diseño e implementación de una centralita telefónica...

UNIVERSIDAD DE SEVILLA

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS

INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN

PROYECTO FIN DE CARRERA

Diseño e implementación de una centralita telefónica analógica

Departamento de Ingeniería Electrónica

Autor: Rodrigo Gozalo Díaz Director: Jonathan Tombs

Julio 2005

A mis padres

Agradecer a mi tutor

Jonathan Tombs por el enorme apoyo que me ha ofrecido para la elaboración de este proyecto.

Diseño e implementación de una centralita telefónica analógica INDICE

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN 1

2. OBJETIVO DEL PROYECTO 4

3. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA LÍNEA

TELEFÓNICA ANALÓGICA

6 3.1 CONCEPTOS GENERALES. 6

3.2 CONDICIONES DE ALIMENTACIÓN DE CONTINUA 7

3.2.1Tensión de alimentación en reposo 7

3.2.2 Corriente de línea en estado de línea tomada 8

3.2.3 Polaridad 9

3.2.4 Condiciones de aparcamiento de línea 9

3.3 CRITERIOS DE ESTADO DE LA LÍNEA 10

3.4 CARACTERÍSTICAS DE TRANSMISIÓN 11

3.4.1 Niveles relativos en el bucle local de usuario 12

3.4.2 Banda de frecuencias 12

3.4.3 Frecuencia de referencia para los niveles de potencia 13

3.4.4 Nivel de ruido 13

3.5 NIVEL MÁXIMO A LA ENTRADA DEL PTR 13

3.6 TONOS DE SEÑALIZACIÓN Y SUPERVISIÓN 14

3.7 TIPOS DE MARCACIÓN 16

______________________________________________________________________ Proyecto Fin de Carrera Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla


3.7.1 Marcación dedática 16

3.7.2 Marcación multifrecuencia 17

3.8 SEÑAL (CORRIENTE) DE LLAMADA ENTRANTE 20

3.9 TONO DE FINALIZACIÓN DE LLAMADA 21

4. DISEÑO DE LA CENTRALITA 23

4.1 MEDIDAS PREVIAS REALIZADAS 23

4.1.1 Medida de tensión de alimentación de la línea 24

4.1.2 Medida de la señalización de llamada entrante 25

4.2 ESQUEMA FUNCIONAL 27

4.2.1 Funcionamiento ante una llamada entrante 28

4.2.2 Proceso de establecimiento de una llamada 30

4.3 ESQUEMA CIRCUITAL 33

4.3.1 Circuito de detección de llamada entrante 38

4.3.2 Circuito de ocupación de la línea telefónica 42

4.3.3 Circuito demodulador de tonos DTMF 45

4.3.4 Circuito reproductor y grabador de voz 51

4.3.4.1 Proceso de grabación 53

4.3.4.2 Proceso de reproducción 57

4.3.4.3 Circuito amplificador 64

4.3.5 Circuito generador de tono de señalización 66

4.3.6 Circuito de alimentación del terminal 73

4.3.7 Circuito de monitorización del estado del terminal 78

4.3.8 Circuito microcontrolador 85



4.3.9 Circuito de conmutación 94

4.4 ESQUEMA GLOBAL DEL PROYECTO 100

5. IMPLEMENTACIÓN DE LA CENTRALITA 103

6. CONCLUSIONES 108

ANEXO I : CÓDIGO FUENTE DEL PROYECTO

ANEXO II: ESQUEMÁTICOS DEL PROYECTO

ANEXO III: PRESUPUESTO ORIENTATIVO

BIBLIOGRAFÍA


Diseño e implementación de una centralita telefónica analógica 1

1 INTRODUCCIÓN

Actualmente en nuestro entorno cotidiano: familia, colegios, centros de trabajo

etc. Se hace imprescindible un buen sistema de telecomunicaciones, tanto a nivel

telefónico a través de la RTB (Red Telefónica Básica), como al nivel de red de datos

(Internet, fax), y cada vez más la telefonía móvil.

Pero el sin duda mas necesario y casi imprescindible es el acceso a la RTB, que

en el sistema mas elemental, consiste en un terminal telefónico conectado a una línea de

la Red Telefónica Conmutada (RTC) que a través de las distintas centrales telefónicas

de conmutación nos permite comunicarnos con cualquier otro terminal telefónico en

otro lugar del mundo conectado a su vez a la RTC.

Pero a medida que el número de personas de un mismo entorno aumenta la

necesidad de líneas y terminales telefónicos aumenta para cubrir las necesidades de

comunicación en los diversos entornos.

Este aumento provoca un aumento en el gasto considerable y además

únicamente se aprovecha los servicios de un tanto por cierto muy reducido, puesto que

la gran parte del tiempo solo se encuentran cursando llamadas con la RTC porcentaje



muy reducido de las líneas contratadas, además de que parte de ellas únicamente se

realizan entre usuarios del mismo ámbito local.

Por tanto, se puede calcular, que el porcentaje de tiempo en el que

simultáneamente se utilizan varias líneas contratadas es muy pequeño, provocando un

claro caso de ineficiencia y con ello un gasto innecesario.

El sistema actual de comunicación telefónica en el que se encuentra algunos de

los despachos de los profesores de la Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla consiste

en líneas de extensiones de la red Ibercom (MD-110) de la Universidad de Sevilla. Este

es el caso de los ubicados en el Departamento de Ingeniería Electrónica, como ejemplo.

Pero esta situación posee la particularidad de que, con el fin de disminuir costes,

a una única extensión Ibercom están conectados los terminales telefónicos de varios

profesores, localizados en cada uno en despachos diferentes. Por lo que a continuación,

estudiaremos los inconvenientes, molestias y pérdidas de tiempo causadas por dicha

situación:

a) Recepción de un llamada externa

Cuando se recibe una llamada en una extensión compartida por varios profesores

(como ejemplo 3 despachos compartidos) suena simultáneamente los tres terminales

telefónicos y es imposible saber sin descolgar a que profesor iba específicamente

destinada la llamada.

Por tanto el profesor que descuelga tiene únicamente un 33% de posibilidades de

que la llamada sea dirigida hacia él.

En el caso que la llamada entrante no sea dirigida hacia su persona, lo mas

probable, la única opción que le queda es la de advertir de forma auditiva al profesor



destino de la llamada sin conocer en un principio si, en ese preciso instante, se

encuentra en su despacho, infructuándose entonces la llamada.

b) Establecimiento de un llamada

Cuando un profesor desea realizar una llamada telefónica debe inicialmente

descolgar el terminal y escuchar en la línea previamente si la extensión se encuentra

disponible en ese momento.

Por tanto existe bastante riesgo de que otro profesor este utilizando o a su vez

valla a utilizar también el teléfono, con lo que se violaría una ley ó norma fundamental

de las comunicaciones “la privacidad de las mismas”.

Estos inconvenientes mencionados son los que han fomentado el desarrollo de

este proyecto, con el fin de obtener una solución para todos ellos mediante una

aplicación que económicamente sea viable.



2 OBJETIVOS DEL PROYECTO

Con este proyecto se pretende conseguir, como su título bien indica, “Diseñar e

implementar una centralita telefónica analógica” que permita mejorar el acceso a la

Red Telefónica Básica de los miembros del Departamento de Ingeniería Electrónica de

la universidad de Sevilla.

Como ha sido indicado en la introducción, su objetivo fundamental es poder

solucionar todos los inconvenientes provocados por la situación actual de la instalación

telefónica instalada en el departamento.

Las características principales que debe cumplir el diseño a realizar, deben ser

las siguientes:

• Debe permitir la ejecución de llamadas por parte de los usuarios hacia el

exterior, sin que por ello estos últimos deban realizar ningún proceso

diferente al realizado normalmente.



• Tiene que reaccionar ante una comunicación externa de forma

automática, intercomunicándose con ella y conmutando esta hacia la

extensión destino elegida por el usuario llamante.

• Una obligación muy importante es la de que debe preservar la privacidad

en las comunicaciones establecidas, es decir, no debe permitir que ningún

usuario sea capaz de escuchar ninguna conversación que él no realice.

• Se tiene que poder programar de forma sencilla, para así conseguir

personalizar el diseño según sean sus usuarios.

• Debe cumplir con la normativa existente para elementos conectados a la

Red Telefónica Básica.

• Igualmente es imperativo que sea compatible con cualquier equipo

telefónico terminal, para poder aplicar su diseño en cualquier ámbito.

• Es necesario que el sistema este protegido contra posibles sobretensiones

en la línea telefónica, es decir se debe aislar los elementos de la centralita

de la línea exterior como método de protección.

• Tiene que ser un diseño lo mas simple posible, capaz de implementarse

como un elemento independiente para así lograr efectuar su ubicación

fácilmente.

• Su implementación debe ser económicamente viable.

Al final de este documento se comprobará si todos los requerimientos aquí

expuestos son cumplidos por el proyecto desarrollado.



3 CARACTERÍSTICAS DE LA LÍNEA

TELEFÓNICA ANALÓGICA

A continuación se expondrá el funcionamiento y los parámetros técnicos de la

Red Telefónica Pública con Conmutación de Telefónica de España S.A.U.

correspondientes a la interfaz de línea analógica básica se usuario, para la provisión de

servicios en banda vocal, en el punto de Terminación de Red; sobre el cual se ha

adecuado toda la realización del proyecto.

A su vez, este funcionamiento se fundamenta tanto en las normativas impuestas

por la ETSI como en las recomendaciones realizadas por la ITU-T, incluidas en la

bibliografía final de este documento.

3.1 CONCEPTOS GENERALES

Los parámetros detallados en esta especificación son aplicables en el Punto de

Terminación de Red, en los terminales o hilos a y b.



Los dos hilos de la línea local de usuario (analógica) de la red se presentan en el

PTR mediante dos elementos de conexión, destinados para la prolongación de la línea

hacia la Red interior de usuario.

El máximo número de terminales soportados en el Punto de Terminación de Red

es función del factor de carga de cada uno de ellos, calculado según se indica en el

documento EG 201 120 del ETSI

3.2 CONDICIONES DE ALIMENTACIÓN DE

CONTINUA

La alimentación de corriente continua desde la red consiste en un generador de

tensión o de corriente que, a trabes de una determinada impedancia y de un par

simétrico de hilos de cobre, o disposición equivalente, se aplica transversalmente entre

los dos terminales de la línea en el PTR (punto de terminación de red).

Las condiciones de alimentación de usuario pueden ofrecerse mediante dos

sistemas: con puente convencional de baja resistencia ó con limitación de corriente.

3.2.1 Tensión de alimentación en reposo

La tensión de alimentación con la línea en estado de reposo (es decir con los

teléfonos colgados) entre terminales de la línea en el PTR se caracteriza como un valor

nominal de 48 V c.c. Estando estos en circuito abierto (tensión del generador

equivalente thevenin), las fluctuaciones del valor real de esta tensión estarán

comprendidas en el margen de 42 a 57 voltios.



El máximo consumo de corriente permitido extraer del Punto de Terminación de

Red en estado de reposo, es de 1mA. Valores superiores al indicado, no garantizan el

correcto funcionamiento del equipo o equipos conectados en un mismo PTR.

3.2.2 Corriente de línea en estado de línea tomada

En este apartado existen dos posibilidades según sean las condiciones de

alimentación.

Si el método de alimentación es mediante puente convencional de baja

resistencia, no se imponen limitaciones al consumo de corriente y por tanto la corriente

de bucle será la resultante de aplicar la ley de Ohm. Teniendo en cuenta que el valor de

la resistencia está determinado por las resistencias correspondientes al puente de

alimentación de la red, por la resistencia del bucle local del usuario, y por la propia

resistencia del Equipo Terminal junto con la de la instalación de usuario.

Si por el contrario el método de alimentación es mediante limitación de

corriente, como bien su nombre indica, la corriente continua a trabes del PTR durante el

estado de línea tomada es limitada. La limitación de corriente se realiza en un valor

comprendido entre 36 mA y 49,5 mA dependiendo del tipo y condiciones de cada línea.

En el caso de que el equipo terminal demande una corriente superior al intervalo

antes mencionado de intensidades, solamente recibirán en dicho PTR un valor límite

superior dentro del citado intervalo.

Cuando el equipo terminal conectado al PTR, demande una corriente inferior al

intervalo mencionado, esta coincidirá con la resultante de aplicar la fórmula

correspondiente a la ley de Ohm.



3.2.3 Polaridad

La polaridad que se proporciona entre los dos terminales del Punto de

Terminación de Red no está predeterminada. Considerando la polaridad del estado de

reposo como situación de polaridad “normal”, la siguiente tabla presenta las diversas

situaciones de polaridad, en función de los distintos estados de la llamada.

Llamante (A) Llamado (B)

Reposo Normal Normal

Descuelgue Normal Normal

Marcación Normal Normal

Llamada Normal Invertida

Comunicación Invertida Invertida

(A) cuelga primero Normal Normal

(B) cuelga primero Normal Invertida

Tabla 1: Polaridad en la línea telefónica

Cabe comentar que cuando el usuario llamante cuelga en la fase de

comunicación (línea A cuelga primero) el cambio a polaridad normal, puede ir

acompañado de una apertura de dicho bucle de duración comprendida entre 20 ms y 100

ms.

3.2.4 Condiciones de aparcamiento de línea

La condición de aparcamiento de línea es el estado que la red presenta en el PTR

en cualquiera de las siguientes situaciones:



a) Cuando estando establecida una comunicación, una línea A cambia al estado

de reposo y señalizada por la red dicha circunstancia la línea B durante un periodo

comprendido entre 30 y 60 s por aplicación del tono de congestión, esta última

permanece en estado de línea tomada concluido el mismo.

b) Cuando una línea A permanece en condición de descolgado tras concluir la

temporización de marcación del primer dígito o tiempo interdígito máximo sin

producirse dicha marcación, y aplicar la red durante un periodo comprendido entre 30s

y 60 s el tono de congestión.

c) Cuando estando establecida una comunicación, una línea b cambia al estado

de reposo y finalizado el periodo de reposición diferida de ésta (60 s ± 10 %) y

señalizado a la línea a el tono de congestión por la red durante un periodo de entre 30 s

y 60 s, dicha línea a permanece en estado de línea tomada concluido el mismo.

En condición de aparcamiento de línea, la red aplica una corriente mínima de

supervisión a la con valor superior a 6 mA, suficiente para detectar el cambio del equipo

terminal al estado de reposo cuando este se produzca.

3.3 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 siempre interpreta que se ha

producido cierre del bucle cuando la corriente recibida supera los 15 mA.



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.

A partir de estos parámetros, los estados de toma y liberación de línea están de

terminados por los siguientes criterios:

a) En el lado de usuario llamante, todo cierre de bucle de duración superior

a 80 ms es interpretado como descuelgue, por el contrario los cierres de

duración inferior a 40 ms nunca son interpretados como descuelgues.

b) En el lado del usuario llamado es interpretado como descuelgue un cierre

de duración superior a 40 ms.

c) Tanto para el usuario llamante como para el usuario llamado y en estado

de línea tomada, la red ignora aperturas de bucle de duración inferior a 40

ms. El cuelgue se reconoce cuando se produce una apertura de duración

superior a 150 ms.

3.4 CARACTERÍSTICAS DE TRANSMISIÓN

Las características de transmisión fijan los objetivos de calidad mínimos, que

soslayan los factores que la condicionan en un circuito (niveles relativas, impedancia de

entrada, ruido…).



3.4.1 Niveles relativos en el bucle local de usuario

A continuación se indican en el gráfico los niveles relativos de entrada y salida

en el PTR. Dichos niveles tienen en cuenta la atenuación en el bucle de usuario.

Figura 1: Niveles de potencia en el PTR

3.4.2 Banda de frecuencias

Definida como la porción del espectro de frecuencias utilizado en un medio de

transmisión, en líneas básicas analógicas de usuario la banda de frecuencias en el Punto

de Terminación de Red está comprendida en el intervalo de 300 Hz a 3400 Hz.

La atenuación en esta banda de frecuencias para el bucle local de usuario es ≤ 8

dB.



3.4.3 Frecuencia de referencia para los niveles de potencia relativos

Los niveles relativos de potencia indicados en el apartado 3.4.1, están

considerados a la frecuencia de referencia 1020 Hz.

3.4.4 Nivel de ruido

El ruido puede expresarse como la señal presente en un circuito que no ha sido

generado expresamente.

En el origen del bucle de usuario, el ruido es inferior a -60 dBm (sobre la

impedancia nominal de 600 Ω resistivos). Aunque el nivel de ruido en el PTR puede

alcanzar valores mayores debido a las características por las que puede verse afectado el

bucle local de usuario.

3.5 NIVEL MÁXIMO A LA ENTRADA DEL PTR

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, durante cualquier periodo de 10 s.

El nivel de pico máximo a la entrada del PTR generado desde la red interior de

usuario, debe ser inferior a 1,5 Voltios, medido sobre la resistencia de 600 Ω conectada

a los terminales de línea.



3.6 TONOS DE SEÑALIZACIÓN Y SUPERVISIÓN

En la siguiente tabla se indica la relación de tonos que pueden presentarse en las

diferentes fases de una comunicación en el Punto de Terminación de Red, así como sus

principales características (frecuencias, niveles de emisión y cadencia).

NOMBRE

DEL TONO

DESCRIPCIÓN FRECUENCIA

Hz

NIVEL

dBm

CADENCIA

ms

Ocupado

Señal audible que indica al

llamante que el usuario llamado

no se encuentra en reposo

425 ± 15 -10 ± 2 On: 200 ± 20

Off: 200 ± 20

Repetido

Llamada

Señal que indica en la línea

llamante que se está enviando la

señal de llamada a la línea

llamada.

425 ± 15 -10 ± 2 On: 1500 ± 150

Off: 3000 ± 300

Repetido

Invitación a

marcar


llamante que la central está

preparada para analizar los

pulsos o tonos DTMF.

425 ± 15 -10 ± 2 On: continuo

Invitación a

marcar

especial

Señal que sustituye a la anterior

cuando en la línea está activo un

servicio suplementario de desvío

de llamadas previamente

programado

425 ± 15 -10 ± 2 On: 1000 ± 100

Off: 100 ± 10

Repetido

línea

muerta


llamante que la llamada no puede

ser completada por no estar en

servicio la numeración marcada

425 ± 15 -10 ± 2 On: 2x(200±20)

Off: (200± 20)

+(600±60)

Repetido



Congestión

Señal que indica en una línea

llamante que la llamada no

puede ser completada por

encontrarse sobrecargado algún

elemento de la red necesario para

la conexión.

425 ± 15 -10 ± 2 On: 200 ± 20

Off: 200± 20

Repetido

Especial de

información


llamante que la línea llamada no

puede ser alcanzada por razones

distintas a la de “ocupado” o

“congestión”

950 ± 25

1400 ± 50

1800 ± 50

-10 ± 2 On: 200 ± 20

Off: 200± 20

Repetido

Intrusión

(aviso)

Señal enviada a las líneas que

participan en una llamada cuando

en la misma línea se introduce

una operadora u otra línea

autorizada a realizar intrusión

1400 ± 50 -20 ± 5 On: 200 ± 20

Off: 200± 20

Repetido

Indicación de

llamada en

espera

Señal enviada a una línea

llamada, en la cual está activo el

servicio de llamada en espera,

cuando se encuentra con la línea

ocupada y se recibe una nueva

llamada entrante

425 ± 15 -20 ± 5 On: 175 ± 10

Off: 175± 10

On: 175 ± 10

Off:3500± 100

Repetido

Tabla 2: Tonos de señalización y supervisión

Cabe tener en cuenta que el nivel de de los tonos indicados, puede estar atenuado

en hasta 8dB, en función de la impedancia impuesta por la longitud del bucle local de

usuario.



3.7 TIPOS DE MARCACION

3.7.1 Marcación dedática

La red recibe y detecta correctamente en el PTR la señalización consistente en

aperturas y cierres de bucle local de usuario de las siguientes características:

CARACTERÍSTICAS REQUISISTOS

Codificación El numero de impulsos de apertura de

cada serie, se corresponderá con el valor

del dígito marcado entre el 1 al 9 y 10

para el número 0

Rango de impulsos por segundo (i.p.s.) Entre 7 y 17

Relación apertura / cierre (%) Entre 50 /50 y 70 / 30

Resistencia máxima permitida durante el

periodo de cierre

400 Ω

Corriente máxima permitida durante el

periodo de apertura

1mA

Tiempo interdígito mínimo 200 ms

Tiempo interdígito máximo 20s

Tabla 3: Características de la marcación dedática



3.7.2 Marcación multifrecuencia

Las características de la señalización multifrecuencia (DTMF Dual Tone Multi

Frecuency) están basadas en las especificaciones de la ETSI en el documento ETR 206

que complementa a la recomendación ITU-T Q-23. A continuación se describirán las

características básicas de estas señales, debido a que una parte muy importante del

proyecto se basará en la decodificación de este tipo de señalización.

Una señal DTMF válida es la suma de dos tonos, uno de un grupo bajo y el otro

de un grupo alto, con cada grupo conteniendo cuatro tonos individuales. Las frecuencias

de los tonos fueron cuidadosamente seleccionadas de tal forma que sus armónicos no se

encuentran relacionados y que los productos de su intermodulación produzcan un

deterioro mínimo en la señalización.

Este esquema permite 16 combinaciones únicas. Diez de estos códigos

representan los números del cero al nueve, los seis restantes (*, #, A, B, C, D) son

reservados para señalización especial. La mayoría de los teclados en los teléfonos

contienen diez interruptores de presión numéricos mas el asterisco (*) y el símbolo de

numeral (#).

Los interruptores se encuentran organizados en una matriz, cada uno selecciona

el tono del grupo bajo de su fila respectiva y el tono del grupo alto de su columna

correspondiente.

El esquema de codificación DTMF asegura que cada señal contienen uno y solo

un componente de cada uno de los grupos de tonos alto y bajo. Esto simplifica de

manera significativa la decodificación, por que la señal compuesta DTMF puede ser

separada con filtros pasa banda en sus dos componentes de frecuencia simples cada uno

de los cuales puede ser manipulado de forma individual.



A continuación se muestra un gráfico con las frecuencias correspondientes para

cada dígito, una primera localizada en la parte superior y la segunda localizada a su lado

izquierdo.

1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633 Hz

697 Hz 1 2

ABC

3

DEF

A

770 Hz 4

GHI

5

JKL

6

MNO

B

852 Hz 7

PRS

8

TUV

9

WXYZ

C

941 Hz * 0 # D

Tabla 4: Correspondencia de frecuencias DTMF.

Las teclas de función A, B, C y D son extensiones de las teclas (0-9, *, #) y

fueron diseñadas con los teléfonos militares norteamericanos Autovon. Los nombres

originales de estas teclas fueron FO (Flash Override), F (Flash), I (Inmediate) y P

(Priority) los cuales representaban niveles de prioridad y que podían establecer

comunicación telefónica con varios grados de prioridad, eliminando otras

conversaciones en la red si era necesario, con la función FO siendo la de mayor

prioridad hasta P la de menor prioridad. Estos tonos son más comúnmente referidos

como A, B, C y D respectivamente, todos ellos tienen en común 1633 Hz como su tono

alto.

En estos días, estas teclas de función son empleados principalmente en

aplicaciones especiales tales como repetidores de radioaficionados para sus protocolos

de comunicación, los módem y circuitos de tonos al tacto (touch tone) también tienen



tendencia a incluir los pares de tonos A, B, C, y D. Estos no han sido usados para el

servicio público en general, y podría tomar años antes de que pudieran ser incluidas en

aplicaciones tales como líneas de información al cliente.

El estándar DTMF fue diseñado originalmente por los Laboratorios Bell para su

uso en los sistemas telefónicos de AT&T.

Existen varias especificaciones que han sido resultado de el estándar original las

cuales parten de los estándares de AT&T, CEPT, NTT, CCITT y la ITU, etc. Las

variaciones de un estándar a otro son típicamente tolerancias en las desviaciones de

frecuencia, niveles de energía, diferencia de atenuación entre dos tonos e inmunidad al

habla.

En conclusión, DTMF es el sistema de señales transmitido en los teléfonos para

la marcación por tonos, la relación de teclas con su correspondiente par de frecuencias

se muestran en la tabla anterior.

El sistema de señales DTMF son generadas por un codificador, y son la suma

algebraica en tiempo real de dos tonos; uno de baja frecuencia y otro de alta, el tono alto

normalmente es de + 1.5 % (2db) con respecto del tono de baja frecuencia para

compensar perdidas de señal en las largas líneas de conexión con la central telefónica.

Volviendo a las características aplicadas en la red de conmutación telefónica

española, cabe mencionar que de las dieciséis combinaciones asignadas a los dígitos ó

caracteres especiales de señalización, la red admite actualmente del Equipo Terminal las

correspondientes a los diez caracteres numéricos1 a 0, en lo que a encaminamiento de

llamadas se refiere, y las correspondientes a los dos caracteres no numéricos * y #, en lo

que a procedimientos de control de servicios suplementarios se refiere.

Los caracteres correspondientes a A, B, C y D normalizados, no se utilizan por

el momento en la red de Telefónica de España S.A.U.



En la siguiente tabla se indican las mencionadas características:

CARACTERÍSTICAS REQUISITOS

Codificación Según ETSI ETR 206

Nota: No se utilizan los caracteres especiales A, B,

C y D.

Nivel de entrada Grupo bajo: -11dBV ( + 2,5/2) dB

Grupo Alto: -9 dBV ( + 2/2,5)dB

Tiempo mínimo de aplicación de la señal

en el PTR para su reconocimiento por la

red

60 ms

Tiempo mínimo de duración de la pausa

interdígito

60 ms

Tiempo interdígito máximo 20 s

Tabla 5: Especificaciones de los tonos DTMF.

3.8 SEÑAL DE LLAMADA ENTRANTE

Es la señal alterna sinusoidal que la red presenta en el PTR de la línea llamada

como indicación del ofrecimiento o presentación de una comunicación entrante.

Como método de aplicación, la corriente de llamada se presenta en el PTR

superpuesta a la tensión de telealimentación de corriente continua de la red indicada en

el apartado 3.2.



Las características de la señal de llamada que, de modo general, la red presenta

por defecto, medidas en circuito abierto en el PTR, se detallan en la siguiente tabla:


Frecuencia 25 Hz ± 3 Hz

Forma de onda sinusoidal

Tensión alterna( valor eficaz) 75V ± 10%

Resistencia interna del generador de señal

de llamada

200Ω

Tiempo máximo de aplicación 60 sg

Cadencia de la señal de llamada On: 1500 ms ± 10 %

Off: 3000 ms ± 10 %

Repetición

Distorsión ≤ 5 %

Tabla 6: Características de la señalización de llamada entrante.

3.9 TONO DE FINALIZACIÓN DE LLAMADA

Cuando una llamada es liberada por la red, ésta presenta sucesivamente en el

PTR dos conjuntos de señales:

1. Una inversión de polaridad



2. Tonos de línea muerta, congestión, o especial de información de entre los

detallados en el apartado X.5.

La normativa posee mas apartados relacionados con las características técnicas

de la línea al llevar a cabo servicios suplementarios. Estos apartados no son de interés

para la realización del diseño de este proyecto por lo que no han sido incluidos en esta

memoria. De todas formas se puede acceder a ellos observando la bibliografía incluida

en este documento.



4 DISEÑO DE LA CENTRALITA

A continuación será expuesto en este apartado el diseño realizado en el

desarrollo de este proyecto para la elaboración de la centralita, el cual se fundamenta en

los conceptos teóricos anteriormente comentados y cuyo fin es el de conseguir los

objetivos impuestos al principio de este documento.

4.1 MEDIDAS PRÉVIAS REALIZADAS

Antes de la realización física de la centralita, se realizaron las medidas que a

continuación se van a exponer.

Su motivo es de poder precisar con exactitud los niveles de señal, tanto de

alimentación como de señalización, en la conexión analógica del bucle local de

abonado; puesto que en la documentación facilitada por la compañía Telefónica de

España S.A.U. no se precisan con exactitud algunos parámetros, sino que se le asignan

tolerancias, necesarios para la realización del proyecto.



4.1.1 Medida de tensión de alimentación de la línea

Mediante el uso de un osciloscopio, se realizó la medida de la tensión de

continua existente entre los dos cables de la línea en dos situaciones diferenciadas; la

primera en la que el terminal telefónico conectado a la línea se encuentra colgado y por

tanto en estado de reposo, y la segunda en la que el terminal telefónico se encuentra

descolgado y activo.

En el primero de los casos según la compañía telefónica la tolerancia para esta

tensión varía entre 42 y 57 voltios idealmente, sin contar las perdidas en el bucle local

de usuario propio.

El voltaje obtenido en la medición fue de 40 voltios, lógico si pensamos que

existen pérdidas en el bucle propio del usuario, debido principalmente a la longitud que

puede presentar.

Esta medida es diferencial entre los dos hilos de la línea, mientras que si se

miden cada conexión por separado se observa que un terminal se encuentra a una

tensión de 0 voltios mientras que el segundo se encuentra como es normal a una tensión

de 40 voltios.

Además idealmente se supone que un equipo telefónico terminal se comporta

como un circuito abierto en estado de reposo, mientras que realmente presenta una

impedancia hacia la línea, a pesar de que esta sea muy elevada; lo cual hace disminuir el

voltaje de continua presente entre las dos conexiones finales del bucle local de abonado.

La segunda medida ha sido realizada en la línea telefónica en la situación en la

que la línea se secuestra ocupada, es decir en aquella situación en la que algún equipo

terminal del bucle local de abonado se encuentra descolgado.

La tensión de alimentación diferencial encontrada en la línea ha sido de 10

voltios entre los dos hilos que implementan la conexión.



Por el contrario los datos obtenidos de la realización de la medida de cada hilo

de la línea por separado han sido que mientras que el terminal que en reposo se

encontraba a potencial cero, en este momento posee 15 voltios de tensión; Por el

contrario el terminal que anteriormente poseía 40 voltios de tensión, ahora como es

normal ha disminuido su voltaje en igual proporción que el aumento en el otro hilo, es

decir posee ahora un voltaje de 25 voltios.

En las especificaciones aportadas por la compañía Telefónica de España S.A.U.

no se indicaba valor alguno de tensión en esta situación, sino que únicamente se

comentaba que se debería cumplir la ley de Ohm.

Por tanto, y debido a que la resistencia aproximada de un equipo telefónico es de

unos 600Ω, se corresponden los valores obtenidos a que la intensidad que circula por el

bucle de abonado es de unos 17 mA.

Este nivel de intensidad condiciona la ocupación de la línea telefónica, para la

cual, según las especificaciones antes mencionadas, era necesario la circulación de

cómo mínimo 6mA, cumpliéndose así las especificaciones teóricas antes comentadas en

esta memoria.

4.1.2 Medidas de la señalización de llamada entrante

Según las especificaciones de la misma, la señal de indicación de llamada

entrante se caracteriza principalmente por tener una amplitud de 75 voltios eficaces y

una frecuencia de 25 Hz.

La medida realizada a los dos hilos que forman la conexión de la línea telefónica

analógica, ha mostrado inicialmente que en uno de ellos se localiza una señal sinusoidal

cuya frecuencia es la indicada anteriormente y cuyo voltaje es de aproximadamente

unos 180 voltios pico-pico.



Por el contrario en el segundo terminal de la línea se muestra una señal de igual

frecuencia a la anterior pero cuyo voltaje es sensiblemente inferior, aproximadamente

unos 30 voltios pico-pico.

Además se debe indicar que ambas señales posee un desfase entre si de

aproximadamente unos 90º, conformando así mediante la suma de ambas señales la

señalización recibida por el equipo telefónico terminal.

Igualmente en este proceso de medición previo al diseño de la centralita, ha sido

comprobado el grado de ajuste necesario para que la señal de indicación de llamada

entrante cause el efecto requerido en un equipo telefónico.

Mediante esta acción se ha comprobado que tanto la frecuencia como el nivel de

amplitud de la señal aportada al equipo terminal poseen un ancho margen de

variabilidad, con respecto a sus especificaciones iniciales, para obtener una correcta

funcionalidad.

La frecuencia central en la que se puede ubicar la señal de indicación de llamada

entrante puede variar de entre los 15 Hz hasta los 400 Hz aproximadamente

manteniéndose la correcta detección de la señal por parte del equipo terminal,

únicamente varia en este rango el tono en que el equipo telefónico realiza la indicación

sonora hacia el usuario de la presencia de una comunicación entrante.

Otra especificación que puede variar es la amplitud de la señal, la cual posee un

margen que se extiende desde los 50 voltios pico-pico como mínima tensión de la

misma hasta los 140 voltios pico-pico.

Estas medidas realizadas del rango de variabilidad, serán de suma utilidad para

el desarrollo del proyecto, como posteriormente se indicará en esta memoria.



4.2 ESQUEMA FUNCIONAL

Inicialmente, con el fin de poder explicar más fácilmente el diseño del proyecto

desarrollado, se va a esquematizar a continuación el funcionamiento general a nivel de

bloques independientes de la centralita diseñada.

Esta primera explicación del funcionamiento a nivel lógico o de bloques del

proyecto facilitará una comprensión general del mismo, lo cual ayudará a

posteriormente detallar más específicamente cada parte del esquema global con mayor

facilidad.

El funcionamiento que se ha implementado de la centralita es igual al ofrecido

por productos similares existentes en el mercado, el cual cumple con todas las

especificaciones impuestas inicialmente al proyecto como objetivo del mismo, e

indicadas al comienzo de esta memoria.

El modo de operación se puede dividir en dos ramas principalmente, el primero

es aquel en el que la centralita actúa como respuesta a una llamada entrante al sistema,

mientras que el segundo se ejecuta en el momento que un usuario de la centralita desea

establecer una comunicación hacia el exterior.

4.2.1 Funcionamiento ante una llamada entrante

A continuación se explica las acciones realizadas por el sistema diseñado ante la

recepción de una comunicación externa.

• La primera acción que realiza la centralita ante una llamada entrante al

sistema, es detectar la misma. Para ello se ha diseñado un circuito capaz



de interpretar automáticamente la existencia de un tono de llamada

entrante transmitido desde la Red Telefónica Básica.

• Este circuito le indica al microcontrolador del sistema la existencia del

mismo, y a continuación este acciona un relé conectado a la línea

telefónica que al conmutar conecta esta a un circuito capaz de responder

al tono recibido, indicando que se ha recibido la llamada entrante y

estableciendo así la comunicación.

• Una vez establecida la comunicación, la centralita reproduce

automáticamente una locución de voz pregrabada en la que indicará al

usuario llamante a quien corresponden las diversas extensiones que posee

el sistema, requiriéndole que marque un dígito en correspondencia con el

usuario destino con quien desee hablar.

• Una vez el usuario llamante escuche la grabación, este pulsará algún

dígito según sea el destino de su comunicación y el sistema demodulará

dicho dígito, el cual corresponde a un tono DTMF.

• Una vez se halla demodulado el dígito marcado, este le será indicado al

microcontrolador, el cual reconocerá el usuario destino.

• Una vez se conoce el usuario destino, el sistema reproduce en el equipo

terminal del mismo, un tono telefónico de llamada entrante reconocible

por el teléfono.

• A la vez de dicha reproducción el sistema controlará si el usuario destino

descuelga el teléfono, y si esto se produce interconecta a este, con el

usuario llamante, produciéndose así la comunicación telefónica entre

ambos.



• Por último, una vez se halla realizado la comunicación telefónica, el

usuario de la centralita colgará de nuevo el teléfono, acción monitorizada

por el sistema y que accionará que se desconecte la conexión con línea

telefónica exterior, produciéndose el fin de la comunicación.

• Una vez realizado este proceso la centralita retornará al estado de reposo

en espera de otra llamada.

Este proceso es realizado gracias a la actuación de todos los subsistemas en los

que se ha dividido el proyecto y controlados en todo momento, como se ha podido

apreciar, por el dispositivo microcontrolador.

Como se puede observar, todo el proceso se realiza de forma automática,

consiguiendo así que se cumpla uno de los requisitos indispensables impuesto como

objetivo de este proyecto, siendo este que el usuario de la centralita no realice ninguna

acción adicional, a las realizadas con normalidad, con el fin de establecer o recibir una

comunicación telefónica.

Durante el proceso de recepción de una llamada entrante por parte de un usuario

del sistema, ningún otro usuario podrá realizar otra llamada, puesto que la línea se

encuentra ocupada.

De igual forma ningún otro usuario podrá observar la comunicación que está

siendo establecida por otro usurario, cumpliendo así otro importante objetivo marcado

para este proyecto, el cual es el de preservar la privacidad en las comunicaciones.



4.2.2 Proceso para el establecimiento de una llamada

Este proceso es mucho más sencillo que el explicado anteriormente y en el

mismo no intervienen muchos de los circuitos diseñados para este proyecto.

Esto es así debido a que no es necesaria en este caso una intercomunicación con

el usuario destino, sino que es la propia Red Telefónica Básica la que se ocupa de

establecer dicha comunicación.

Los pasos que se realizan por tanto para lograr la realización de una llamada

telefónica por parte de un usuario de la centralita son los siguientes:

• En primer lugar, el microcontrolador del sistema que se encuentra

monitorizando el estado en el que se encuentran las extensiones de la

centralita, detecta que un usuario de la misma ha levantado el auricular

de su teléfono.

• A continuación se le conecta con la línea telefónica externa de la misma

manera que se realizaba en el proceso de recepción de una llamada

entrante.

• A partir de este momento el sistema permanece en reposo a la espera que

se concluya la comunicación telefónica, la cual se detecta al observar que

se ha vuelto a cortar el terminal por el usuario.

• Por último se desacopla la línea telefónica con el usuario llamante y se

vuelve al estado inicial de reposo.



Cabe mencionar que la comunicación, ya sea en el proceso de recepción de una

llamada entrante o mediante el proceso de realización de una comunicación propia hacia

el exterior, posee en todo momento un total aislamiento de todas las extensiones

existentes en la centralita, con lo que se consigue un máximo grado de intimidad en toda

comunicación.

Con el fin de obtener una mayor claridad de las explicaciones sobre el modo de

funcionamiento de la centralita, se muestra en la página posterior un diagrama de flujo

sobre el mismo.



Figura 2: Diagrama de funcionamiento de la centralita.



4.3 ESQUEMA CIRCUITAL

Una de las principales características del proyecto diseñado, es que ha sido

estructurado en varios circuitos independientes entre si, que son capaces de actuar de

forma independiente y que a su vez se encuentran controlados todos ellos por el

dispositivos microcontrolador utilizado, el cual es que elemento mas importante del

proyecto puesto que gobierna a todo el proyecto en su conjunto.

Esta división del proyecto es pequeños sistemas se ha realizado principalmente

con el fin de facilitar el proceso de depuración del mismo. Esto es así por que ha sido

posible probar cada subsistema por separado, a la vez de ir escalando el proyecto en

magnitud del mismo comprobando en todo momento que el diseño era el apropiado.

Como se ha indicado anteriormente todo el proyecto se ha basado en el uso de

un dispositivo microcontrolador, en este caso el PIC 16F877, que controla todas las

partes de la centralita diseñada y que por tanto gobierna todo su funcionamiento.

Una vez comentado el modo de funcionamiento del proyecto ante las dos

situaciones que debe hacer frente, a continuación se expondrán brevemente los distintos

subsistemas en los que ha sido dividido este, al igual que la funcionalidad que poseen

dentro del proceso de actuación antes comentado.

a) Circuito de detección de llam da entrante.a

Como bien indica su nombre, su funcionalidad es la de detectar el instante en el

que la centralita recibe un tono de señalizaci unicación entrante por parte de la

Red Telefónica Conm

ón de com

utada (RTC).



Se encuentra conectado a la línea telefónica exterior, de la que detecta el tono

entrante, y se comunica con el microcontrolador del sistema una vez se detecte dicho

tono de señalización.

b) Circuito de ocupación de la línea telefónica.

Este circuito será el encargado de ocupar la línea, descolgar para la compañía, en

el momento que se reciba una llamada entrante.

Otra funcionalidad que posee, no comentada en el apartado anterior pero

ecesaria, es la de aislar eléctricamente la línea telefónica de la circuitería desarrollada n

para este proyecto, con el fin de proteger esta ante posibles sobretensiones exteriores.

c) Circuito de grabación y reproducción de voz.

Posee una doble funcionalidad dentro del proyecto, la primera ya comentada

anteriormente es la de reproducir en la línea telefónica el mensaje de respuesta en el

momento que se reciba una llamada entrante al sistema.

Y como es normal su otra función es la de permitir la grabación de dicho

entralita. mensaje de forma sencilla por parte de los usuarios de la c

d) Circuito de demodulación de tonos DTMF.

Será el encargado de interpretar los tonos DTMF recibidos en la centralita por

arte del usuario llamante, como respuesta a la grabación reproducida con anterioridad. p

Una vez remodulado el tono recibido se comunicará con el microcontrolador del sistema

para indicarle el dígito correspondiente con dicha señal de señalización.



e) Circuito de alimentación del terminal telefónico.

e la línea telefónica una tensión de

paz de alimentar a un teléfono ubicado en una extensión de la centralita

os

rminales a la línea de entrada imposibilita la monitorización de los mismos con el fin

Este circuito se encarga de extraer d

alimentación ca

diseñada.

Esto es así puesto que la imposibilidad de conectar directamente los equip

te

de observar su estado.

f) Circuito de monitorización del estado del terminal.

Como se ha indicado anteriormente, se debe monitorizar la situación de los

les ubicados en las extensiones de la centralita tanto para detectar que se

por el sistema anterior de

limentación telefónica. Una vez se detecte alguna modificación en su estado, este es

mun

equipos termina

desea realizar una llamada como para determinar que responde ante una llamada

entrante.

Este es el circuito encargado de ello, ayudado

a

co icado al microcontrolador, el cual se encargará en cada situación de realizar las

acciones pertinentes.

g) Circuito de generación de señalización telefónica.

Este circuito, que esta en todo momento gobernado por el microcontrolador del

stema, será el encargado de generar la señalización de comunicación entrante

te al sistema,

ien desea hablar el usuario llamante exterior.

si

necesaria para advertir al equipo terminal destino de una llamada entran

que él es con qu



h) Circuito microcontrolador.

stema; recibe indicaciones de los subsistemas descritos con

anterioridad y actúa sobre estos mismos según proceda.

i) Circuito de conmutación.

Como ya se ha indicado en varias ocasiones es el encargado de controlar todo el

funcionamiento del si

ralita.

De la misma forma será necesario su uso para lograr conectar una de las

la realización de una

omunicación por parte de un usuario

ados.

Este circuito esta encargado de la conmutación, necesaria en varios apartados del

proyecto, de la línea telefónica sobre las diversas conexiones que puede poseer dentro

de la cent

Será de utilidad dentro del proceso de ocupación de la línea telefónica antes

mencionado, al igual que en el proceso de conectar una llamada entrante hacia una de

las extensiones de la centralita.

extensiones de la centralita con la línea telefónica exterior, para

c

Para poder comprender con mayor facilidad la funcionalidad de cada circuito en

los que se ha dividido el proyecto, a continuación se expone un esquema de la

conectividad y ubicación de cada uno de los subsistemas diseñ



Figura 3: Diagrama de conectividad de la centralita



A continuación, una vez comentados todos los circuitos el los que se ha dividido

l diseño de la centralita telefónica, se explican mas detalladamente los elementos que

componen a cada uno de ellos, al igual que su funcionamiento interno.

4.3.1 Circuito de detección de llamada entrante

e

La función principal de este circuito es la de indicarle al microcontrolador el

momento en el que se produce una llamada entrante al sistema.

La principal prioridad en el diseño de este circuito es la del aislamiento eléctrico

entre los dos extremos entre los que se encuentra este sistema, siendo estos la línea

telefónica analógica del bucle de abonado y el circuito microcontrolador de la centralita.

Esto es debido a que el microcontrolador usado, el PIC 16F877, podría dañarse

fácilmente si se conectara directamente a la línea, pues se pueden producir en dicha

línea altos picos de tensión o intensidad.

Debido a lo comentado anteriormente, se ha utilizado para conseguir dicho

aislamiento eléctrico un optoacoplador integrado. El modelo usado es el optoacoplador

4N35, de fácil adquisición por su elevado uso en el mercado electrónico.

Este dispositivo posee un encapsulado plástico de 6 pines. Entre sus dos

rimero lleva mismo entre sus

ines 4,5 y 6 lleva conectado un transistor de silicio. El pin restante no es usado.

En el diseño, el ánodo del diodo LED (pin 1) va conectado al cátodo del segundo

iodo zener utilizado, mientras que su cátodo va conectado a la línea externa.

Por su parte el colector del transistor se conecta mediante Pull-up al bit 1 del

icrocontrolador. Su emisor se conecta a tierra, para así hacer conmutar la

lida entre este voltaje cero, en el momento que el transistor se encuentra activo, o a 5

p s conectado un diodo LED de infrarrojos de AsGa. Asi

p

d

puerto C del m

sa



v (a través de la resistencia de Pull-up) si el transistor se encuentra en estado de

corte.

oltios

El esquema interno del optoacoplador 4N35 utilizado, es el siguiente:

Figura 3: Optoacoplador 4N35

el circuito

icrocontrolador es únicam

en este

parte de otro usuario, se caracteriza principalmente por ser una señal sinusoidal de 25

Puesto que el acoplamiento entre el bucle de abonado y

m ente óptico, evitamos de esta forma cualquier posible daño

en nuestro sistema de alteraciones en el exterior.

Como se comento en las características técnicas inicialmente explicadas

proyecto, la señal recibida por un usuario en el Punto de Terminación de Red (PTR) por

parte de la operadora indicándole la existencia de un intento de llamada entrante por

Hz y una amplitud de 75 voltios eficaces, aplicándose esta de forma superpuesta a la

tensión de telealimentación de corriente continua de la red.



Debido a que la señal a detectar por parte del circuito posee un muy elevado

nivel de potencial, se han utilizado dos diodos zener con una tensión umbral de 15

Voltios colocados ambos en serie y con opuesto sentido, montaje back-to-back, de

El primero consiste en recortar el nivel de potencial de la señal de entrada en 30

oltios evitando así que se pueda dañar el optoacoplador localizado a continuación.

El segundo objetivo es el de conseguir filtrar posibles ruidos que se produzcan

desde la red, siendo todos ellos suprimidos si su voltaje es menos de la tensión umbral

e los diodos zener.

Como ya se indicó en la introducción teórica en este documento, el máximo

consumo de corriente permitido extraer del Punto de Terminación de Red en estado de

poso, es de 1mA.

llo y por que este circuito se encuentra directamente

unción muy importante y es la

evitar el paso de la corriente continua; conseguimos así no extraer del bucle de abonado

orriente continua evitando así que la operadora entienda que se ha descolgado un

equipo terminal.

orientación con el fin de obtener dos objetivos principalmente.

V

d

re

Es por e conectado al PTR

por lo que se ha utilizado la capacidad inicial. Tiene una f

c

El resto de los elementos de los que esta compuesto este subcircuito son los

siguientes:

La resistencia R1 es requerida para presentar una impedancia de 10 KΩ a señales

de audio, evitando así una disminución de calidad en las comunicaciones establecidas, y

por otro lado limita la corriente del tono de llamada hacia el optoacoplador hacia valores

que no sean peligrosos.



El diodo D3 protege al optoacoplador de corrientes inversas elevadas que

pudieran dañar al integrado.

Por último la resistencia última R2 es utilizada para formar la estructura pull-up

requerida por el diseño interno del optoacoplador, su bajo valor permite obtener una

A continuación se expone el esquema, anteriormente explicado, del subcircuito

Figura 4: Circuito indicador de llamada entrante

rápida variación en la señal que se presenta hacia el microcontrolador.

de detección de llamada entrante:


Diseño e implementación de una centralita telefónica analógica 42Diseño e implementación de una centralita telefónica analógica


42

4.3.2 Circuito de ocupación de línea telefónica

La funcionalidad de este circuito es la de aislar el bucle de abonado local con el

cionalidad dentro del diseño del sistema, y es la de

conseguir que, una vez se detecte la existencia de una llamada entrante hacia el sistema,

se consiga realizar el acto de posesión o toma de la línea telefónica, llamado

vulgarmente descolgar, con el fin de que la operadora establezca la definitiva

comunicación entre el usuario llamante y la centralita.

El esquema del subcircuito es el siguiente:

Figura 5: Circuito de ocupación de línea telefónica.

subcircuito de grabación y reproducción de voz y con el subcircuito de detección de

tonos DTMF; es decir, aísla del exterior los circuitos encargados de la

intercomunicación automática con el usuario llamante al sistema.

Igualmente posee otra fun



Los elementos que componen el circuito son los siguientes:

En el momento que se detecte una llamada entrante este relé conectará la línea

lefón

ca, para la operadora simulamos

ue se ha descolgado un teléfono.

ste va ue legid tomando como promedio la impedancia de los aparatos

telefónicos, que es del orden de los 400 a 600 Ω.

Se puede comprobar teóricamente que el valor de la resistencia es apropiado

mediante el cálculo de la corriente consumida por el mismo.

Para ello tendremos en cuenta, como se comento en la introducción teórica de

esta memoria, que la tensión de alimentación de la línea es de aproximadamente 40

Voltios, variando según sea la resistencia residual existente en el bucle de abonado, y

que la compañía telefónica interpreta que se ha producido un cierre del bucle telefónico

siempre que la corriente supere los 15 mA durante un periodo superior a 40 ms.

Aplicando los valores que poseemos obtenemos la siguiente corriente consumida

por la resistencia R2.

El relé RL1 conmutará cuando se detecte una llamada entrante, en estado de

reposo del sistema este relé no conecta la línea exterior hacia ningún componente,

aislando al sistema de posibles perturbaciones exteriores.

te ica exterior hacia la resistencia R2, la capacidad C2 y el transformador T1; su

función es por tanto la de aislar el circuito del exterior en estado de reposo.

Una vez el relé halla conmutado la resistencia R2 toma suficiente corriente

continua de la línea como para ocupar la línea telefóni

q

E lor f e o

mAV 71560Ω40

=



Se comprueba que la intensidad consumida es suficiente para lograr el cierre del

ucle de abonado.

conseguimos que la locución

ue realicemos se escuche con un nivel de potencia aceptable y que los tonos DTMF

El transformador T1 es un transformador que presenta una impedancia de 600 Ω

400 Hz.

aturación o distorsión cuando la señal

lterna también pase por su bobinado. Este tipo de transformadores son ligeramente más

tensión superiores a su tensión umbral necesario para proteger al

sto de circuitos conectados.

b

El condensador C2 situado en paralelo evita la pérdida innecesaria de potencia

para las señales de audio superiores a 300 Hz. Con ello

q

que reciba el sistema no pierdan potencia y sea posible su reconocimiento posterior por

el propio sistema.

a 400 Hz y relación 1:1, ello sastiface las normas telefónicas que especifican

aislamiento eléctrico del aparato conectado a la línea telefónica y adaptación de

impedancias para señal de 600 Ω a

TF1 es un transformador Húmedo, ello significa que permita el paso de corriente

continua a través de su bobinado, y no produzca s

a

caros, pero simplifican el resto del circuito asociado encargado de ocupar la línea

telefónica.

Por último Comentar que aunque se podría haber conectado las dos salidas del

secundario del transformador hacia el resto del sistema en modo diferencial, se ha

optado por conectar una de dichas conexiones a tierra y trabajar en modo simple, puesto

que la mejora introducida en potencia no era necesaria para el correcto funcionamiento

y en cambio complicaba el diseño de posteriores etapas del sistema.

Por último el diodo zener evita que la señal de audio que sale del transformador

este limpia de picos de

re



Como se puede observar, en este subcircuito y otros comentados, se ha hecho un

especial hincapié en proteger de posibles perturbaciones exteriores en la línea telefónica

los elementos mas sensibles del sistema, evitando posibles futuras averías por sobre

nsion

a

te es.

4.3.3 Circuito demodulador de tonos DTMF

Una de las acciones mas importantes de la centralita es la de automáticamente

Los tonos fueron diseñados de forma que no sean armónicos de frecuencias muy

Dicho código digital se le comunicará a el microcontrolador del sistema y este

ecidirá las siguientes acciones a realizar en el proceso.

establecer una interrelación con un usuario llamante a el sistema. Para ello se utiliza en

este proyecto dos funciones principalmente, la locución de una voz pregrabada en el

sistema que escucha el usuario llamante y la recepción por parte de la centralita de tonos

DTMF pulsados por dicho usuario.

Los tonos DTMF (Dual Tone Multi Frecuency), como bien indica su nombre,

son señales multifrecuencia, exactamente se transmite la suma algebraica de dos señales

sinusoidales una del conjunto de tonos bajos y otra del conjunto de tonos altos, de

acuerdo a la tabla indicada en el apartado teórico de esta memoria.

usadas como de 60 Hz, siendo más inmunes al ruido.

Por su elevada robustez y simplicidad se eligió la marcación de dichos tonos por

parte del usuario llamante en la comunicación con la centralita, siendo además la técnica

usada en otras muchas aplicaciones cotidianas.

Este subcircuito es por tanto el encargado de decodificar los tonos DTMF

provenientes de la línea telefónica a un código digital indicativo del tono recibido.

d



Debido a su funcionalidad este circuito solo será necesario en el momento en el

que el sistema esté procesando una llamada entrante, además para evitar posibles

sobretensiones en el integrado utilizado, este subcircuito se comunicará con la línea

lefónica a trabes del circuito anteriormente comentado de aislamiento y ocupación

lefónica.

as diversas posibilidades de diseño para la realización de la

teriza por ser un completo receptor integrado DTMF de bajo consumo y

Su arquitectura interna se caracteriza por usar dos filtros paso banda de sexto

1209 y los 1633 Hz, como se puede

bservar el siguiente gráfico.

te

te

Entre l

decodificación de los tonos DTMF se ha optado por aquella que resulta mas simple

aunque no por ello menos eficiente, se ha escogido para realizar dicha decodificación el

uso del integrado MT8870D de la compañía ZARLINK SEMICONDUCTOR, siendo el

resto de componentes del subcircuito elementos necesarios para el buen funcionamiento

del integrado.

Dicho integrado ha sido elegido por su elevada documentación y a la vez

elevado uso en aplicaciones electrónicas, apreciándose su correcto funcionamiento en

otros proyectos similares al que nos encontramos.

Se carac

altas prestaciones.

orden implementados con capacidades conmutadas que separan los tonos en sus dos

frecuencias fundamentales, una del grupo bajo comprendido entre los 697 y los 941 Hz

y otra del grupo alto comprendida entre los

o



Figura 6: Filtros del integrado MT8870D

A continuación de los filtros el integrado posee un algoritmo digital de

e los tonos, por el cual determina la frecuencia de cada tono y lo asocia a

cias interferentes y ruido.

su interfaz digital de salida con latches en triestado,

cilitando su conexión con el microcontrolador.

De las diversas configuraciones que se aconsejan para su montaje en la hoja de

atálogo del circuito integrado, se ha escogido una modificación de la configuración en

ntrada simple.

identificación d

una frecuencia estándar DTMF. Dicho sistema de identificación posee una muy alta

inmunidad a frecuen

Además minimiza el número de componentes externos necesarios para su uso al

llevar integrado un amplificador diferencial de entrada encargado de la amplificación de

la señal.

Por último comentar

fa

c

e



Esta elección se ha basado principalmente en optimizar el número de elementos

xternos a utilizar, que dificultarían el diseño de la placa, mientras que por el contrario

o afectan para el correcto funcionamiento del circuito.

Además, debido a numerosas pruebas y medidas realizadas en el circuito se ha

egado a la conclusión que el factor que limita el funcionamiento en la detección del

tegrado es la potencia que poseen los tonos a la entrada del mismo. Este factor no se

ejora con el otro montaje aconsejado en la hoja de catálogo, un montaje diferencial,

or lo que este último fue descartado, eligiendo el montaje más simple.

Como se dijo anteriormente se ha realizado una modificación del montaje

consejado en el datasheet del integrado. Se ha comentado que el principal factor que

mita el funcionamiento es la potencia de la señal de entrada. Según la hoja de catálogo

econocible debe ser de

9 dBm, pero después de realizar diversas pruebas con el integrado se ha comprobado

s, se ha amplificado la señal para obtener

n nivel de potencia aceptable.

puesto que a la entrada, el integrado posee un amplificador operacional en

ontaje inversor, con lo cual variando el valor de dichas resistencias obtenemos la

plifi

Se han escogido unos valores de R4 de 22 KΩ y R5 100 KΩ, obteniendo así

mplifi

e

n

ll

in

m

p

a

li

la potencia mínima de entrada necesaria en un tono para que sea r

-2

que es necesario un nivel algo mayor de potencia para un perfecto funcionamiento.

Por ello y debido a que el nivel de señal medido aportado por la línea telefónica

es levemente superior a los -29 dBm necesario

u

Esta amplificación se ha realizado variando las resistencias de entrada al

integrado,

m

am cación deseada.

a car la señal cinco veces su nivel inicial.



El esquema del montaje utilizado para la detección de tonos DTMF es el

Como se observa en la figura, otros elementos utilizados son un cristal de cuarzo

tono.

en el proceso de detección de un tono

álido DTMF.

siguiente.

Figura 7: Circuito demodulador de tonos DTMF

con una frecuencia de 3,5795 Mhz, elemento elevadamente comercializado, usado para

el funcionamiento de la circuitería digital del integrado, al igual que la resistencia R3 y

la capacidad C2 los cuales indican la constante de tiempo usada por el integrado para

evaluar como valido un

A continuación se va a explicar el cronograma con la comunicación que se

realiza entre el microcontrolador y el integrado

v



Como se puede observar en el gráfico siguiente, el proceso de variación en las

señales de salidas del integrado MT8870D cuando se detecta un tono valido es bastante

omplejo, pero para simplificar el diseño de la centralita únicamente se han utilizado las

líneas StD junto con los pines Q1- Q3 en la conexión con el microcontrolador. El resto

de señales no se usan al no ser estrictamente necesarias.

Como se observa en el cronograma en la programación del microcontrolador

inicialmente lo que se monitoriza es la señal StD , a través del pin 3 del puerto A del

mismo, puesto que es la que indica, poniéndose a nivel alto, el momento en el que existe

un dato válido en el bus Qi. Por tanto una vez se observe la activación de la señal StD se

muestrea el bus Q donde se indica el tono recibido, mediante los pines 0, 1 y 2 del

mismo puerto A del microcontrolador.

c

Figura 8: Cronograma de la recepción de un tono DTMF



Por último indicar que la codificación de los tonos en el bus es directa, indicando

el dígito marcado. En este proyecto al ser necesario únicamente discernir entre los

dígitos 1, 2 y 3, únicamente se han conectado las líneas Q1-Q3 del bus al

microcontrolador, consiguiendo así simplificar el diseño de la placa final.

4.3.4 Circuito de Reproducción y grabación de voz

A continuación se explicará el diseño y funcionamiento del subcircuito

encargado de la grabación y reproducción de la locución de voz de la centralita.

Como se ha indicado la funcionalidad de este circuito es doble, la primera

nción a realizar será la de poder grabar una locución de voz de manera simple, que

se escuchará como mensaje hacia un usuario llamante al sistema. Y la

gunda labor a realizar es obviamente reproducir dicha locución hacia la línea

lefónica exterior en el momento que un usuario acceda al sistema.

Como en el diseño del subcircuito receptor de tonos DTMF en esta ocasión se ha

scogido el diseño que se ha considerado más simple para realizar la doble

ncionalidad antes mencionada. Existían diversas posibilidades de diseño, como la de

lmacenar la voz pregrabada en una memoria EEPROM direccionable por el

icrocontrolador, pero todas ellas poseían una mayor dificultad y no mejor

ncionamiento que la opción escogida la cual es el uso de un integrado específico para

grabación y reproducción de voz.

Por ello se escogió como elemento principal del subcircuito de voz el integrado

D2590, circuito integrado específico para aplicaciones como la que se ha desarrollado

Dicho integrado es capaz de almacenar y reproducir mensajes de hasta 90

uración. Además posee muy alta calidad gracias a que incluye en su

fu

posteriormente

se

te

e

fu

a

m

fu

la

IS

en este proyecto.

segundos de d



interior un preamplificador para el micrófono, control automático de ganancia, un filtro

antialiasing y un muy fácil modo de control y direccionamiento por parte del

microcontrolador.

Una cualidad importante del integrado es que la señal de audio se carga

irectamente in células de memoria no volátiles en su forma natural, aportando una alta

ble, 90

gundos en concreto, suficiente para incluir la locución necesaria en una centralita

grado ISD2590 se

ncuentra gobernado por el microcontrolador, el cual le indicará el instante en el que

ez en todo el periodo de funcionamiento de la

entralita, por ello para pasar a este modo de funcionamiento el proceso a realizar es

anua

nuación se explicarán por separado las dos acciones principales que

d

calidad en la posterior reproducción de la misma.

Dentro de los diversos modelos que la compañía desarrolla se escogió el modelo

ISD2590 puesto que es capaz de grabar una longitud de mensaje muy acepta

se

telefónica, además de poseer una frecuencia de muestreo bastante aceptable, siendo esta

de 5,3 KHz.

El subcircuito diseñado posee dos modos de funcionamiento, uno específico para

cada aplicación a desarrollar. En el modo normal en circuito inte

e

debe de reproducir el audio grabado previamente, es decir en el instante en el que se

detecte una llamada entrante al sistema. Esta es la situación en la que se encuentra el

sistema normalmente.

La otra posibilidad o modo de funcionamiento, es aquella en la que se desee

grabar el mensaje a reproducir cuando se detecte una llamada entrante. Esta situación es

muy esporádica, incluso una sola v

c

m l y no automático, puesto que es imposible conocer o forzar el momento de

grabación del mensaje.

A conti

realiza el dispositivo, el motivo de esto es su gran variabilidad entre ellas.



4.3.4.1 Proceso de grabación de voz

El proceso que debe seguir el usuario para realizar la grabación del mensaje es el

guiente:

la posición RECORD.

5. Presionar el botón de GRABACIÓN mientras que en sentido al

icrófono se indica por el usuario el mensaje a reproducir.

or último situar de nuevo los jumpers números 1 y 2 en la

posición PLAY y NORMAL respectivamente previa desconexión

si

1. Inicialmente desconectar la centralita del sistema de alimentación.

2. Situar el jumper número 1 en

3. Situar el jumper número 2 en la posición MANUAL.

4. Conectar de nuevo el sistema a la alimentación eléctrica.

m

6. Una vez se desee acabar con la grabación del mensaje dejar de

presionar el botón de GRABACIÓN acabándose así el proceso

del mismo.

7. P

de la señal de alimentación.

Un pequeño esquema de la situación física tanto de los jumpers como del botón

de GRABACIÓN en la placa realizada es el siguiente:



Figura 8: Ubicación de los jumpers

Hay que desta

presentar ninguna funcionalidad en el proceso de grabación de la locución de voz.

Este ju er co

de situar al integrado

Esta situación no ha sido controlada mediante el microcontrolador debida a que

3 debe estar en todo momento

onectado a modo normal. Así conseguimos reducir el número de pines del

icrocontrolador usados, facilitando la implementación final del sistema.

se ha indicado anteriormente que el pin PD debe estar en todo

omento conectado a modo normal, concretamente a tierra, se ha situado el jumper

úmero 3 en la placa con otra finalidad excepcional, y es la de resetear internamente el

car la presencia de un tercer jumper que inicialmente no parece

mp ntrola el pin Power Down Input del integrado, y su función es la

en modo de bajo consumo.

la potencia consumida en modo normal por el integrado es perfectamente asumible por

el diseño generado, y por tanto el jumper número

c

m

A pesar de que

m

n



puntero al comienzo de la voz pregrabada, pero únicamente en caso en el que en el

anscurso de la grabación se halla producido una situación de overflow interna del

ispositivo, es decir se halla sobrepasado los 90 segundos de la longitud del mensaje a

rabar.

Por ello y solo de modo excepcional, en el caso que se observe que escuchando

locución de voz no comienza al principio del mensaje y este a su vez se encuentra

ortado en algún momento del mismo, síntoma inequívoco que se ha producido

tuación de overflow en el proceso de grabación, el proceso a realizar es modificar la

tuación del jumper número 3 durante un breve instante de tiempo.

Así conseguimos resetear así el puntero interno a comienzo de la locución, y

olver a realizar el proceso de grabación antes mencionado desde su inicio,

onseg r que el mensaje quede perfectamente almacenado en la memoria interne del

isposi vo.

tr

d

g

la

c

si

si

v para así

c ui

d ti

Como se puede observar se cumple secuencia de tiempos necesaria teniendo en

cuenta que:

- El jumper número 1 corresponde con el pin RP / (Playback/Record), siendo

la posición normal o PLAY el momento en el que se encuentra a nivel alto, y

la posición de grabación el momento en el que se sitúe a nivel de potencial

bajo. Esta señal de entrada al dispositivo es muestreada en el momento que

se produzca un flaco de bajada de la señal EC .

- El jumper número 2 no corresponde exactamente con ningún pin específico

del dispositivo, sino que su función es la de conectar el pin EC ( Chip

Enable) en un caso al microcontrolador, llamado modo NORMAL, o en su

defecto conectarlo al modo MANUAL, usado en el proceso de grabación y

mediante el cual se conecta a un botón que presionándolo aplica a el pin un



nivel de potencial bajo, conectándolo a tierra, por el contrario siempre estará

a nivel “1” por la colocación de la resistencia R19 en formación pull-up.

- El jumper numero 3 como se indico anteriormente no se usa en el proceso de

grabación y su colocación normal es a nivel de potencial bajo, como se

Este Bus posee la utilidad de poder direccionar diversos mensajes pregrabados

la m

el proceso de reproducción del mensaje.

a posterior, debe mencionarse que los tiempos mínimos impuestos para el

orrecto funcionamiento son sobradamente cumplimentados.

Deb

humanos,

como se ha

continuación se muestra el cronograma del proceso de grabación mencionado

del disp i

indica en el cronograma.

Cabe mencionar la presencia en el dispositivo de un bus de direccionamiento de

amplitud 9 bits.

en emoria interna, pero debido a que para la aplicación que nos encontramos solo es

necesario el almacenamiento de una única locución de voz, todo los bits del bus se han

situado a nivel de potencial de tierra, por lo que siempre se apuntará al comienzo de la

memoria en

Como último dato a resaltar del proceso de grabación del integrado, ilustrado en

el cronogram

c

ido a que mencionados periodos no son comparables a tiempos de reacción

mucho mas extensos, y que son los que en realidad se aplican puesto que

relatado, este es un proceso manual.

A

os tivo ISD2590.



Una vez comentado el modo de funcionamiento manual, necesario para la

Figura 9: Cronograma del proceso de grabación

pregrabación del mensaje a reproducir, a continuación se expone el método de

funcionamiento normal del mismo, y en el que se encontrará la gran mayoría del

tiempo.

4.3.4.2 Proceso de reproducción del mensaje

Como se ha indicado anteriormente el proceso de reproducción del mensaje

pregrabado se realiza de forma totalmente automatizada y controlado en todo momento

or el microcontrolador del sistema, de forma totalmente lógica al tener que ser la

entralita automáticamente la que de respuesta ante una llamada entrante.

p

c



La colocación apropiada de los jumpers para que este proceso se reproduzca, a la

vez comentar que debe ser la posición normal de los mismos, es:

- El jumper número 1 el cual controla el pin RP / del dispositivo debe estar

colocado en la situación PLAYBACK.

- El jumper número 2 el cual controla el pin EC del integrado debe estar

situado como es lógico en la posición NORMAL.

- Al igual que el jumper número 3 que debe estar en la misma situación,

NORMAL.

el mensaje este

tamente, el pin Power Down Input no posee ninguna funcionalidad,

miento y ocupación telefónica mediante la conmutación del relé 1, el

icrocontrolador generará un pulso a nivel bajo en el pin

Debe mencionarse que en este proceso de reproducción, una vez

grabado correc

puesto que no se producirá en ningún caso situación de overflow.

Una vez se detecte una llamada entrante al sistema y se halla activado el circuito

de aisla

EC del dispositivo,

ensaje.

Una de las pocas peculiaridades de este proceso es que el tiempo que debe durar

m

activando la reproducción del m

ECel pulso en el pin , TCE, debe ser superior a 100 nanosegundos, lo cual ha sido

previsto en la programación del microcontrolador.

Con el fin de explicar con mayor claridad el proceso de reproducción de la voz

uestra a continuación el cronograma de dicho proceso, el cual ha sido

capitulado del datasheet del dispositivo utilizado, en este caso el integrado ISD2590.

o se podrá observar el proceso antes mencionado cumple perfectamente con las

especificaciones impuestas por el fabricante.

pregrabada, se m

re

Com



ción

saje

es modificado en el proceso de funcionamiento

el sistema.

uncionamiento

ismo, poseyendo estas, una funcionalidad solo aplicable para aplicaciones de

ayor

nión entre el pin

Figura 10: Cronograma del proceso de reproduc

Al igual que se dijo en el proceso anterior de grabación cabe destacar que el bus

de direccionamiento que posee el dispositivo esta constantemente apuntando a la

dirección inicial de la memoria, lugar donde comienza el men pregrabado con

anterioridad puesto que dicho bus nunca

d

El resto de las señales que aparecen en el cronograma del dispositivo no son

tomadas en cuenta en el proyecto por no ser necesarias para el correcto f

del m

m complejidad a la que nos encontramos.

Como se puede observar se ha logrado un perfecto funcionamiento del sistema

encargado de la voz de la centralita utilizando una única conexión con el

microcontrolador del sistema, siendo esta la u EC del dispositivo y el



bit número 5 del puerto A del micro, facilitando el montaje físico de la placa, y

simplificando en enorme medida la programación del mismo.

Este ha sido uno de los motivos fundamentales en la elección de entre las

distintas posibilidades existentes para el diseño de este apartado del proyecto.

Una vez explicado los dos modos de funcionamiento del subsistema de voz, a

continuación se explicará el montaje realizado para el buen funcionamiento del mismo.

En el montaje se advierte la presencia de dos circuitos que se podría decir que

son entre ellos independientes.

El primero es aquel que engloba al dispositivo ISD2590, encargado de todas las

funciones relacionadas con la grabación y reproducción del mensaje de la centralita, y al

sto d la circ ría necesaria para el correcto funcionamiento del mismo.

El segundo circuito es el encargado de amplificar la voz que reproduce el

al podría provocar algún perjuicio para el

o de que se produjera alguna sobre tensión.

re e uite

dispositivo antes mencionado, hasta obtener unos niveles de audición aceptables y a la

vez no sobrepasar la normativa de máxima potencia insertada en la línea telefónica.

Consiguiendo además independizar, un poco mas de lo que ya lo estaba, al

integrado ISD2590 de la línea exterior, la cu

mismo en el cas

El esquema global del circuito diseñado para la grabación y posterior

reproducción de la locución de la centralita es el siguiente:



de

de la señal de audio hacia la línea telefónica, se ha seguido el diseño

son la existencia tanto de

rminales de tierra como de terminales de alimentación separados para la parte

Para el proceso de grabación se ha utilizado un micrófono diferencial que es

grado por los pines MIC (Microphone Input) y MIC REF (Microphone

rabes de dos capacidades serie. Con la utilización de una entrada

Figura 11: Circuito de grabación y reproducción de voz

Sobre el montaje realizado cabe mencionar que, salvo la circuitería encargada

la amplificación

aconsejado en el datasheet del dispositivo ISD2590, parte fundamental del montaje.

Una de las características a resaltar del diseño

te

analógica y digital del dispositivo utilizado, ello es así con el fin de minimizar el ruido

que se podría producir en el audio.

acoplado al inte

Referente) a t



diferencial conseguimos cancelar todo el ruido de modo común que se produce en el

icrófono.

Una vez la señal proveniente del micrófono llega al integrado por los pines

nteriormente comentados, esta señal es preamplificada internamente mediante un

mplificador con control automático de ganancia, compensando los diversos niveles de

ntrada y consiguiendo disminuir al máximo la distorsión antes de ser almacenado el

udio. Esta amplificación puede darse de entre -15 y 24 dB según las especificaciones.

Para compensar esta amplificación se utiliza el pin AGC (Automatic Gain

ontrol) al cual mediante los valores de la resistencia R18 y la capacidad C13

justamos la constante de tiempo después utilizada en el ajuste.

Una vez la señal de audio es amplificada consiguiendo un ajuste óptimo de su

ivel, esta atraviesa un filtro antialiasing de cinco polos antes de almacenarse en la

o.

En el proceso de reproducción del audio, la señal a su vez pasa por un nuevo

ión

e entre 21 y 26 dB según las especificaciones.

m

a

a

e

a

C

a

n

memoria interna del dispositiv

filtro, esta vez de suavizado de igualmente cinco polos previo a una amplificación

interna final, que consigue junto a la preamplificación antes comentada una

amplificación total de la señal desde la entrada al dispositivo hasta su final reproducc

d

La única modificación con respecto a lo impuesto en el datasheet a sido

introducida en la conexión del pin EC ; en el montaje aconsejado se indicaba la

presencia de una resistencia en situación de pull-up unido a un pulsador que conectara a

erra dicho pin, generando así, en el momento que fuera pulsado, el pulso de inicio

se le ha nombrado con el número 3, para poder conmutar la secuencia introducida en el

ti

tanto del proceso de grabación como el de reproducción.

La modificación aportada consiste en la introducción de un jumper, en este caso



pin EC del dispositivo de entre los dos modos de operación ya comentados en este

proyecto; siendo estos, el modo MANUAL utilizado en el proceso de grabación y

xplicado en el párrafo anterior y el modo NORMAL en el cual dicho pin del integrado

sistencia externa de 16 Ohmios.

ida en modo diferencial

ue posee el dispositivo, la cual aportaría una mayor potencia, llegando esta a los 50

W.

apaz de aportar como para que el nivel de audición en

línea telefónica sea aceptable, por lo que se debería amplificar posteriormente.

io, pues la amplificación externa es

ficientemente grande como para obtener un nivel aceptable de potencia introducida en

ema, se ha diseñado una etapa

e amplificación de la señal de salida mediante la utilización de un amplificador

e

queda conectado directamente con el microcontrolador del sistema, situación necesaria

para generar la reproducción del mensaje y por tanto la situación mas usual del sistema.

La señal de audio que es extraída del dispositivo ISD2590 en el proceso de

reproducción posee una potencia de aproximadamente 12,2 mW medida sobre una

re

Esto es así debido a que únicamente utilizamos en nuestro sistema un único pin

de salida de audio, SP + (Speaker Output +), y no usamos la sal

q

m

Pero en detrimento de esta opción diferencial hay que comentar que no es

potencia aun suficiente la que es c

la

Por ello, debido a que para ambas situaciones es necesario una amplificación

externa de la señal de audio aportada por el dispositivo, se ha elegido utilizar la salida

en modo simple con el fin de simplificar la circuitería a utilizar en el diseño. Sin que por

ello se disminuya el nivel de calidad del aud

su

la línea telefónica.

Por tanto, como se ha explicado anteriormente, debido a que la potencia

suministrada por el dispositivo ISD2590 no es suficiente para obtener un nivel de

audición aceptable para el usuario llamante a nuestro sist

d

operacional al cual se le ha aplicado un montaje inversor.



4.3.4 ircuito amplificador.3 C

El amplificado operacional utilizado es el modelo OPA548T de la compañía

Burr – Brown, y ha sido escogido principalmente debido a la alta corriente que es capaz

de proporcionar a su salida, siendo su máximo 3 Amperios como corriente continua y 5

mperios su corriente de pico máxima, con la cual se obtiene potencia suficiente para

utilizado posee características como la de poder

eshabilitar la salida del mismo mediante el pin Enable / Status (E/S) del mismo, o la de

tre el

rminal positivo del amplificador y la salida del mismo se ha utilizado un

Inicialmente no parece una excesiva amplificación pero hay que tener en cuenta

n el apartado previo de este

royecto, de no poder sobrepasar un nivel de pico máximo a la entrada del PTR

A

que se escuche bien la grabación en la línea telefónica del llamante.

Además el amplificador

d

poder ajustar la corriente máxima que sea capaz de aportar. Ambas funciones no han

sido llevadas a cabo en el diseño debido a que no presentan una utilidad aplicable a una

centralita de teléfonos.

El montaje que se le ha aplicado al operacional es el de inversor, en el que se ha

utilizado como resistencia de entrada, nombrada como R13 en el esquema circuital

antes mostrado, una cuyo valor es de 4,7 KΩ. Como resistencia utilizada en

te

potenciómetro de valor 10 KΩ.

Por tanto variando el valor del potenciómetro podemos aumentar o disminuir en

su caso el volumen del mensaje que se escuchará en el caso de una llamada entrante.

Obteniendo como máximo una amplificación aproximada del doble de la señal inicial.

que lo que verdaderamente importa es que la corriente de salida va a ser muy alta con lo

cual la potencia aplicada en la línea si va a ser alta.

Además se presenta otro problema y es el de la obligatoriedad impuesta por la

compañía Telefónica de España S.A.U, y comentada e

p



generado desde la red interior del usuario de 1, 5 Voltios medido sobre una resistencia

e 600 Ω.

onal al igual que la

an situado dos resistencias de 100 KΩ, conectadas entre alimentación y

Por tanto debido a que la tensión con que es alimentado el operacional no es

a.

ediante el integrado LM7805 a 5

oltios, de los cuales se alimenta el resto del circuito.

d

Esta normativa se cumple en todo momento gracias a que la amplificación

máxima esta controlada para no sobrepasar este límite.

Comentar brevemente que a la entrada negativa del operaci

positiva se le h

tierra, con el fin de polarizar el nivel de continua de entrada y poder así amplificar la

señal de audio en todo su rango sin que se produzca distorsión por parte del operacional,

puesto que inicialmente la alimentación del amplificador operacional es diferencial

mientras que nosotros utilizamos una alimentación simple para el mismo.

diferencial, sino que posee un valor unitario con respecto a tierra, ha sido necesaria la

colocación de resistencias de igual valor como divisor de tensión con el fin obtener en

ambos terminales un valor de continua que corresponde con el nivel medio de la

alimentación suministrada al amplificador, obteniendo así el máximo de rango dinámico

disponible para la señal de entrad

Por último comentar la dificultad que presenta este montaje y es el de que el

amplificador operacional debe poseer una alimentación de con un mínimo de 8 Voltios,

siendo la alimentación del resto del diseño de 5 Voltios.

Esto se ha solucionado conectándolo directamente a la alimentación de la placa

de desarrollo del microcontrolador utilizado la cual percibe una alimentación de 12

Voltios y la cual posteriormente es estabilizada m

V

El problema de esta conexión directa desde el transformador de continua es que

no presenta una alta estabilidad dicho voltaje de 12 Voltios, lo cual introduce distorsión



en el audio generado al alimentar con ella el amplificador operacional. Por ello se ha

acidad C16 de un muy alto valor, comprobando la eliminación de la

encio

.3.5

utilizado la cap

m nada distorsión en el mensaje de audio generado.

4 CIRCUITO GENERADOR DE TONO DE SEÑALIZACIÓN

Como se indicó al comienzo de esta memoria, en el proceso de recepción de una

llamada externa una vez se halla detectado esta, reproducido el mensaje de voz

pregrabado y reconocido el dígito correspondiente con una de las extensiones de la

centralita, el siguiente paso lógicamente es el de generar en el teléfono una señal interna

apaz de hacer al usuario destino de la llamada darse cuenta de que posee una

mun

ado es la de una llamada convencional.

c

co icación entrante hacia él.

Debido a que en el proyecto en el que nos encontramos no se tiene en cuenta el

diseño del equipo telefónico final, el cual se podría hacer específico para este

simplificando en gran medida el diseño, la única señal reconocible capaz de ser

detectada por un teléfono estandariz

Por ello se ha diseñado este subcircuito, cuyo fin es el de generar en el teléfono

destino una respuesta sonora que le indique al usuario que posee una comunicación

entrante.

El tono que se desea generar es el que a su vez el sistema recibe inicialmente al

recibir una llamada y está predefinido en las características indicadas por la operadora

telefónica, el cual posee las siguientes características indicadas al comienzo de esta

memoria:




Frecuencia 25 Hz ± 3 Hz

Forma de onda sinusoidal

Tensión alterna( valor eficaz) 75V ± 10%

Tiempo máximo de aplicación 60 sg

Cadencia de la señal de llamada On: 1500 ms ± 10 %

Off: 3000 ms ± 10 %

Repetición

Distorsión ≤ 5 %

Tabla 6: Características del tono de señalización de llamada entrante

subcircuito

n el diseño final del proyecto.

amplitud en mas de diez veces superior a la alimentación del sistema que es

e 5 Voltios.

rador de ondas con variadas formas, amplitudes y frecuencias, se ha llegado a

conclusión que no es preciso obtener una perfecta exactitud con lo que se encuentra

stipulado en la norma.

Como se puede observar en la tabla anterior la principal dificultad de esta señal

es su muy alto voltaje, lo cual dificulta en gran medida la integración de este

e

Por tanto se debe generar una señal a muy baja frecuencia, 25 Hz únicamente,

pero cuya

d

Previamente hay que comentar que después de realizar diversas pruebas sobre

varios equipos telefónicos, principalmente introduciéndoles diversas señales extraídas

de un gene

la

e



S dianas variaciones sobre los valores nominales antes

comentados los equipos telefónicos respondían perfectamente hacia los estímulos

.

plo cabe destacar que el rango de frecuencias en el que se localiza un

buen funcionamiento del equipo terminal, se extiende de entre los 20 Hz hasta los 400

amplitudes de la señal de e posee un amplio

100 Voltios aproxima

Pero teniendo en cuenta que el volumen con que posteriormente suena el equipo

terminal varía de forma proporcional con la amplitud. Fuera del rango indicado o no es

mplitud para hacer sonar el equipo terminal o por el contrario es excesivo en

o en el teléfono.

Por último se comprobó la posible utilización de otras formas de onda que no

eran las estipuladas en la norma, comprobándose que el comportamiento del terminal

Concretando, se llegó a la conclusión que no era estrictamente necesario la

Una vez resueltas las consideraciones previas, se diseñó un sistema capaz de

iente continua. Exactamente la función inicial para la que el

ansformador fue fabricado fue para disminuir de una corriente alterna de XX Voltios,

ino que a pequeñas o me

introducidos

Por ejem

Hz.

Igualmente el rango de ntrada

abanico, siendo este de entre 50 y damente.

suficiente a

sonido generad

fu

hacia formas de onda triangulares o rectangulares es similar al realizado ante una forma

de onda sinusoidal.

obtención de una forma de onda exactamente igual a la estipulada en la norma,

facilitando en gran medida el diseño de este apartado del proyecto.

generar una señal de tan alto voltaje como la mencionada, partiendo de una

alimentación de únicamente 5 voltios.

Para ello se utilizó un transformador utilizado para la conversión de corriente

eléctrica alterna en corr

tr



correspondiente con la corriente eléctrica existente en Estados Unidos, a una señal de

to la función inicial del transformador, y para lo que fue fabricado, es

s

perior, por ello lo que se realizó fue la utilización del nombrado transformador pero

El transformador posee además otra cualidad indispensable para el buen

es importante debido a que aproximadamente un equipo terminal

tencia de entrada de unos 600 Ω, lo que equivale a generar mas de 60

plitud de unos 80

oltios pico-pico, no pudiéndose ajustar mas al valor teórico debido a que únicamente

seem

oltios, pues es el voltaje con el que estamos

abajando en nuestro sistema.

XX Voltios de amplitud.

Por tan

reducir la amplitud de la señal de alterna que se introduce por el primario del mismo en

una proporción de quince veces.

En el proyecto nos encontramos ante la situación inversa, poseemos una

alimentación de 5 Voltios y deseamos obtener una señal cuya amplitud es quince vece

su

colocado en su situación inversa, es decir, la señal de entrada al transformador es

introducida por el secundario del mismo obteniendo por el primario una señal quince

veces superior, siendo esta la señal deseada para el accionamiento del equipo terminal.

funcionamiento del sistema, por la cual es capaz de entregar suficiente potencia a la

carga externa, en este caso el teléfono, sin que se sature la tensión entre sus bornas.

Esta cualidad

posee una resis

mA en su terminal secundario.

Comentar por último que la señal generada posee una am

V

po os una unidad de escalabilidad, en este caso por quince, impuesto por las

características del transformador, y un único voltaje posible como señal utilizada a la

entrada del mismo, en este caso 5 V

tr



El esquema del subcircuito diseñado para la creación de la señal de tono es el

siguiente.

Figura 12: Circuito de generación de tono de señalización

Otra aproximación con respecto a la teórica señal de indicación de llamada

r, es generada por el microcontrolador del sistema, y por

te solo puede ser una señal cuadrada y cuyo voltaje oscila entre los

mites de la alimentación del sistema, es decir entre 0 y 5 Voltios.

entrante que ha sido previamente estudiada y comprobada su efectividad es la de utilizar

diversas formas de onda en vez de la aplicación de una onda sinusoidal.

Dicha aproximación ha sido aplicada en el diseño del sistema, puesto que la

señal usada para ser inyectada en el secundario del transformador, como se puede

observar en el esquema anterio

tanto únicamen

lí



Otro dato a comentar es el que a pesar de estar diseñado el transformador para

ser usados a muy bajas frecuencias, como las utilizadas en la red eléctrica, igualmente

aliza la misma función de amplificación con señales de mucho mayor rango teniendo

n cuenta que no siempre con la misma intensidad.

Por ello al introducir por el secundario del transformador una señal rectangular a

salida del mismo obtenemos una señal de igual forma de onda, aunque se aprecia un

ve suavizamiento de la misma.

Como se puede observar en el esquema anterior otro elemento importante en el

iseño del circuito es el uso del driver L293 de la compañía Texas Instruments.

Dicho dispositivo es un cuádruple driver capaz de suministrar una elevada

otencia a su salida. Poseyendo como límite la capacidad de poder proporcionar 1

mperio de intensidad, corriente más que suficiente para el buen funcionamiento del

stema.

Además dicho driver esta diseñado específicamente para actuar sobre cargas

resenta idóneo.

, amplificando

nicamente las transiciones de la señal rectangular.

ton como

midero y un montaje pseudo Darlington como fuente.

re

e

la

le

d

p

A

si

inductivas en su salida, como es la situación en la que nos encontramos, por lo que se

p

Su utilización es obligada debido a que la potencia capaz de suministrar el

microcontrolador utilizado en el sistema es muy reducida, con lo que el transformador

utilizado no realizaba correctamente la función de amplificación

ú

Para poder suministrar suficiente potencia el driver utilizado posee en todas sus

salidas un circuito completo en tótem-pole, utilizando un montaje Darling

su



Además con el fin de obtener una mayor potencia se ha realizado un montaje

diferencial, como se puede observar en el esquema anterior. Es decir la potencia

suministrada por el microcontrolador es doble al utilizar dos salidas del mismo, al igual

ue por el uso de dos drivers diferenciados.

iendo al sumarlas el doble de potencia.

das por

l transformador. Para dicho montaje se han utilizado las recomendaciones obtenidas

obtener la mayor similitud posible con las especificaciones de la señal de

amada entrante definidas en su norma, en el proceso de actuación de este circuito se ha

De esta forma, la señal se encuentra activa durante un periodo de un segundo y

edio

funcionalidad de esta señal, es que

realizan diez tonos en el proceso de funcionamiento para cada llamada entrante

cibida, y para no estar continuamente ocupando la línea, al cabo de dicho número de

nos se supone por el sistema que el usuario destino de la llamada no se encuentra

q

La señales generadas por el microcontrolador e introducidas en el driver son la

misma pero negadas entre si, obten

Comentar que el uso de los diodos tiene una funcionalidad de protección para el

integrado, específicamente la de absorber posibles corrientes transitorias genera

e

del datasheet del dispositivo integrado.

Una particularidad en el proceso de funcionamiento de este circuito, es que con

el fin de

ll

programado el microcontrolador de tal manera que se cumpla la cadencia de la señal a

generar.

m y a continuación se inactiva durante otro periodo de 3 segundos, como bien se

especifica en su normativa.

Otra característica que ha sido aplicada a la

se

re

to

disponible y se da por concluida la comunicación.



4.3.7 CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN PARA EL TELÉFONO

en el que posea una comunicación entrante

acia su extensión o por el contrario en el instante en el que él mismo desee establecer

Por este motivo ha sido diseñado este circuito. Su finalidad es la de aportar al

portada por la propia línea telefónica

nalógica pero para el sistema en el que nos encontramos esto no es posible, puesto que

método escogido para la detección del uso de un equipo terminal es el mismo

n principio que el utilizado por la compañía telefónica para realizar la misma función.

circula por el PTR, Punto Terminal de Red, exactamente

stipula unos límites máximos y mínimos para cada situación de 15 y 6 mA; es decir, a

lo que es lo mismo una impedancia

uy elevada, y por el contrario un teléfono descolgado se puede identificar como una

arga muy pequeña, aproximadamente 600Ω.

Una de las funciones que debe desarrollar la centralita es la detección de el

levantamiento del bucle telefónico, vulgarmente llamado descolgar, por parte del

usuario del sistema, ya sea en el momento

h

una llamada hacia otro interlocutor exterior.

teléfono situado en alguna extensión de la centralita una alimentación continua que sirva

para poder posteriormente detectar el momento en el que se levanta el terminal.

Dicha alimentación normalmente es a

a

si conectamos directamente los equipos terminales a la red telefónica todos sonarían en

el instante en el que se produjera una llamada entrante, lo cual no es compatible con el

funcionamiento de una centralita.

El

e

La operadora identifica e interpreta si se ha levantado o no el terminal por la

cantidad de intensidad que

e

partir de una tensión de alimentación que proporciona y la intensidad que circula por la

red, estipular la carga localizada en su extremo.

Un equipo terminal en estado de reposo o colgado se puede identificar como una

situación de circuito abierto aproximadamente o

m

c



Es por tanto esta variabilidad en la carga final de la línea la que estipula la

tuación en la que se encuentra el equipo terminal.

Esta tensión de alimentación se podría haber extraído de la alimentación del

stema

n de la

ropia línea telefónica.

de la propia centralita. De otra forma la compañía

stipularía que se ha levantado un terminal y siempre tendría la línea abierta,

pidie

e se ha producido un cierre del bucle

lefónico.

stema, sino que dicho

si

Y por ello, para poder obtener un cálculo de la carga aportada por el equipo

terminal en la línea, es necesario aplicarle a la misma una tensión de alimentación a

partir de la cual determinar el estado.

si , pero para evitar un gasto superior de potencia de la centralita y debido a la

compatibilidad de este circuito con la normativa telefónica estipulada, como se

explicará posteriormente, se ha escogido extraer la mencionada alimentació

p

Pero para ello se debe cumplir dos requisitos fundamentales, el primero es que

nunca debemos extraer de la línea telefónica mas intensidad de la estipulada por la

operadora telefónica para ella determinar que un equipo terminal ha sido levantado,

puesto que esa función es labor

e

im ndo que cualquier llamada entrante al sistema se realizase al estar este siempre

comunicando.

Para obtener dicho objetivo nunca se debe sobrepasar del límite de circulación

de intensidad estipulado por la compañía telefónica de 6 mA, puesto que a partir de la

cual, según se estipula en la normativa explicada en la introducción teórica de esta

memoria, la operadora no asegura el buen funcionamiento de la línea llegando al límite

de 15 mA a partir del cual siempre estipula qu

te

Un segundo objetivo a cumplir en el diseño es el de filtrar toda señal alterna

proveniente de la línea telefónica hacia el equipo terminal. Esto es así para no hacer

sonar el teléfono cuando la señal de llamada entrante llegue al si



tono solo sea percibido únicamente por el circuito de detección de llamada entrante ya

explicado en esta memoria.

Con el fin de realizar la funcionalidad antes mencionada cumpliendo a la vez los

requisitos estipulados anteriormente, se ha realizado el siguiente diseño de este circuito,

del que a continuación se muestra su esquema.

Figura 13: circuito de alimentación del equipo terminal

er siempre una alimentación positiva.

Explicando la funcionalidad de cada elemento del circuito cabe mencionar que la

presencia del puente de diodos es debida a que la polaridad de la alimentación de la

línea telefónica no viene impuesta en su normativa, incluso se indica que esta puede

variar en el transcurso de una comunicación, por tanto se ha utilizado este elemento con

el fin de ten

La resistencia de entrada tan alta posee una doble funcionalidad, la primera es la

de presentar tanto para la corriente continua como alterna una muy alta impedancia

evitando extraer corriente de la línea telefónica, consiguiendo así evitar que para la



operadora nosotros nos encontremos en estado activo, puesto que la intensidad

consumida es muy baja.

Al extraer poca corriente alterna conseguimos que una mayor cantidad de ella

transcurra por el circuito de detección de llamada entrante y logramos así la

compatibilidad de ambos circuitos.

Se puede calcular de forma teórica el valor de la intensidad absorbida por este

ircuito desde la línea telefónica. Para ello tenemos en cuenta, las medidas realizadas

bre la línea y comentadas al comienzo de esta memoria.

En ella se constató que el voltaje existente en la línea en estado de reposo es de

proximadamente 40 Voltios. Además la resistencia equivalente vista desde la línea

nalógica se puede calcular como la suma de la resistencia de entrada de este circuito de

limentación, 100 KΩ, más las resistencias en serie utilizadas en el circuito de

etección, las cuales poseen un valor de 570 KΩ.

Por tanto la intensidad consumida se calcula como:

El voltaje aplicado entre las bornas del condensador es, medido en el sistema

c

so

a

a

a

d

AV µ6040=

KK 570100 Ω+Ω

La funcionalidad del condensador es evitar que el tono de llamada entrante no se

dirija hacia el equipo terminal, pues haría sonar el mismo; con él cortocircuitamos la

entrada del terminal para esta comentada señal.

realizado, de 37 voltios. Con ese voltaje y un posterior circuito de detección se

comprobará el estado del equipo terminal, como era comentado en la funcionalidad del

sistema.



Este circuito se encuentra localizado en el diseño global de la centralita

plementado para cada una de las extensiones que posea la centralita, en este caso tres

nicam

tar de forma independiente cada terminal para que

osteriormente funcione correctamente su correspondiente circuito de detección de

El único problema que puede presentar la repetida implementación de este

ultiplica por cada repetición

el mismo. Pero debido al amplio margen con el que estamos trabajando, únicamente es

o de 60 µA por cada circuito teniendo como límite máximo el uso de 6

A, la repetida implementación no es motivo de mal funcionamiento.

Otra consecuencia indirecta de la utilización de esta alimentación para el equipo

rmina

vitar la perdida de información de las

ismas.

e reciben la tensión de alimentación, mientras que durante el proceso de

im

ú ente.

El motivo es el debe alimen

p

estado. Si se usara un único circuito de alimentación al descolgar un terminal de los tres

la disminución de carga impuesta por esta acción afectaría por igual a todos los sistemas

detectores, pues estarían conectados en paralelo.

Por ello se ha visto necesario la implementación de circuitos de alimentación por

separado para cada equipo terminal que se conecte al sistema, además la simple

realización de los mismos no dificulta en gran medida la implementación física del

sistema.

diseño es que la intensidad consumida por el sistema se m

d

necesario el us

m

te l es la compatibilidad del proyecto realizado con equipos telefónicos que posean

memorias volátiles y no posean una alimentación externa a la línea telefónica, las cuales

requieren de una constante alimentación para e

m

De esta forma por tanto se encuentran en todo momento alimentadas, a pesar de

que su consumo sea muy bajo, puesto que en estado de reposo es mediante este circuito

por dond



realización de una llamada se encuentran directamente alimentadas por la propia línea

UITO DE MONITORIZACIÓN DEL ESTADO DEL TERMINAL

telefónica.

4.3.7 CIRC

La única diferencia en la realización de esta diferenciación con respecto a la

aplicada por el

rminal se discrepará en cada caso mediante una variación de tensión, la cual si será

se debe estar muestreando el estado del terminal, y para ello, debido a que el

étodo de validación es basado en variaciones de potencial es necesario la presencia de

Como se comentó en el apartado anterior la operadora telefónica interpreta el

estado de un equipo terminal conectado a la línea analógica mediante la variación de la

corriente que circula a través del bucle telefónico. Es decir detecta la variación que

supone la colocación de una carga al final del bucle de abonado, en este caso el

teléfono.

En este proyecto se ha realizado la misma función para determinar si el teléfono

conectado a una extensión de la centralita se encuentra en estado de reposo, colgado, o

en su defecto se encuentra descolgado o en estado de línea tomada.

realizada por la compañía telefónica es que en nuestro caso no podemos trabajar con

intensidades puesto que dicha detección debemos compatibilizarla con el uso del

microcontrolador del sistema.

Es por ello por lo que para determinar la variación de carga

te

posible medir por parte del microcontrolador.

Por este motivo recién comentado es por lo que ha sido necesario el uso del

circuito explicado en el apartado anterior de alimentación telefónica, puesto que en todo

momento

m

una alimentación general del terminal.



Para la elaboración del diseño de este circuito se impuso como más importante

preocupación la obtención de la mayor simplicidad posible, puesto que este circuito se

ncuentra localizado en el diseño final por cada una de las extensiones a muestrear del

a

a el propio equipo terminal, lo cual impide que dicho circuito pueda ser

islado del resto del funcionamiento de la centralita en algún momento.

Figura 14: Circuito de monitorización del estado del terminal

e

sistem , en este caso tres.

Otra imposición importante es la de total compatibilidad con el resto de circuitos

del proyecto, esta especificación toma elevada relevancia puesto que el circuito de

detección de estado telefónico en el que nos encontramos debe estar localizado en el

sistema contiguo a la conexión telefónica de cada extensión, es decir debe estar

conectado

a

El diseño realizado para la realización de las funciones explicadas anteriormente

ha sido el siguiente:



A continuación se explicará la utilidad de cada componente del esquema

utilizado.

Inicialmente se ha utilizado un puente de diodos, conformado por cuatro diodos

N4148, con el fin de rectificar la tensión de entrada y trabajar siempre con tensiones

ositiv

dicho voltaje para como se indico anteriormente trabajar con

nsiones positivas con respecto al terminal de tierra de la centralita.

El segundo motivo por el cual ha sido utilizado este puente de diodos es para

oder compatibilizar este circuito con el circuito de generación de tono telefónico.

Como se explico con anterioridad y se puede comprobar en el esquema circuital

ntes expuesto este circuito se encuentra conectado directamente al equipo terminal

calizado en una extensión de la centralita.

Por ello este circuito también recibe la señal de tono telefónico generado

ternamente en la centralita, la cual es una señal alterna y de muy alto voltaje como se

dicó en su apartado. Por lo que es estrictamente necesaria la utilización de este

encionado puente de diodos para poder compatibilizar ambos circuitos.

1

p as.

Este paso inicial es necesario por dos motivos principalmente. El primero se

basa en que la normativa telefónica no estipula una polaridad para la tensión de

alimentación existente en la línea telefónica, incluso indica que es posible que además

dicha polaridad pueda variar en el transcurso de una comunicación telefónica.

Por tanto al no poder establecer la polaridad de la alimentación en la línea es

necesario rectificar

te

p

a

lo

in

in

m



Una vez rectificada la tensión de entrada al circuito el siguiente paso que se

realiza es conseguir discernir de alguna manera la diferencia de carga que se da en el

según su estado sea el de reposo o levantado.

es normal, varía en función de la carga situada en su extremo, la cual la

fono.

ón que el

icrocontrolador pueda identificar como valores lógicos.

rminal colgado, es

ecir aproximadamente en circuito abierto, por la compañía telefónica es de 48 Voltios

Por el contrario en estado de línea tomada, es decir, estando el teléfono

En un principio no conocemos la caída de tensión en la línea en el momento en

equipo terminal

Para ello se ha hecho uso de la diferencia de tensión en la línea telefónica, la

cual, como

introduce el telé

A partir de estas variaciones en la alimentación en la línea, han sido calculados

los valores de las resistencias R21 y R22 con el fin de formar un divisor resistivo capaz

de adecuar los distintos valores de alimentación en la línea, a valores de tensi

m

Como se indicó en la introducción teórica de este documento, la tensión de

alimentación impuesta en estado de reposo, estando el equipo te

d

de continua, teniendo en cuenta que posee un margen de ± 3 voltios.

descolgado, las características de la línea expuestas por Telefónica de España S.A.U.

únicamente imponen que se cumple la ley de Ohm: I = V/R.

el que se abre el bucle telefónico, se descuelga, pero teniendo en cuenta que la

resistencia aproximada correspondiente a un teléfono es de unos 600 Ω, y que la

intensidad consumida es de aproximadamente 2 mA, podemos llegar a la conclusión

teórica que la caída de tensión es aproximadamente de unos 12 Voltios.



Esta aproximación teórica ha sido corroborada por medidas experimentales

realizadas previamente al diseño de este proyecto, de las cuales se extraían los

guientes valores:

entación medida en estado activo: 10 V

del usuario.

no descolgado es

ualmente menor debido a que la resistencia inyectada por el bucle de abonado no es

la.

ulos a realizar, es que la

limentación que llega finalmente al equipo terminal, y donde se encuentra situado el

K Ω, muy alta

ara consumir muy poco corriente de continua. Y por tanto, debido al elevado valor de

resistencia de entrada, los valores obtenidos son muy inferiores a los existentes en la

nea telefónica exterior.

si

• Tensión de alimentación medida en reposo: 40 V

• Tensión de alim

Esta pequeña diferencia con respecto a los valores teóricos es debida

principalmente a que en estado de reposo el equipo terminal no representa exactamente

un bucle abierto sino que se puede aproximar por una resistencia muy elevada, además

de la caída de tensión sufrida en el bucle de abonado local

Es por ello por lo que la caída de tensión es un poco menor en estado de reposo,

puesto que el equipo terminal inyecta algo de carga, a pesar de ser esta muy elevada.

La tensión en el estado en el que se encuentra el teléfo

ig

nu

Otro dato importante a tener en cuenta en los cálc

a

circuito de detección de estado telefónico, no es exactamente la que existe en la línea

telefónica exterior a la centralita y que acabamos de comentar; sino que previamente ha

debido pasar por el circuito explicado en el apartado anterior de alimentación telefónica.

Este circuito presenta a la línea una impedancia de entrada de 100

p

la

lí



Siendo estos:

inal conectado a la centralita: 27 V

• Ten omada, en el equipo

term

• Caída de tensión en R22 en estado de reposo, tomando una tensión de

• Caída de tensión en R22 estado de línea tomada, teléfono descolgado,

• Tensión de alimentación medida en estado de reposo, en el equipo

term

sión de alimentación medida en estado de línea t

inal conectado a la centralita: 5,2 V

A partir de estos valores de tensión es con los se ha estimado el valor de las

resistencias utilizadas, las cuales corresponden con unos valores de 100 KΩ y 470 KΩ

respectivamente, con las cuales se ha realizado el siguiente cálculo:

alimentación en el terminal de 27 V.

VVKK

K 8,427100470

100=•⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

Ω+ΩΩ

tomando una tensión de alimentación de 5,2V.

VVKK

K 81.02,5100470

100=•⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

Ω+ΩΩ

Por tanto, debido a que la caída en la resistencia R22 es la tensión que se conecta

al microcontrolador del sistema, este puede discernir entre los dos posibles estados en

los que se puede encontrar el terminal telefónico.



Exactamente los valores obtenidos no son los niveles de alimentación utilizados

n el sistema, los cuales son tierra 0 Voltios y alimentación 5 Voltios, pero los márgenes

de ruid que

ambos valores ente.

la implementa a ceso de estos valores, siendo

rácticamente iguales a efectos del correcto funcionamiento del circuito. Las únicas

Otra apreciación tenida en cuenta en el momento de elección de los valores de

las resisten

estas, en relaci equipo telefónico.

de evitar distorsionar el valor de las tensiones existentes en dicho

rminal, puesto que este circuito se encuentran colocado en paralelo al terminal, y por

nto cuanto mayor sea la resistencia que introduzca el circuito, menos será la variación

impedancia total de la unión en paralelo de esta con el muestreado

equipo term

La colocación del diodo zener en paralelo junto con la resistencia R22 es debida

que si por algún motivo la tensión en este elemento superase los cinco voltios de

nsión se podría dañar a la vez de evitar el buen funcionamiento del dispositivo

icrocontrolador, por ello con el diodo obtenemos una estabilización del voltaje al

decir 5 Voltios.

l estado telefónico de la extensión.

demás debido a que a este terminal va a llegar la señal de tono telefónico de llamada

e

o posee el microcontrolador usado permite la perfecta identificación de

como niveles lógicos alto y bajo respectivam

Estos valores vuelven a ser teóricos, pero los medidos de forma experimental en

ción realizada del proyecto, no dist n en ex

p

variaciones pueden darse como motivo de la tolerancia en los valores de las resistencias

utilizadas.

cias utilizadas en el divisor resistivo es la de escoger valores muy altos de

ón con la impedancia que introduce un

El motivo es el

te

ta

generada en la

inal.

a

te

m

llegar a la tensión lógica alta, es

Por último el condensador C15 es utilizado para cuentear toda señal que no sea

continua, evitando que afecten al muestreo de

A



e e, es imprescindible la colocación de este elemento para evitar sobretensiones en

el circuito microcontrolador.

Como ultima apreciación indicar que debido a que cada e

ntrant

xtensión que posee la

entralita telefónica posee su propio circuito de alimentación telefónica a la vez que su

.3.8 CIRCUITO MICROCONTROLADOR

c

correspondiente circuito de detección de estado telefónico, el levantamiento de un

terminal no afecta en otro circuito detector que no sea el suyo, pues están funcionando

de forma independiente.

4

cal. Esto sería

posible realizarlo sin el uso de un circuito microcontrolador o algo más complejo en

de la compañía Microchip PIC 16F877A.

scogido como modelo de microcontrolador, de entre la familia PIC, el

La función principal de una centralita telefónica es la de realizar de forma

automática la labor de conmutación de llamadas en un ámbito lo

im

su defecto que controle y accione todos los parámetros del sistema.

Por esta razón, imperativa para el desarrollo del sistema, en este proyecto ha sido

utilizado como circuito responsable del control de la centralita el modelo de

microcontrolador

Los microcontroladores PIC son usados de muy frecuentemente para el diseño

de una gran amplitud de sistemas electrónico, de echo son la familia de controladores

mas usados en el mercado, por lo que la documentación a la que se puede acceder sobre

el desarrollo de aplicaciones en los mismos es igualmente muy extensa.

Se ha e

16F877A debido principalmente a la existencia de una placa de desarrollo y posterior

aplicación del mismo desarrollada por el departamento de Ingeniería Electrónica de la

Escuela de Ingenieros.



Esta mencionada placa de desarrollo fue diseñada desde un principio como un

strumento de apoyo para realizar futuras aplicaciones y proyectos sobre la misma.

Otro elemento que ha sido muy importante en el desarrollo de este proyecto es la

ocontrolador muy fácilmente , puesto

ue la placa utilizada posee ya establecido el conexionado necesario para realizar dicha

rmitido una mucho

as fácil depuración de la implementación del proyecto, puesto que se han podido

ión de la centralita.

En esta pantalla, mediante una correcta programación, se puede observar, con

in

Esta implementación utilizada posee además una muy versátil conectividad con

posibles dispositivos externos a la misma, a través de dos conectores para cables planos

de 20 hilos cuyos pines correspondes con los bits de los distintos puertos que posee el

microcontrolador.

posibilidad de poder programar el dispositivo micr

q

función, a la vez que utiliza un conector DB-25 para establecer la comunicación con el

Ordenador utilizado para su programación.

Esta facilidad de programación del microcontrolador ha pe

m

realizar muy diversos códigos para programar el dispositivo cada uno con el fin de

comprobar el buen funcionamiento por separado de cada uno de los circuitos diseñados,

y anteriormente explicados en esta memoria, para la realizac

Otra facilidad adicional permitida por el uso de esta placa de desarrollo para el

microcontrolador es la existencia de un display LCD muy fácilmente controlable desde

el micro

cortas indicaciones de texto el proceso de funcionamiento de la centralita, pudiendo de

esta forma facilitar la depuración de posibles errores en el código.



A continuación se muestra una imagen de la placa de desarrollo utilizada.

Como se indicó anteriormente otro elemento usado en la implementación del

Imagen 1: Placa de desarrollo del microcontrolador 16F877A

proyecto ha sido el display LCD controlado por el microcontrolador, a continuación se

muestra una imagen del mismo.



Imagen 2: Display LCD de la placa de desarrollo utilizada

Entre otros aspectos a comentar de la placa de desarrollo utilizada hay que

mencionar la facilidad que presenta para poder alimentar al resto del diseño de la

entralita a partir de la tensión de alimentación con la que trabaja dicha placa.

omunicar el

ispositivo microcontrolador con el resto del sistema, a trabes de los cuales se utilizan

s distintos bits de los puertos del micro, existen igualmente dos pines correspondientes

Incluso existe un pin del primer conector que corresponde con la alimentación

e la placa antes de ser estabilizada por el LM7805, y que equivale a una tensión de 12

oltios aproximadamente, según sea el transformar utilizado.

c

Esto es así debido a que en los dos conectores utilizados para interc

d

lo

con la tensión de alimentación, en este caso 5 Voltios, y con el terminal de tierra

respectivamente.

d

v



Este pin ha sido utilizado para obtener la alimentación que ha sido

proporcionada al amplificador operacional utilizado en el diseño para la amplificación

del mensaje de voz pregrabado. El cual necesitaba una alimentación superior a 8 Voltios

para su correcto funcionamiento.

Del resto de elementos que componen la placa no se va a hacer mención

documento, puesto que no han sido diseñados en este proyecto y únicamente han sido

utilizados para lograr el correcto funcionamiento del sistema.

A continuación se muestra un esquema del patillaje del microcontrolador

utilizado, en el cual se puede observar la presencia de cinco buses de propósito general,

nombrados desde la A hasta la E consecutivamente, los cuales han sido utilizados en el

desarrollo de este proyecto.

Figura 15: Patillaje del microcontrolador PIC16F877A

en este



Estos cinco buses mencionados corresponden con treinta y dos pines de

propósito general, de los cuales han sido utilizados únicamente dieciocho de los

mismos.

En la siguiente tabla se muestran los bits de los puertos utilizados, y su

correspondiente funcionalidad.

PUERTO/BIT SENTIDO FUNCIONALIDAD

A0 Entrada Señal Q2 proveniente del circuito detector d

tonos DTMF

e

A1 Entrada Señal Q3 proveniente del circuito detector de

tonos DTMF

A2 Entrada Señal Q1 proveniente del circuito detector de

tonos DTMF

A3 Entrada Señal Std proveniente del circuito detector de

tonos DTMF

A5 Salida Señal EC de control de reproducción de

locución de voz

C1 Entrada Señal indicativa de la existencia de una

llamada entrante

C2 Salida Control del Relé de alimentación telefónica de

la tercera extensión

D0 Entrada Señal de detección de descuelgue de la tercera

extensión

D1 Salida Control del Relé del tono telefónico de la

segunda extensión

D2 Salida Control del Relé de alimentación telefónica de

la primera extensión



D3 Salida Control del Relé de alimentación telefónica de

la segunda extensión

D4 Salida Señal de generación de tono telefónico

D5 Salida Señal de generación de tono telefónico

D6 Salida Control del Relé del tono telefónico de la

tercera extensión

D7 Salida Control del relé de toma de línea telefónica

E0 Salida Control del Relé del tono telefónico de la

primera extensión

E Entr Señal de dete la 1 ada cción de descuelgue de

segunda extensión

E2 Entrada ción de descuelgue de la primera Señal de detec

extensión

T ines del micr

El puerto B del microcontrolad

funcionamiento de la pantalla LCD del circ rolador.

Como se puede observar únicame izados 26 pines de los 33

onibles para pr generales. Es

durante todo el proceso de diseño de la ce ha intentado simplificar al

imo esta utiliz e pines del m

implementación del mismo, a la vez de hac

Un dato que se puede remarcar sob ontrolador utilizado, es que no es

erido su uso de obligatoria, sin ía

disponible una placa de desarrollo del mism

abla 7: P ocontrolador utilizados

or ha sido utilizado para la conexión y

uito microcont

nte han sido util

disp opósitos te hecho ha sido posible así gracias a que

ntralita siempre se

máx ación d icrocontrolador, con el fin de facilitar la

erlo mas eficiente.

re el microc

requ forma o que ha sido elegido gracias a que se ten

o.



Otro aparta importante a

apartado del proyecto, es la programación d ue se ha llevado a cabo

la implementación de la centralita.

Cabe menci el código que xo

I, no es el único realizado en el transcurso proyecto, sino que para la

probación del buen funcionamiento de todos los subcircuitos en los que se puede

dir este proyect desarrollado un os,

el cual muchas veces ha sido incluido en el parte de él.

Otra de las ventajas de la utilización lador PIC es la ayuda que

orciona el fab icrochip para

mediante herramientas software gratuitas m as y que presentan una muy alta

tilidad.

Para ello se ofrece como software de desarrollo integrado el programa MPLAB,

dian

El MPLAB incorpora todas las utilidades necesarias para la realización de

grama, según se fueran

jecutando las instrucciones.

Por último comentar que la versión utilizada para el desarrollo del código ha

sido la última existente en el mercado, la versión 6.4.

do muy comentar sobre el funcionamiento de este

el microcontrolador q

para

onar que se mostrará en este documento, en el Ane

del desarrollo del

com

divi o, se ha programa específico para cada uno de ell

código final como

de un microcontro

prop ricante M su depuración y desarrollo, especialmente

uy avanzad

u

me te el cual se ha desarrollado el código de programación de este proyecto.

cualquier proyecto y, para los que no dispongan de un emulador, el programa permite

editar el archivo fuente en lenguaje ensamblador de nuestro proyecto, además de

ensamblarlo y simularlo en pantalla, pudiendo ejecutarlo posteriormente en modo paso

a paso y ver como evolucionarían de forma real tanto sus registros internos, la memoria

RAM y/o EEPROM de usuario como la memoria de pro

e

Además el entorno que se utiliza es el mismo que si se estuviera utilizando un

emulador.



Además del programa MPLAB ya mencionado se ha utilizado de forma conjunta

a este el compilador CC5X, lo cual ha hecho posible que la programación del código del

sistema a realizar no halla tenido que ser diseñada en lenguaje ensamblador, sino que

ediante el uso de este compilador se ha podido realizar dicha programación en un

ensamblador,

cortando así el tiempo que se ha usado para lograr tal labor.

e la aplicación a desarrollar, puesto que la compilación nunca será tan exacta

omo el desarrollo del código por un programador.

oyecto

uesto que si bien la optimización del código no es la máxima, tampoco es preciso

a la línea telefónica exterior es siempre mucho menor al

empo requerido por un usuario para levantar el auricular y acercárselo a la oreja con el

Una vez el código ha sido desarrollado mediante el software anteriormente

ROG.

m

lenguaje de mayor nivel, en este caso en lenguaje C.

La utilización del lenguaje C para la elaboración del código del proyecto ha

permitido una mucho más fácil etapa de depuración y desarrollo, puesto que el

desarrollo de un programa en C es bastante mas simple que en lenguaje

a

El único problema que puede presentar para la utilización del lenguaje C en la

programación de un microcontrolador es el de que no se obtiene una optimización

máxima d

c

Pero este problema comentado no posee relevancia alguna en este pr

p

obtenerla, puesto que al ser un sistema que interactúa con personas físicas, el tiempo de

respuesta de la centralita siempre será mucho mayor al requerido por un usuario, a pesar

de que este tiempo no sea el mínimo posible.

Se puede mostrar como ejemplo que el tiempo requerido por el microcontrolador

para muestrear si un teléfono ha sido descolgado o no, y en caso afirmativo, actuar

sobre el relé que le conecta

ti

fin de escuchar el tono telefónico de línea.

descrito, el proceso de grabación de dicho código en el microcontrolador ha sido

realizado gracias al programa de libre distribución ICP



Este programa permite la grabación de un código ya ensamblado, en lenguaje

hexadecimal, en la gran mayoría de los microcontroladores de la familia PIC.

Su manejo es muy simple y únicamente se han debido variar unos pocos

parámetros de su configuración para poder compatibilizarlo con la placa de desarrollo

tilizada en este proyecto.

El código desarrollado se muestra en el Anexo I posterior de esta memoria.

omo

.3.9 CIRCUITO DE CONMUTACIÓN

u

Una de estas modificaciones se puede comentar que es la inversión de la señal

MCLR para que la grabación del micro se desarrolle de manera satisfactoria.

C se puede observar en el mismo, su implementación sigue como parámetro el

pseudocodigo comentado en el apartado de funcionalidad de la centralita, al comienzo

de esta memoria.

4

Esta división del proyecto no es un circuito independiente con una funcionalidad

definida dentro del mismo, como los explicados en los apartados anteriores.

Este circuito es utilizado en muy repetidas veces dentro del diseño del sistema y

pesar que en cada caso posee una funcionalidad diferente, básicamente en el fondo

empr

a

si e realiza la misma acción , la cual es la de conmutar entre dos posiciones

distintas.

Esta conmutación es realizada para obtener una conexión distinta a la que se

poseía inicialmente de la entrada.

En definitiva, este circuito se encarga de conectar su entrada a dos posibles

salidas diferenciadas entre sí, y a su vez poder conmutar entre ellas en cualquier preciso

instante.



El esquema del circuito diseñado para realizar esta mencionada funcionalidad es

l siguiente.

Figura 16: Circuito de conmutación

ada, esto es así debido a que las situaciones, que

osteriormente se relatarán, en las que se ha utilizado este diseño, ha sido preciso la

e

Como se puede observar la conmutación o variación de posición se realiza a la

vez para dos conexiones de entr

p

obtención de la conmutación de una entrada diferencial (como puede ser una línea

telefónica de dos hilos) hacia dos posibles conexiones igualmente diferenciales.



Los elementos que componen el circuito son los siguientes:

relé es el elemento fundamental del diseño y sobre el que se basan los

emás componentes del mismo.

El modelo utilizado es el serie 30 del fabricante Finder. Este modelo ha sido

scogido debido a que cumple con todas las características requeridas para el mismo

- Posee entrada y salidas antes la que puede conmutar, ambas con dos

conexiones cada una.

- La corriente máxima admisible es de 2 Amperios, suficiente para el

funcionamiento del proyecto.

- Su tensión de alimentación es de 5 Voltios, la misma utilizada en la gran

mayoría del sistema.

De entre los distintos elementos que se pueden utilizar para la realización de la

onmutación, ha sido escogida la utilización de un relé debido principalmente a que las

nsiones que existen en las líneas a conmutar son muy altas, como ejemplo se puede

mar la línea telefónica que posee una tensión de continua de unos 45 Voltios

máxima admisible en sus

onexiones de 250 Voltios, muy superior a la que se va a aplicar en ellas, siendo las

a) El

d

e

c

te

to

aproximadamente.

Además este relé escogido posee una tensión

c

tensiones existentes en la línea telefónica las que presentan mayor amplitud.



Un esquema descriptivo del modo de funcionamiento del relé utilizado es el

guiente:

) Con el fin de conseguir la conmutación del relé antes mencionado ha sido

ún, el cual es capaz de aplicar en el relé suficiente intensidad

omo para obtener su conmutación.

e con los

querimientos necesarios para esta aplicación.

La resistencia se utiliza para poder aplicar la tensión en el transistor antes

encionado por parte del microcontrolador y el diodo 1N4148 utilizado posee la labor

si

Figura 17: Esquema del relé utilizado

b

necesario el uso de un circuito de acondicionamiento, capaz de proporcionar suficiente

energía al mismo para conseguir su accionamiento.

Para poder aplicar esta potencia necesaria al relé se ha utilizado el transistor Q

con montaje en emisor com

c

El modelo elegido de transistor es el 2N222A por su elevada utilización en el

mercado, el cual es muy fácilmente obtenible a la vez que cumpl

re

m



de absorber las posibles corrientes inversas generadas por el relé en el proceso de su

conmutación.

La tensión aplicada a su entrada mediante la cual el relé varía su posición son 5

oltios, que es la alimentación del sistema, y debido a la cual ha sido escogido el

odelo del conmutador a utilizar.

Una vez explicados los componentes de este circuito, a continuación se indicará

s diversas posiciones y utilizaciones que del mismo se han realizado en el diseño de la

entralita.

a) Ha sido utilizado este montaje para conmutar la línea telefónica en el

ircuito de aislamiento y toma de línea comentada anteriormente en esta memoria.

En es ea telefónica de entrada

ntre una primera posición de reposo en la que no se encuentra conectado a ningún

en

b) Esta segunda ubicación es repetida en todas las extensiones de la

tralita.

él.

V

m

la

c

c

ta ubicación su función es la de conmutar la lín

e

elem to y el circuito antes mencionado, consiguiendo la toma de la línea en esta

acción.

centralita diseñada, en este caso tres. Su función es la de conmutar la salida telefónica

de una extensión del sistema entre el circuito encargado de la generación del tono

telefónico y la línea telefónica de entrada a la cen

Por tanto su labor es la de aislar eléctricamente la línea telefónica externa con

el tono de llamada entrante generado en el sistema, para indicarle a una extensión del

mismo la existencia de una comunicación hacia

c) La tercera y última ubicación al igual que la anterior, se encuentra

repetida por cada extensión telefónica de la centralita, es decir en tres ocasiones.



Su funcionalidad dentro del sistema es la de conmutar la línea telefónica de

entrada hacia una extensión interna del sistema, conectando así al usuario con el

xterior, ya sea en una comunicación entrante o en el proceso de realización por él de

omunica la extensión interna con el circuito de

limentación telefónica antes comentado, con el fin de poder monitorizar el estado del

ediante este circuito de aislamiento entre el usuario de la centralita y la línea

telefónica exterior se consigue que al recibir una comunicación entrante no suenen todos

los equip te

e

una llamada.

En estado de reposo c

a

equipo terminal en todo momento.

M

os rminales, puesto que se encuentran independizados de la línea telefónica

mediante el uso de este circuito.



4.4 ESQUEMA GLOBAL DEL PROYECTO

Una vez comentadas todas las partes en las que ha sido dividido el diseño de la

ero de componentes k forman el diseño se han

realizado dos esquemáticos diferentes.

circuito que realiza la demodulación de los tonos DTMF recibidos por el sistema y por

o el circuito encargado de la grabación y reproducción del mensaje de voz de la

Esta elección de estos circuitos ha sido realizada debido a que es la que

ente se ha realizado en la implementación física del proyecto.

En definitiva a continuación se muestra el esquema de los circuitos

plementados en la primera placa desarrollada del proyecto. La cual va conectada a la

nica exterior mediante un conector RJ-11, a la placa de desarrollo del

icrocontrolador y por último a la segunda placa desarrollada.

Cabe mencionar que las conexiones con el microcontrolador se indican mediante

al que van unidas cada una.

Debido a su elevado tamaño este esquema que ahora se muestra en formato

ente mejor expuesto en el anexo final de este documento.

centralita. A continuación será mostrado el esquema general de la centralita diseñada.

Debido a el voluminoso num

En el primero se muestra los componentes que forman el circuito de detección

de llamada entrante, el circuito encargado de la ocupación de la línea telefónica, el

últim

centralita.

igualm

im

línea telefó

m

el bit y puerto correspondiente

reducido, es posteriorm



Figura 17: Esquemático de la primera placa desarrollada

A continuación será mostrado el esquemático que integra todos los componentes

ubicados en la segunda placa desarrollada en este proyecto.

En ella se localizan los conectores externos de las tres extensiones que posee la

tres de

onitorización del estado del terminal y por último los circuitos ce conmutación.

centralita diseñada. Debido a esto en esta placa se encuentran todos los componentes

que deben poseer una unión directa con dichos conectores.

Por ello se integran en esta placa el circuito de generación de tono de

señalización, los tres de alimentación del terminal( uno por cada extensión), los

m



El esquemático realizado para la implementación de este segunda placa de la

centralita ha sido el siguiente.

Figura 18: Esquemático de la segunda placa desarrollada



5 IMPLEMENTACIÓN

Una vez realizado el diseño de todas las partes que configuran la centralita, las

cuales han sido explicadas anteriormente en esta memoria, los siguientes pasos en la

realización del proyecto han sido la implementación física del mismo y la posterior

comprobación de su correcto funcionamiento.

Toda la implementación del proyecto se ha realizado sobre placas perforadas

ebido a las múltiples modificaciones que han sido necesarias a lo largo del desarrollo

Los componentes utilizados son, como es normal, los indicados en el diseño del

royecto, al igual que los dispositivos integrados utilizados. Pero además de estos

lementos han sido necesarios conectores no mencionados anteriormente, con el fin de

oder conectar todas las placas que son utilizadas en el montaje final.

Los conectores utilizados son los siguientes:

d

del proyecto con el objetivo de su depuración.

p

e

p



a) El conector telefónico RJ-11

Para la conexión del proyecto con la línea telefónica y con los equipos

terminales localizados en las tres extensiones del mismo se ha utilizado el

conector RJ-11 hembra de cuatro pines y dos conexiones.

Este es un conector que posee 4 pines para su conexión pero de los cuales

únicamente han sido utilizados dos de ellos con el fin de conectarse a una única

línea telefónica, que consta de dos hilos. Estos dos pines son los centrales del

conector, quedando por tanto los dos de los extremos sin utilizar.

Como se indicará posteriormente para la realización del diseño realizado

Para conectar ambas placas entre sí y estas a su vez con la placa de

s compatibilizar todas las uniones.

Las conexiones entre los distintos componentes que confeccionan el diseño han

tre estos, puesto que las placas

zadas lo permitían.

b) Conector para cable plano de 20 hilos

ha sido necesaria la división del proyecto en dos placas distintas, puesto que

resultaba imposible toda la implementación en una única placa debida a su

mayor tamaño que estas.

desarrollo del microcontrolador, se han utilizado cables planos de 20 hilos. Esta

elección ha sido debida a que estos cables ya eran usados en el circuito

microcontrolador, y por tanto obtenemo

De estas conexiones entre placas no todos los pines son utilizados, sino

que únicamente los necesarios son usados, mientras que el resto no se

conexionan.

sido realizadas mediante la soldadura directa en

perforadas utili



se han realizado dos placas diferenciadas,

debido a que por su tamaño resulto imposible la fabricación de una única placa.

e tom y el encargado de la

grabación y reproducción de la locución de voz.

sto d

primera placa

osee el conector para la unión del proyecto con la línea telefónica exterior.

Una imagen de la placa desarrollada es la siguiente.

Imagen 3: Implementación de la primera placa de la centralita

En la implementación del proyecto

En la primera placa se localizan el circuito de detección de llamada entrante, el

d a de la línea telefónica, el decodificador de tonos DTMF

A su vez esta se encuentra conectada a la segunda placa donde se localizan el

re e circuitos, al igual que con la placa de desarrollo del microcontrolador utilizada,

a la cual se conecta a través de dos uniones diferenciadas. Por último esta

p



La segunda placa desarrollada engloba todos los circuitos que directa o

indirectamente van conectados a los equipos terminales finales conectados en las tres

xtensiones de la centralita. Siendo estos el circuito de monitorización de estado

lefón

Esta placa a su vez se encuentra conexionada con la primera placa, con el fin

conectores

lefónicos RJ-11, los cuales corresponden cada uno con una extensión de la centralita,

ar

e

te ico, el circuito de alimentación telefónica y el circuito de generación de tono

telefónico.

poder unir esta segunda tanto al circuito microcontrolador como a la línea telefónica

exterior. Por tanto la primera placa hace a su vez de puente para esta.

Otras conexiones que posee esta segunda placa son los tres

te

y a los cuales se debe conectar los equipos terminales a utiliz

Imagen 4: Implementación de la segunda placa de la centralita



Esta división del proyecto en la que para su implementación se han realizado

dos placas independientes, es así con el objetivo de simplificar las conexiones y poder

independizar la parte de la centralita cuya función es relacionada con la línea telefónica

exterior y la parte de la centralita encargada de las funciones relacionadas con las tres

extensiones de la misma.

Para la utilización del proyecto realizado, este debe encontrarse alimentado por

un transformador de voltaje superior a 12 voltios que se conexiona con la placa de

desarrollo del microcontrolador a través de su conector.

Y por último se muestra todas las placas desarrolladas y utilizadas en este

proyecto conectadas entre si, definiendo así la implementación final para el

funcionamiento de la centralita.

Imagen 4: Implementación global de la centralita



6 CONCLUSIONES

Con el diseño realizado en este proyecto, para la implementación de la centralita,

eguido satisfacer todas las especificaciones impuestas como objetivos para

Se ha logrado permitir la ejecución de llamadas por parte de los usuarios hacia el

realizar ninguna acción diferente a la realizada en una

unicación normal.

• Para ello la centralita detecta de forma automática, observando la

variación en la impedancia del equipo terminal, el momento en el que un

usuario cuelga o descuelga el teléfono, desconectando o conectando

respectivamente al usuario a la línea telefónica externa mediante la

conmutación de un relé.

se han cons

este proyecto.

exterior si que estos deban

com



La centralita reacciona ante una comunicación externa de forma automática,

tercomunicándose con ella y conmutando esta hacia la extensión destino elegida por el

suario.

• Esta especificación es conseguida mediante la utilización de la gran

mayoría de su circuitería, primero la centralita detecta la llamada

entrante, responde ante ella ocupando la línea, a continuación reproduce

el mensaje de recepción, detecta mediante los tonos DTMF la extensión

destino, introduce un tono de llamada entrante en el teléfono elegido y

por último al ser este levantado comunica ambos extremos de la

comunicación.

La privacidad en las comunicaciones se incluyo como especificación necesaria

a de conexionado a la línea telefónica externa mediante

alidad necesaria que también cumple este proyecto es que es fácilmente

el mismo por parte del usuario.

Esto se consigue gracias a un sistema muy sencillo de ubicación de jumpers, el

cual permite únicam

usuario.

También muy i

a, en este caso la Red Telefónica Básica, e ínter funcionar con ella, se han

cumplido en todo momento las especificaciones impuestas por dicha red para la

conexión de un elemento externo a ella. Es decir el proyecto se ha realizado de forma

in

u

en el proyecto y gracias al sistem

el uso de relés esta cualidad es perfectamente aplicable al proyecto.

Otra cu

programable, por parte del usuario, del mensaje emitido ante la recepción de una

llamada entrante, consiguiendo así poder personalizar este proyecto para diversas

localizaciones donde se desee utilizar

ente pulsando un botón poder grabar la locución deseada por el

mportante es que debido a que se debe conectar a una red

extern



que sea perfectamente compatible con la red a la que debe estar conectado para su

funcionamiento.

Como última conclusión del proyecto cabe mencionar que a pesar de que la

funcionalid

diseño sencillo

muy viable.

Por tan

que es capaz d

que funciona correctamente y que es a la vez muy fácilmente implementable gracias a

relativa simplicidad.

ad de la centralita es muy alta, se ha logrado dicho objetivo obteniendo un

, que resulta fácilmente implementable y que a la vez es económicamente

to, y como conclusión final, se ha diseñado e implementado una centralita

e realizar todas las funcionalidades requeridas a un sistema de este estilo,

su


ANEXO I

Diseño e implementación de una centralita telefónica analógica ANEXO I

CÓDIGO FUENTE DEL PROYECTO #pragma chip PIC16F877A #include <int16cxx.h> #define CP_off |= 0x3F30 #pragma config CP_off, WDTE=off, FOSC=HS, BODEN=off, PWRTE=off interrupt int_server(void) int_save_registers // W, STATUS (and PCLATH) int_restore_registers // W, STATUS (and PCLATH) void delay(uns8 ms) TRISB=0b11111111; // salva corrientes while (ms != 0) TMR0=235; // falta 20 ciclos T0IF = 0; while(T0IF == 0) ; ms--; TRISB=0b00000001;



void lcd_byte(uns8 cmd, char ischar) uns8 tmpcmd; tmpcmd = cmd; tmpcmd = tmpcmd >> 3; tmpcmd = tmpcmd & 0b00011110; tmpcmd.5=ischar; PORTB=tmpcmd; pulse_e(); cmd = cmd << 1; cmd = cmd & 0b00011110; cmd.5=ischar; PORTB=cmd; pulse_e(); delay(5); void lcd_init(void) delay(100); lcd_byte(0x20,0); lcd_byte(0x28,0); lcd_byte(0x06,0); lcd_byte(0x0d,0); // lcd_clr lcd_byte(0x01,0); void io_lcd(void) // LCD IO //OPTION.7=1; // R pull-up desactivadas (bit 7) PORTC.5=1; TRISB=0; void io_tec(void) // LCD IO OPTION.7=0; // R pull-up activadas (bit 7) TRISB=0b00011111; PORTC.5=0;

______________________________________________________________________

Proyecto Fin de Carrera Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla


void lcd_putu8(uns8 num) char buf[4]; int i = 0; do uns8 c; c = num % 10; c += '0'; buf[i] = c; i++; num /= 10; while (num != 0); while (i > 0) i--; lcd_byte(buf[i],1); void lcd_puts(const char *ch) while(*ch) lcd_byte(*ch, 1); ch++; void main(void) uns8 ma, mb, mc, md; uns8 xa, xb, xc, xd; OPTION=0b10000111; // R pull-up desactivadas (bit 7), (prescaler 1/256) TRISB=0b00000001; // sentido de los pines de cada pueto TRISC=0b11010010; TRISD=0b00000001; TRISE=0b00000110; TRISA=0b11011111; T1CON=0b00100000; //TMR1ON=1 INTCON=0b11000000; // habilita interrupciones en generasl PIE1=0b00000000; // deshabilita interrupcion timer 1 PORTA.5 = 1;

______________________________________________________________________ PORTE=0;



PORTD=0; ADCON1=0b00000110; // todas entradas del puerto A digitales CCPR2L = 1; dir = 1; T2CON = 0b0000.0100; // POST 2, pre 1, on ma=200;mb=200;mc=200;md=200; xa=0;xb=0;xc=0;xd=0; io_lcd(); lcd_init(); CCP2CON = 0b00111100; PR2= 0b11111111; uns8 i, t; uns8 a, b, c, d, e; TMR1ON= 0; // no arranca el tiumer 1 inicialmente io_lcd(); lcd_byte(0x80,0); while (1) // bucle general lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("reposo "); //estado de REPOSO inicial if (PORTC.1 == 0) // hay llamada entrante lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("LLAMADA ENTRANTE"); PORTD.7=1; // abro rele descuelge PORTA.5 = 0; delay(5); PORTA.5 = 1; // la interlocución de voz se activa lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("SONANDO VOZ GRAB"); a=0; while ( PORTA.3 == 0); // portA.3 = stD espero a k halla un tono valido a= PORTA.2; if (PORTA.0 == 1) a = a + 2;

______________________________________________________________________



if (PORTA.1 == 1) a = a + 4; lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("NUMERO MARCADO "); lcd_putu8(a); // a es el telefono destino PORTD.7=0; // corto rele de entrada e = 10; while (e != 0) / bucle para responder a la llamada lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("GENERANDO TONO"); lcd_putu8(a); if (a == 1) // si se llama a la extension 1 PORTE.0= 1; //conecto rele al generador if (a == 2) // si se llama a la extension 2 PORTD.1= 1; //conecto rele al generador else // si se llama a la extension 3 PORTD.6 =1; //conecto rele al generador b=127; c=10; TMR1ON= 1; // arranco el contador while ( c !=0) // bucle para hacer el tono durante un segundo y medio if (TMR1IF) TMR1H= 0xFB; // 25 Hz TMR1L= 0xBB; TMR1IF = 0; if (PORTD.4 == 1) // genero la señal PORTD.4 = 0; PORTD.5 = 1; else PORTD.4 = 1; PORTD.5 = 0; b--;

______________________________________________________________________



if (b == 0) c--; b= 127; // fin tono telefónico ( UN RING INDIVIDUAL) TMR1ON= 0; // PARA el timer 1 PORTD.4 = 0; PORTD.5 = 0; delay(10); PORTE.0= 0; // desconecto rele de generación de tono PORTD.1= 0; PORTD.6= 0 ; lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("ESPERANDO"); d = 127; while (d != 0) //BUCLE DE ACCION ENTRE TONOS TMR0=1; // falta 254 ciclos T0IF = 0; while(T0IF == 0) if (a == 1) if ( PORTE.2== 0) // SI DESCUELGA EL USUARIO 1 PORTD.2 = 1; // SE CONECTA lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("hablando 1"); PORTD.7 = 0; while ( PORTE.2 ==0); // ESPERO A EL FIN PORTD.2 = 0; // SE CUELGA e = 1; d = 1; if (a == 2) if ( PORTE.1== 0) PORTD.3 = 1; // conecto ambos usuarios lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("hablando 2"); PORTD.7 = 0; while ( PORTE.1 ==0); // esperao a k se se acabe la comunicación

______________________________________________________________________ PORTD.3 = 0;



e = 1; d = 1; if (a == 3) if ( PORTD.0== 0) PORTC.2 = 1; lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("hablando 3"); PORTD.7 = 0; while ( PORTD.0 ==0); PORTC.2 = 0; e = 1; d = 1; d--; e--; lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("reposo"); // fin proceso de recepción de llamada PORTD.7 = 0; if ( PORTE.2 == 0) // USUARIO 1 QUIERE LLAMAR PORTD.2 = 1; // LO CONECTO A LA LINEA lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("llamando 1"); while ( PORTE.2 == 0); // ESPERO EL FIN DE LA COMUNICACIÓN PORTD.2 = 0; // volvemos a reposo else if ( PORTE.1 == 0) // USUARIO 2 QUIERE LLAMAR PORTD.3 = 1;

______________________________________________________________________ lcd_byte(0x80,0);



lcd_puts("llamando 2 "); // LO CONECTO A LA LINEA while ( PORTE.1 == 0); PORTD.3 = 0; // volvemos a reposo else if ( PORTD.0 == 0) // USUARIO 3 QUIERE LLAMAR PORTC.2 = 1; lcd_byte(0x80,0); lcd_puts("llamando 3"); // LO CONECTO A LA LINEA while ( PORTD.0 == 0); PORTC.2 = 0; // volvemos a reposo


ANEXO II

Diseño e implementación de una centralita telefónica analógica ANEXO II

ESQUEMÁTICOS DEL PROYECTO


Diseño e implementación de una centralita telefónica analógica ANEXO II


ANEXO III

Diseño e implementación de una centralita telefónica analógica ANEXO III

PRESUPUESTO ORIENTATIVO

CONCEPTO UNIDADES PRECIO

UNITARIO

PRECIO TOTAL

MT8870D 1 9 € 9€ 4N35 1 0,15 € 0,15 €

ISD2590 1 10 € 10 € OPA548T 1 1,5 € 1,5 €

L293D 1 2 € 2 € Relé Finder U14 7 2,5 € 17,5 €

Transformador 600Ω 1 1,2 € 1,2 € Transformador 15-220 1 4 € 4 €

Resistencia 32 0,02 € 0,64 € Condensador cerámico 11 0,05 € 0,55 €

Condensador electrolítico

12 0,06 € 0, 70 €

Diodo 1N4148 36 0,03 € 1,08 € Diodo Zener 5V 5 0,03 € 0,15 €

Oscilador 3,579 MHz 1 0,50 € 0,50 € Transistor 2N222A 7 0,10 € 0,70 €

Potenciómetro 10KΩ 1 0,15 € 0, 15 € Zócalo 10 0,20 € 2 €

Micrófono cerámico 1 0,45 € 0,45 € Conector RJ-11 4 0,25 € 1 €

Cable plano 20 hilos 1 2,5 € 2,5 € Conector cable plano 6 0,5 € 3 €

Placa perforada 2 3,5 € 7 € COSTE TOTAL: 65,75 €

Este presupuesto no contiene los materiales de laboratorio utilizados para la

implementación del proyecto, estaño por ejemplo, ni el equipamiento utilizado para su

diseño, por ejemplo el osciloscopio.

Asimismo, no se incluye en este presupuesto el coste de la placa de desarrollo

del microcontrolador PIC16F877A puesto que ya se encontraba disponible en el

departamento.


Diseño e implementación de una centralita telefónica analógica BIBLIOGAFÍA

BIBLIOGRAFÍA DE REFERENCIA

• ITE_CA-001-V05: CARACTERÍSTICAS TECNICAS DE LAS INTERFACES

DE TELEFÓNICA DE ESPAÑA, S.A.U.

Telefónica de España S.A.U. Septiembre 2004.

• MSAN-108 APPLICATION NOTE: APPLICATIONS OF THE MT8870D.

Zarlink Semiconductor. Octubre 2000.

• CMOS MT8870D: INTEGRATED DTMF RECEIVER.

Zarlink Semiconductor. Marzo 1999.

• ISD 2590: SINGLE CHIP VOICE RECORD/PLAYBACK.

Chipcorder. Abril 1998.

• OPTICALLY COUPLED ISOLATOR PHOTOTRANSISTOR OUTPUT.

ISOCOM Components. Marzo 1999.

• GENERAL PURPOSE 6-PIN PHOTOTRANSISTOR OPTOCOUPLERS.

Fairchild Semiconductor. Mayo 1999.

• OPA548: HIGH-VOLTAGE, HIGH-CURRENT OPERATIONAL

AMPLIFIER.

Burr-Brown Corporation. Octubre 1997.

• L293D: QUADRUPLE HALF-H DRIVERS

Texas Instruments. Noviembre 2004


Diseño e implementación de una centralita telefónica analógica BIBLIOGAFÍA

• PIC16F87XA DATA SHEET: 40/44 – PIN ENHANCED FLASH

MICROCONTROLLERS.

Microchip technology. Febrero 2003

• ETS 46 – 02 E: PUBLIC SWITCHED TELEPHONE NETWORK (PSTN);

MULTIFREQUENCY SIGNALLING SYMTEM TO BE USED FOR PUSH

BUTTON TELEPHONES.

ETSI. Septiembre 1995

• ETSI EG 201 188 V.1.2.1:PUBLIC SWITCHED TELEPHONE NETWORK

(PSTN); SPECIFICATIONS OF PHYSICAL AND ELECTRICAL

CHARACTERISTICS AT A 2-WIRES ANALOGUE PRESENTED NTP FOR

SHORT TO MEDIUM LENGTH LOOP APPLICATIONS

ETSI. Enero 2001


diseño e implementación de una centralita telefónica...

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