專利名稱：一種gsm體制無線公用電話機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳統電話機的改進，特別是指一種直接應用移動電話機功能模塊的GSM制式帶SIM卡的無線電話機，該話機可廣泛用于公共電話服務。
背景技術：
隨著通信技術的飛速發展，固定電話機和移動電話機(手機)的普及率日益提高，電話無論是產品功能還是外觀款式等均已成熟和完善。但現有固定電話與手機的固有缺陷也日益明顯，主要是固定電話基本上無移動功能，雖然子母機的出現在一定范圍內解決了問題，但稍微“越界”即告失靈；手機雖然攜帶方便，但其輻射對人體的危害卻始終是人們關注而一起未能解決的難題。由此，能否在一定程度上將兩者結合起來呢？中國ZL200420034890.X號專利《可在一定場所代替手機的固定電話機》提出了一種設想，將手機放大成常規固定電話座機的形式，同時在該座機形“手機”內設置兩條SIM卡通道，該設計方案僅從減少人體輻射角度出發，且設置雙通道有名無實，實用價值小。對于公共收費電話，目前基本上仍采用計費器與電話機串聯組合的形式，在通話完畢后須從計費器上讀取話費額，既造成經營者的成本增加又占用了較大的經營空間，且對使用者也多有不便。雖現已出現了自動顯示話費的固定電話機，但對移動電話而言仍屬一片空白。
實用新型內容本實用新型需解決的問題是提供給用戶更多的選擇方案，使座機形“手機”更具實用性，特別是實現通話與計時及計費同步，既便于使用者根據具體情況掌控也便于作為公用電話使用。
根據上述需解決的問題設計了一種GSM體制無線公用電話機，作為終端該電話機的造型為傳統座式電話機，電路部分包括中央處理單元，中央處理單元分別與包含人機界面單元和常規電話電聲單元在內的常規電話組合、與基站實現信號聯系的無線空中接口單元聯接并實施與各單元信息的交流和控制，各單元執行中央處理單元的指令和控制，中央處理單元還與SIM卡座電路、計時計費單元以及用于費率存儲的外部存儲器聯通；這時，作為整個終端和中央處理控制核心部分的中央中央單元采用了SIM100-E模塊，該模塊與常規電話組合中的人機界面、免提功能及其控制單元、叉簧及其動作檢測電路聯接；而用于支持SIM卡中的各類信息與中央處理單元的信息交換和處理并作為SIM100-E核心電路模塊實現機-卡分離支持部件的SIM卡座通過中央處理單元與無線空中接口單元聯通。其中，常規電話組合中的人機界面單元包括專用鍵盤及其檢測電路、用于操作信息和通話費用顯示的LCD及其驅動電路、電話機狀態指示電路、話筒操作及免提電話操作自動控制信號反饋電路。
實施時，中央處理單元、常規電話組合、無線空中接口單元、計時及計費單元組成射頻模組并裝配在一塊PCB板上，該PCB板通過通用插口插在常規插座上。其中，SIM卡座電路通過SIM-VDO、SIM-RST、SIM-CLK、SIM-I/O接口與插座電聯接；叉簧電路通過VEXT及NOOKOFF接口與插座電路聯接，叉簧電路也是計時及計費單元的開關電路；鍵盤電路通過KEYPADC0～4及KEYPADR0～4接口與插座電路聯接；手柄電路通過MIC1P、MIC1N及SPK1P、SPK1N接口與插座電路聯接；手柄免提電路通過MIC2P、MIC2N及SPK2P、SPK2N還有LS-CON接口與插座電路聯接；顯示器驅動電路通過SPI-CS、SPI-D/C、SPI-DATA接口與插座電路聯接。
本實用新型設計簡潔明快，實施過程簡單易行，經將現有技術有機地重組使之實現了新的功能——通過叉簧的開關作用、配以SIM 100-E模塊及外部存儲器中隨時從網絡中下載的電話費率，在實現了計時計費的同時，使GSM體制下的無線蜂窩移動電話作為無線公用電話成為可能。
附圖1是本實用新型在實用中的聯接示意圖；附圖2是本實用新型的電路邏輯設計示意框圖；附圖3是附圖2的進一步具體化的框圖；附圖4是本實用新型電話部分的電路原理框圖；附圖5是本實用新型中插座電路的電路原理示意圖；附圖6是本實用新型中SIM卡座電路原理示意圖；附圖7是本實用新型叉簧電路原理示意圖。
具體實施方式
本實用新型的主旨是使座機化的移動電話機在利用其便于移動的功能時更具有實用性，如計時及計費功能，否則僅僅將造型座機化無疑于畫蛇添足。其實質就是提出一種利用GSM體制的無線蜂窩移動通信系統平臺上的移動通信核心部件及其相關的技術結合特定的常規的和基于電信固網的電話終端技術所組合而成的無線公用電話機，體現在(1)利用SIMCOM品牌、支持作為GSM移動通信系統終端的核心模塊SIM100-E作為本實用新型的核心功能單元即中央處理單元，輔之配套的固定電話電路和人機界面支持電路，從而形成可通過GSM移動通信系統平臺發起呼叫或作為被叫的固定無線電話機。
(2)在本實用新型之固定無線電話機的基礎上所采用的核心模塊SIM100-E在專屬程序的控制下，不僅支持本實用新型所對應的固定無線電話機與常規電信固網電話機之人機界面結合起來，將移動電話機的通話記錄簿及其操作管理、電話號碼簿及其操作管理等商務功能與固定電話機特定的人機界面結合起來，而且支持對通話時間的計量并利用SIM100-E所配置之數據庫中的費率完成針對不同呼叫目標所發生的費用。
(3)本實用新型所采用的SIM100-E在專屬軟件的控制下，配合人機界面中的功能按鍵，可通過數字信道從配置有相應應用程序的計算機上經由串行接口下載費率(即，配置有相應應用程序的計算機可以在線的方式通過計算機互聯網從專設的費率管理中心下載指定的費率)。
(4)本實用新型之人機界面包括專門配套的鍵盤及其檢測電路、操作信息和通話費用顯示之LCD及其驅動電路、電話機狀態指示電路、話筒操作及免提等電話操作自動控制信號反饋電路。
(5)電話機中的SIM100-E模塊作為中央處理單元主要針對兩個方面進行控制其一，實時檢測與獲取人機界面的輸入組合所產生的特定信息，經過處理分析，由中央主控處理器中預先編制的程序按照人機界面指定的操作動作控制相應的執行部件實現相應的操作，包括控制無線空中接口模塊實現對GSM無線移動通信系統的連接，實現主叫和被叫以及鍵盤所對應的各項操作。
其二，實時檢測電話機叉簧動作或免提按鍵狀態及相應線路中的信號狀態，在分析判斷的基礎上確定電話機是否進入通話狀態，并在進入通話狀態后及時啟動SIM100-E模塊中專屬的計時器。
和計時器的啟動機理相同，其停止計時的控制也來源于SIM100-E核心模塊在專屬程序的控制下對叉簧、免提按鍵開關及通話信道上的信號狀態之檢測的分析判斷基礎之上。
通話費用的計算是在本實用新型專屬的軟件控制下由中央處理單元SIM100-E完成的，同時在該處理器的控制下實時地通過LCD及其驅動電路給予顯示。
(6)在人機界面的輸出組合方面，中央處理單元還在專門的程序控制下處理人機界面輸入信息的同時，除了通過LCD顯示反饋輸入操作的內容供用戶確認操作的正確性外，還在專門的程序控制下將用戶操作動作目標信息內容通過LCD顯示給用戶，以利于用戶的下一步操作。
下面借助附圖對本實用新型作進一步詳述。
本實用新型所述的無線GSM電話機可廣泛應用于公用電話，即實質上是具有計時計費功能的一種無線“公用”電話，它主要包含兩個部分內容其一，以座機的形式實現GSM手機常規功能的電話機。
(1)將諸多的手機功能以座機的更加靈活的鍵盤布局形式給予實現，并在此基礎上添加一些更人性化的功能。
(2)主要功能部件直接采用手機的功能模塊，以保障可靠和穩定。
因此，可以將具有上述特色的電話稱為GSM固定無線電話機。
其二，在上述GSM固定無線電話機之基礎上增加計時計費功能，從而實現本實用新型的主要意圖——無線公用電話。無線公用電話也就是人們可利用這種電話對外經營，每打一次就會根據時間長短和已經設置在電話內部按不同地區而設置的費率而自動計算出實際通話費用。
下面詳述無線公用電話的六個部分組成部分，見圖2。
(1)無線空中接口單元——是指GSM移動通信系統的無線空中接口。在無線公話終端上，采用一種市售的標準模塊構成接口的無線連接所需要的硬件部分。從基本功能看，無線空中接口模塊本身就是一部沒有配置鍵盤的GSM無線移動電話的核心功能部分。其類似于有線電話線纜及其兩端的接口部分，只是信道不是有線介質，而是無線空中信道，信號方式也不是有線介質下的電壓和電流，而是空中電磁波。
(2)常規電話電聲單元——無線空中接口單元所起的作用僅僅是電話終端與GSM移動通信系統之間形成可通訊的信道作用，其本質為信道設備。信道設備所起的作用在于將符合標準電話電聲信號形態轉換成可在空中傳播的信號形態，或將GSM移動通信系統基站發出的空中無線信號通過信道設備還原為標準的電話電聲信號形態。因此作為電話終端，符合標準的電聲功能部件是必不可少的部分。
電話電聲部分包括受話器、麥克風(或拾音器)等音頻輸入輸出器件及其驅動電路、摘機或掛機狀態檢測、語音呼叫中的振鈴信號檢測及振鈴發生電路、GSM系統端傳送的忙音及撥號回鈴音檢測等各類信號的處理電路，均屬于常規電聲功能電路部分。
(3)人機界面單元——是指包括鍵盤、液晶顯示器及其驅動電路、電源及終端狀態指示燈等功能單元的集散組合。
(4)計時計費單元——在無線公用電話中，計費功能的實現是建立在計時功能基礎之上的。當電話被接通后，電話的計時器處于啟動狀態。當電話被掛斷后，計時器被關閉。一通一斷之間所累計的時間構成了通話費用計算的基礎之一。
計費功能的另一個基礎是費率。費率是指單位時間所對應的金額(目前電信計費的單位時間包括每分鐘或每六秒)。費率的具體數值是和撥打電話所呼叫的目的方相聯系的。例如，撥打北京需要加撥長途區號“010”，撥打廣州需要加撥區號“020”。當加撥不同區號時，所對應的費率是不相同的(從惠州打到北京的長途電話要比相同時間段打到廣州的長途電話貴許多)。當撥打不同的長途區號，本次計費的費率便相應地確定下來。用費率乘上通話過程所耗費的時間，便是本次通話的費用。
對電信運營商來說，費率通常是可調整的。這樣一來，作為無線公用電話，就必須有個調整費率數據的接口來將新的費率數據輸入到無線公用電話中，以符合法定計費規定。為此，本實用新型采用的是通過電腦的串行數據接口來對電話終端進行寫入。電腦終端可通過網絡(Inernet)和電信運營商(指移動通信運營商)聯網，以及時下載調整后的費率，然后通過串行口將新的費率寫入到本實用新型無線公用電話中。
(5)中央處理功能單元——中央處理單元的任務包括三個大的方面其一，按照規定的協議規程對無線空中接口進行控制管理；其二，按照既定協議規程對SIM卡及其接口信息進行控制與管理；其三，對電聲信息(例如振鈴信號、忙音等)檢測進行控制管理；其四，對人機界面的操作動作進行處理并按照協議規程執行相應的軟件，實現相關功能；其五，根據費率和通話時長而計算費用。
(6)電源單元——負責為上述五個方面的功能單元提供功率。
圖3、圖4給示了各功能單元間的聯接關系示意。圖中顯示，無線公用電話中的電話部分和計費部分共用同一嵌入式計算機資源；在軟件方面，話費顯示電話機采用嵌入式軟件和相應的定時器資源完成計時及根據目標號碼所對應的區域費率等參數完成通話費用的計算并給予實時顯示。
下面敘述一下具體使用過程的工作原理和有關協議進程。
1.作為主叫發起呼出。
(1)當本電話機作為主叫而呼出時，用戶首先利用電話機鍵盤輸入要呼叫的目標電話號碼，然后按“確認”鍵發送被叫信息(其中包含有主叫信息供對方實現來電顯示功能)。這種撥號方式稱為“預設撥號”。用戶也可以先按“免提”鍵，待聽到電話機發出撥號音后再通過電話機鍵盤輸入被叫的電話號碼。這種撥號方式稱為“在線撥號”。
(2)鍵盤按鍵信息由中央處理器(嵌入式單片機即MCU)判斷所撥號碼，然后由中央處理器配合雙頻多音撥號網路撥出號碼即DTMF信號。(3)撥出的號碼信息通過電話的數據口輸入到本電話機的GSM無線空中接口模塊，由模塊將基帶數據(即低頻的信號)轉換為數字編碼(目的在于減少無線傳輸時間和提高抗干擾能力)，然后轉換為可作為無線電磁波發射的射頻信號供GSM蜂窩移動通信系統的基站接收。
(4)呼叫信息通過無線空中接口與GSM蜂窩移動通信系統的基站實現相互連接與通信，在基站對本電話機進行用戶鑒權后將呼叫信息傳輸給GSM蜂窩移動通信系統中心(本地網中心，下同)。
(5)如果被叫終端為本系統終端，則由GSM蜂窩移動通信系統中心查詢數據庫，以確定被叫終端目前所在的位置，然后通過軟交換方式呼叫被叫終端并在被叫應答后完成主叫與被叫之間的接續，傳輸主叫信息(用戶號碼)供被叫終端顯示。
(6)如果被叫終端為非本系統終端，則由GSM蜂窩移動通信系統中心直接根據被叫號碼前面的局號(例如139、138、261、357等等)或長途區號(例如0752、010等)直接將呼叫信息轉發到目標局，由目標局提取相應的信息并處理，然后呼叫被叫終端及完成接續。
2.作為被叫接受呼入(1)當本終端收到通過GSM蜂窩移動通信系統的基站轉發的呼入信息時，首先由中央處理器對信息內容進行判斷甄別，確認屬于來電呼叫，然后發出“振鈴”控制信號及振鈴所需的交流驅動信號。
(2)振鈴電路在中央處理器的控制下被開啟并在振鈴交流信號的驅動下使蜂鳴器或揚聲器發出一定規律的聲音。
(3)當用戶聽到聲音并決定接聽來電時，按下“接聽”或“OK”鍵時，中央處理器接受按鍵信息并判斷為“OK”鍵后，通過GSM蜂窩移動通信系統基站向GSM蜂窩移動通信系統中心發送“應答”信息。“應答”信息在本電話機內部的信號處理過程與上述作為主叫時發送撥號信息時一致。
(4)GSM蜂窩移動通信系統中心收到應答信息后即可完成主叫與被叫之間的接續。
3.通話狀態概要(1)本電話機作為主叫或作為被叫并完成接續后即進入與對方之間的通話狀態。
(2)通話狀態下，從本地的話音接收并發送給對方，到接收對方的話音信號經還原處理后發送給本地的聽者，不經過中央處理器，而是由獨立的電話電聲電路獨立完成，但始終處于中央處理器的監控下。
(3)一旦通話結束，中央處理器檢測到相應的標志信號后，立刻進入相應的結束處理過程并重新讓電話機進入初始的待機狀態。
圖5、6、7給示了本實用新型中起中轉作用的插座電路和起總控開關作用SIM卡座電路原理示意圖。
在具體的電路設計及裝配時，從節約空間和簡化電路的角度出發，將主要電路如核心電路模塊(含中央處理單元)、常規電話組合、信號連接裝置(含無線空中接口單元)、外部存儲器(含信息管理數據庫單元)組成射頻模組并裝配在一塊PCB板上，然后將該PCB板插在常規PCB板插座上，由此主板及電話機內容簡潔流暢。再將起工作開關作用的SIM卡座電路通過SIM-VDO、SIM-RST、SIM-CLK、SIM-I/O接口與插座電聯接；將叉簧電路通過VEXT及NOOKOFF接口與插座電路聯接；屬于人機界面單元的鍵盤電路通過KEYPADC0～4及KEYPADR0～4接口與插座電路聯接；手柄電路通過MIC1P、MIC1N及SPK1P、SPK1N接口與插座電路聯接；手柄免提電路通過MIC2P、MIC2N及SPK2P、SPK2N還有LS-CON接口與插座電路聯接；顯示器驅動電路通過SPI-CS、SPI-D/C、SPI-DATA接口與插座電路聯接。至此，整個商務電話機的電路裝配得以完成，電話機在經過整機測試后即可包裝出廠。
權利要求1.一種GSM體制無線公用電話機，作為終端該電話機的造型為傳統座式電話機，電路部分包括中央處理單元，中央處理單元分別與包含人機界面單元和常規電話電聲單元在內的常規電話組合、與基站實現信號聯系的無線空中接口單元聯接并實施與各單元信息的交流和控制，各單元執行中央處理單元的指令和控制，其特征是中央處理單元還與SIM卡座電路、計時計費單元以及用于費率存儲的外部存儲器聯通；其中，作為整個終端和中央處理控制核心部分的中央中央單元采用了SIM100-E模塊，該模塊與常規電話組合中的人機界面、免提功能及其控制單元、叉簧及其動作檢測電路聯接；用于支持SIM卡中的各類信息與中央處理單元的信息交換和處理并作為SIM100-E核心電路模塊實現機-卡分離支持部件的SIM卡座通過中央處理單元與無線空中接口單元聯通。
2.根據權利要求1所述的GSM體制無線公用電話機，其特征是所述的常規電話組合中的人機界面單元包括專用鍵盤及其檢測電路、用于操作信息和通話費用顯示的LCD及其驅動電路、電話機狀態指示電路、話筒操作及免提電話操作自動控制信號反饋電路。
3.根據權利要求2所述的GSM體制無線公用電話機，其特征是所述的中央處理單元、常規電話組合、無線空中接口單元、計時及計費單元組成射頻模組并裝配在一塊PCB板上，該PCB板通過通用插口插在常規插座上。
4.根據權利要求3所述的GSM體制無線公用電話機，其特征是SIM卡座電路通過SIM-VDO、SIM-RST、SIM-CLK、SIM-I/O接口與插座電聯接。
5.根據權利要求3所述的GSM體制無線公用電話機，其特征是叉簧電路通過VEXT及NOOKOFF接口與插座電路聯接，叉簧電路是計時及計費單元的開關電路。
6.根據權利要求3所述的GSM體制無線公用電話機，其特征是鍵盤電路通過KEYPADC0～4及KEYPADR0～4接口與插座電路聯接；手柄電路通過MIC1P、MIC1N及SPK1P、SPK1N接口與插座電路聯接；手柄免提電路通過MIC2P、MIC2N及SPK2P、SPK2N還有LS-CON接口與插座電路聯接；顯示器驅動電路通過SPI-CS、SPI-D/C、SPI-DATA接口與插座電路聯接。
專利摘要一種造型為傳統座式電話機的GSM體制無線公用電話機，電路部分包括中央處理單元及受控于中央處理單元的包含人機界面單元和常規電話電聲單元在內的常規電話組合、無線空中接口單元、SIM卡座電路、計時計費單元以及用于費率存儲的外部存儲器聯通。中央處理單元采用了SIM100－E模塊，該模塊與外部存儲器和起開關作用的叉簧電路、SIM卡及其電路等配合，在利用手機的無線通信模塊配置、通過GSM蜂窩移動通信系統提供的空中信道及其系統基站通話的同時即時計時及計費，使GSM體制下的無線蜂窩移動電話作為無線公用電話成為可能。
文檔編號H04M1/00GK2882136SQ200520120859
公開日2007年3月21日 申請日期2005年12月15日 優先權日2005年12月15日
發明者蒲德渠, 蔣宗斌, 王桂鈞, 黃偉軍, 孔慶佐 申請人:德賽電子(惠州)有限公司