网络电话人机接口设计(毕业设计58页、17931字 +程序)
摘要：随着网络技术的飞速发展，基于Internet的多媒体通信日益普及。VOIP——IP网络电话，以IP分组交换网络为传输平台，实现语音通信，为IP网络带来新的服务，极大的降低了电话通信成本，已成为近年全球范围内发展最快、普及最快的热点技术之一。本文提出了一种与现有通过PSTN电话网络、IP电话网关实现IP通话不同的设计思路，设计一个专用网络电话终端，连接局域网交换机，实现全IP电话交换。本文在对网络电话终端系统的关键技术进行分析的基础上，设计了一个基于AVR ATmega16 的IP电话终端，对系统组成、各模块功能进行了介绍，重点对网络电话人机接口部分进行设计，在人机接口部分中，设计实现了电话拨号软件及4×4矩阵键盘的硬件电路及驱动，设计了实现号码显示的LCD 1602液晶电路及驱动，本文还实现了电话的通话计时显示功能。
 
关键词：网络电话；ATmega16；LCD1602；矩阵键盘；计时

The Design of Network Telephone User Interface
Abstract ：With the rapid development of the network technology, Internet-based  multimedia communication is being popularized. VOIP, that is voice over IP, technology uses IP packet switching network as a transport platform, can get the goal of real-time communicating by voice and video between computer and computer, telephone and computer, or even telephone and telephone, provide relevant value-added services, reduce the operating cost, it has became one of the most fast-developed, rapid-prevalent popular hot technologies. This paper presents a design idea which is different from the existing PSTN telephone network and IP phone Gateway, and has designed a network phone terminal for connecting LAN Switch and entire IP exchange. On the basis of analyzing the network telephone terminal system, this paper designs a telephone system over IP based on AVR ATmega16, and introduce system composition and each module’s function. The key point is the Network telephone user interface part design, in the user interface part, has designed the 4*4 matrix keyboard circuit and the driver to carry out the dialing up, has designed the circuit and the driver of LCD1602 to achieve the number displaying and has implement the function of displaying the calling time.

Key words:  network telephone ,  ATmega16,  LCD1602,  Matrix keyboard,  Time

目  录
第1章  绪论 1
1.1  课题背景 1
1.1.1  概述 1
        1.1.2  IP电话技术的发展现状 1
1.1.3  嵌入式的发展 2
1.2  研究目的及意义 3
1.3 本论文研究内容 3

第2章  系统设计 5
2.1  IP电话的关键技术 5
2.2  系统设计思路 6
2.3  系统硬件设计 7
    2.3.1  系统硬件图 7
  2.3.2  控制芯片 8
  2.3.3  网络接口芯片  8
2.3.4  语音处理芯片  9
2.4  系统软件框图 9
2.5  本章小结………………………………………………………………………..9

第3章  人机接口硬件的设计 ……11
3.1  键盘的设计 11
3.1.1  按键的选择与分析 11
3.1.2  键盘硬件电路图 12
3.2  显示模块的设计 12
3.2.1  方案选择 13
3.2.2  LCD与AVR连接图 14
3.3  本章小结………………………………………………………………………14
第4章  人机接口模块程序设计………….…………………………………… 15
4.1  开发环境 ICC…………………………………………………………………15
4.2  拨号软件设计.………………………………………………………… ……15
4.2.1  键盘定义及拨号处理………………………………… .. ….………… 15
4.2.2  驱动设计思路………………………………………………………….17
4.2.3  驱动流程图………………………………………. ………18
4.2.4  程序模块分析 .19
4.3  显示软件设计…………………………………………………………………20
4.3.1  LCD 1602相关指令集 20
4.3.2  液晶驱动程序模块设计思路 23
4.4  计时显示功能程序设计 27
4.4.1  定时/计数器的选择 28
4.4.2  计时模块设计思路 29
4.4.3  计时模块流程图 30
4.5  本章小结………………………………………………………………………30

第5章 软件调试………….…………………………………………… 31
5.1  调试方法 31
5.2  调试过程 31
5.3  调试结果 32
结论 33
致谢 34
参考文献 35
附录1  36
附录2  45
附录3  49
 
 
第1章  绪  论
1.1  课题背景
1.1.1  概述
随着计算机网络的发展和普及传统的电路交换在很多领域正在被分组交换所代替。传统的电话业务也受到冲击，网络技术的发展及网络电话技术的逐渐成熟使昂贵的电路交换正在被代替。网络电话及我们通常叫的IP电话。
　　IP（Internet Protocol）电话是一种数字电话，是技术创新的一种通信服务业务。它把语音、压缩编码、打包分组、分配路由、存储交换、解包解压等交换处理在IP网或互联网上实现语音通信。它促进了网络资源利用，降低语音业务成本。因此在全球范围内得到了迅速的发展，可以说是当今世界上发展最快、普及最快的一门应用服务技术之一，也是计算机网络界关注的热点之一。 IP电话泛指在以IP网络层协议的计算网络中进行话音通信的系统，既通过IP网传送语音，也就是我们经常说说的VOIP。目前VOIP技术已经比较成熟，在美国有比较成熟的技术去完成PSTN TO PSTN的能力，但是美国的 PSTN资费已经非常便宜，所以也没有太大的发展。但是在我国，由于传统电话资费较高，特别是国内国际长途资费，所以VOIP技术在我国有相当大的发展前景。意大利电信的一份调查报告显示，大约75%的手机通话业务是在家里进行的。利用多媒体固定电话可以开展许多新的业务，如叫醒服务、短信、数据业务等，而且操作起来比在手机上更方便，这些新业务能够扭转人们使用手机进行通信的趋势。意大利电信当前的固定电话新业务项目普及率还不到5%，其计划在近年内将这一普及率提高到20%-30%。法国电信公司已在2004年2月推出首批可视电话，为用户提供超值优惠的可视话费，吸引用户使用可视电话新业务。英国电信认为，从用户登记使用新业务的情况看，发展前景大有希望，英国每个使用具有多媒体功能电话机的用户通常每月发出大约12条文字信息，这个数字还在上升。我国非常重视下一代固定电话的发展，对IP多媒体智能电话进行了试验，苏州电信的新一代智能公话在2004年初已经亮相街头，截至2月底，在短短的两个月中，全区发展5000多部，成为公用电话的热点业务。
1.1.2   IP电话技术的发展现状
IP电话的发展大致可以分为二个阶段：
1、技术突破期（1995-1996）IP电话最早是作为Internet上的联机应用出现的，那时只要通信双方拥有同样的客户端应用软件就可以在Internet上进行实时通话了，当然语音质量存在很多问题。最早推出这种客户端软件的是以色列的VocalTec公司，他们在1995年2月宣布推出"Internet Phone"，可以说是现代IP电话的雏形。
从VocalTec推出了软件"Internet Phone"后，不少软件公司，都相继推出了类似的软件，比如微软的NetMeeting、IDT的 Net2Phone、NetSpeak的WebPhone、英特尔的Internet Video Phone等，用户只需在PC机上安装客户端软件，并配合麦克风、声卡、音响等设备，就可以在IP网上与同样安装了这些软硬件的用户通话了。由于当时这种应用只限于在Internet上使用，因此那时人们通常将这种应用称为"Internet电话"。 这一时期，使用者大多数是Internet上的网迷，语音质量基本没有保证，技术还不完全成熟，人们对它的认识也比较稚嫩，我们也可以把这一时期IP电话发展的萌芽期。
2、发展期（1996-1999）逐渐地，电信公司开始认识到利用Internet实现语音业务的巨大潜在市场，他们开始考虑如何将Internet和已有的PSTN结合起来，从而更加广泛的普通电话用户提供业务。于是，用以连接Internet和PSTN的网关设备出现了，由于利用Internet代替传统的长途电话线路可以大大降低成本，许多产品制造商和业务商纷纷看好这一市场并开始制造设备和提供业务。可以说，这时IP电话进入快速的发展阶段。 由于利用公司的Internet传输实时的语音存在很多不足，难以保证用户接受的语音质量，这对一项业务来说显然是不行的。因此很多业务商建立了专用的IP网或在Internet上构建VPN来提供语音业务，从而实现较好的语音质量，这时的IP电话也可以真正地称为IP电话了。 　
　  目前，IP电话正处于发展期，各个设备制造商纷纷推出IP电话网关产品，众多电信运营公司开始经营IP电话业务，IP电话正以强大的吸引力吸引着传统和新型的电信公司。
1.1.3  嵌入式发展现状
    嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
　　目前嵌入式系统除了部分为32 位处理器外，大量存在的是8 位和16 位的嵌入式微控制器(MCU) ，嵌入式系统是计算机应用的另一种形态，正如前所述它与通用计算机应用不同。嵌入式计算机是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统之中的一种软硬件高度专业化的特定计算机系统。
　嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的,如果独立于应用自行发展,则会失去市场。嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约，这些也是各个半导体厂商之间竞争的热点。
　　和通用计算机不同，嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用对处理器的选择面前更具有竞争力。嵌入式处理器要针对用户的具体需求，对芯片配置进行裁剪和添加才能达到理想的性能，但同时还受用户订货量的制约。因此不同的处理器面向的用户是不一样的，可能是一般用户，行业用户或单一用户。
嵌入式控制器的应用几乎无处不在：移动电话、家用电器、汽车．．．．．．无不有它的踪影。嵌入控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点，其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域，对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。
1.2  研究目的及意义
局域网电话系统就是IP电话系统的简化，它只工作在局域网不涉及IP层。但是它同样拥有广阔的市场。一般各个公司、企业和行政事业机构都有自己的独立的局域网，利用局域网来进行通话可以作为普通PSTN电话的补充，可以大大减少公司内部通信费用的开销。由于每个电话拥有唯一的物理地址，所以无论是临时还是永久地改变办公位置都很简单，只需要拔掉话机，将该话机带到新的位置，然后将其重新插入网络即可。用户立即就可以使用话机打电话或收电话，并且利用其所有特性。
通过局域网电话系统的设计，深入学习单片机系统。了解电话系统中采用的一些技术，学习相关的芯片及接口电路，近一步了解电话的系统原理以及数据在网络上的发送接收原理。题目涉及了网络、通信、电路设计等多方面知识，通过本题能使设计者得到较全面的锻炼。
1.3 本论文研究的主要内容
   本文是基于以太网的电话系统设计的一部分，主要设计了以太网电话系统的外围设备电路及相关的驱动。本文根据电话系统的性能及要求设计适合电话系统的键盘，LCD，并对相关模块进行了测试，最终实现了电话系统的拨号，存储，显示，计时功能。