem Filter für niedere Frequenzen verbunden ist, wird an einen Integrator 12 angelegt, wo die Energie der Rechteckwellen integriert wird. Der Zweck der Verbindung des Integrators mit dem Schmitt-Trigger, der sich an dem Ausgang des Filters für niedere Frequenzen befindet, besteht darin, daß erwartet wird, daß der Überwachungston (ebenso wie Stimmsignale, etc.) in den Bereich des Bandpasses für niedere Frequenzen fällt. Alternativ könnte der Integrator auch an den Ausgang des automatischen Verstärkerkreises 4, gefolgt von einer geeigneten Umsetzung in Rechteckwellen, angeschlossen werden.

Der Integrator liefert als Ausgangssignal mit einem Logik-Hoch-Pegel, wenn die integrierte Energie erst einmal auf einen Pegel angestiegen ist, der oberhalb einer vorherbestimmten Schwelle liegt. Eine typische Schwelle wird beim Überwachungston nach Integration von 20 Millisekunden erreicht. Es ist wünschenswert, eine minimale Schwelle zu haben, die jedoch groß genug sein muß, daß der Ausgang des Integrators nicht durch niederfrequente Impulse zum Kippen veranlaßt wird, sowie es durch den Empfang von DTMF Signalen niederer Frequenz oder durch tiefe Frequenzen der Stimme oder Musik sein könnte. Wenn die Schwelle einmal überschritten ist, dann geht der Ausgang des Integrators auf ein Logik-Hoch-Pegel und wechselt nur auf einen Logik-Tief-Pegel nach dem Verschwinden des Überwachungstones und dem Absacken des in dem Integrator gespeicherten Pegels auf einen Wert unterhalb der Schwelle. Dies wird erreicht durch das Anlegen des integrierten Signales an den Schmitt-Trigger 13.

Der Ausgangs des Schmitt-Triggers 13 wird an das Schieberegister 8 angelegt, welches wiederum mit dem Ausgangsanschluß 9 verbunden ist.

Ein Bestätigungsanschluß ACK 14 ist mit dem Schiebekontrolleingang des Schieberegisters 8 und mit dem Steuerkreis 10 verbunden.

Wie vorher beschrieben, legt der Steuerkreis 10 ein Hüllkurvensignal an den EST-Anschluß 11. Ein externer Mikroprozessor, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, kann den Anschluß 11 überwachen und das daran erfolgende Erscheinen des Signals feststellen, welches in der in Fig. 2 Zeile B dargestellte Form geschieht. Nach einer Überwachungszeit (GT), in der sichergestellt wird, daß das "DTMF vorhanden" anzeigende Signal, wie in Zeile B dargestellt, gültig ist, wird eine Sequenz von Impulsen (z.B. vier Impulse) an den ACK-Anschluß 14, wie in Fig. 2 Zeile C dargestellt, angelegt.

Durch die Impulse, die an den Schiebeeingang des Schieberegisters 8 angelegt sind, werden die im Schieberegister 8 gespeicherten Digitalcodesignale, wie in Fig. 2 Zeile D durch schraffierte Impulse dargestellt, seriell an den Ausgangsanschluß 9 angelegt.

Wenn der Überwachungston erscheint und vom Integrator 12 integriert wurde, wird das der Hülle äquivalente Signal (Logik-Hoch) vom Schmitt-Trigger 13 über das Schieberegister 8 an den Ausgangsanschluß 9 angelegt und erscheint, wie in Fig. 2 Zeile D dargestellt, während des Intervalls des Überwachungston-Impulses als Leer-Impuls. Ein externer Mikroprozessor, der den EST-Anschluß 11 und den Ausgangsanschluß 9 überwacht, nimmt zwar die dem Überwachungston entsprechenden Impulse aber nicht das "DTMF vorhanden" anzeigende Signal am EST-Anschluß 11 wahr. Der Mikroprozessor kann dann entscheiden, daß der in Abwesenheit eines Impulses am EST-Anschluß 11 am Ausgangsanschluß 9 erscheinende Impuls ein "Überwachungssignal vorhanden" anzeigendes Signal und kein dem DTMF Signal entsprechender Code ist. Wenn umgekehrt am Anschluß 11 ein Impuls erscheint, kann der externe Mikroprozessor logisch ableiten, daß das am Ausgangsanschluß 9 erscheinende Signal ein serieller Digitalcode ist, welcher den empfangenen Ton als speziellen DTMF Ton kennzeichnet.

Desweiteren kann eine digitale Sicherungsschaltung zur Intervallzeitsteuerung zwischen den Steuerkreis 10 und den EST-Anschluß 11 angeschlossen werden, um so die Erzeugung eines Impulses daran bis zu einer vorbestimmten Zeitdauer zu verzögern, welche nach Anfallen des DTMF Signals vergeht, um einen Start durch Empfangen falscher Signale am Eingangsanschluß 1 zu vermeiden.

Mit der Bereitstellung eines Ein-Pin-Oszillators (ein Eingangsanschluß bezüglich Masse), welcher der vorliegenden Schaltung einen Takt liefert, und mit einem unsymmetrischen Eingang kann die vorliegende Schaltung alle Funktionen des Empfangs eines Eingangssignals und der Anzeige, welche höher- und niederfrequente DTMF Signale empfangen wurden und der Anzeige, daß der Überwachungston vorhanden ist, in einem integrierten Baustein mit nur fünf Anschlüssen zuzüglich Spannungsversorgungsanschlüssen liefern. Dies stellt eine erhebliche Reduzierung an Schaltkreiskomplexität und Kosten dar, was eine breite Verwendung in preiswerten Haushaltsgeräten zuläßt, welche über das Telefonnetz ferngesteuert werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Tondetektor mit einer
    1. a) Vorrichtung zur Erfassung von an einen Eingangsanschluß angelegten DTMF Signalen und zur Erzeugung eines "DTMF vorhanden" anzeigenden Signals,
    2. b) Vorrichtung zur Erfassung des Vorhandenseins der an dem Eingangsanschluß anliegenden Überwachungssignale und zur Erzeugung eines "Überwachungssignal vorhanden" anzeigenden Signals,
    3. c) Vorrichtung zur Umwandlung von Wählsignalen in Digitalwertsignale,
    4. d) Vorrichtung zum Anlegen der Digitalwertsignale und der überwachungsanzeigenden Signale seriell an einen Ausgangsanschluß und
    5. e) Vorrichtung zum Anlegen des "DTMF vorhanden" anzeigenden Signals an einen "DTMF vorhanden" Anschluß, wobei das Vorhandensein des "DTMF vorhanden" anzeigenden Signals überwacht werden kann und dadurch angezeigt wird, ob das am Ausgangsanschluß vorhandene Signal ein Digitalwertsignal oder ein Überwachungston vorhanden" anzeigendes Signal ist.
  2. 2. Tondetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das "Überwachungssignal vorhanden" anzeigende Signal ein Signal mit einem konstanten Logik-Hoch- Pegel ist.
  3. 3. Tondetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude des an dem Eingangsanschluß erscheinenden Signals und eine Vorrichtung zur Integration der Energie des Signals und zum Erzeugen des "Überwachungston vorhanden" anzeigenden Signals vorgesehen ist, wenn die integrierte Energie oberhalb der vorherbestimmten Schwelle liegt.
  4. 4. Tondetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das "DTMF vorhanden" anzeigende Signal eine im wesentlichen der Hüllkurve des DTMF Signals entsprechende Form aufweist.
  5. 5. Tondetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schieberegister zur Speicherung der Digitalwertsignale und eine Vorrichtung vorgesehen sind, mit welcher das Hinausschieben der gespeicherten Digitalwertsignale an den Ausgangsanschluß ermöglicht wird, nachdem Schiebeimpulse durch eine externe Quelle empfangen worden sind.
  6. 6. Tondetektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Speicherung der Digitalwertsignale ein Schieberegister zur Speicherung des Digitalwertsignals und eine Vorrichtung aufweisen, mit welcher das Hinausschieben der gespeicherten Digitalwertsignale an den Ausganganschluß ermöglicht wird, nachdem Schiebeimpulssignale durch eine externe Quelle das Schieben empfangen worden sind.
  7. 7. Tondetektor mit
    1. a) einem Eingangsanschluß zum Emfangen von Multi- Frequenzen DTMF-Wahltönen und Überwachungstönen,
    2. b) einer automatischen Verstärkungssteuerung, zum Empfang dieser Töne und zur Steuerung ihrer Amplitude auf eine nahezu konstante Amplitude,
    3. c) einer Vorrichtung zur Umwandlung dieser Töne in Rechteckwellen,
    4. d) einer Vorrichtung zum Nachweis der den DTMF-Wählton verkörpernder Rechteckwellen und zu ihrer Umwandlung in Digitalcodesignale,
    5. e) einem Schieberegister zum Empfang und zur Speicherung des Digitalcodesignals, welches einen Schiebesteuerungsanschluß besitzt,
    6. f) einer Vorrichtung zum Erzeugen von Hüllkurven- Signalen aus den nach der Erfassung der DTMF-Wählton verkörpernder Rechteckwellen und zum Anlegen der Hüllkurvensignale an den "DTMF vorhanden" anzeigenden Anschluß,
    7. g) einer Vorrichtung zur Integration der Rechteckwellen und zum Anlegen eines "Überwachungston vorhanden" anzeigenden Signals an den Ausgangsanschluß und
    8. h) einer Vorrichtung zum Empfang des Schiebeausgangsanschlusses des Schieberegisters zum Anlegen des Digitalcodesignals in Antwort auf den Ausgangsanschluß, wobei die Anwesenheit des Hüllenkurvensignals an dem "DTMF vorhanden" anzeigenden Anschluß überwacht werden kann und dadurch angezeigt wird, ob das am Ausgangsanschluß gegenwärtige Signal ein Digitalcodesignal oder ein "Überwachungston vorhanden" anzeigendes Signal ist.






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