Телефоны с определителем номера: история, принцип работы и исходные тексты
В этой статье я попытаюсь вкратце обобщить историю и сделать обзор основных моделей телефонов с определителем номера. Заранее приношу извинения, что поскольку полную информацию найти довольно сложно, в статье могут быть некоторые неточности, особенно в плане фамилий. Если вы найдёте какое-нибудь несоответствие, просьба уточнить это в комментариях. Так мы соберём полную картину.
Телефоны с автоматическим определителем номера абонента (АОН) ворвались в повседневную жизнь внезапно и очень бурно. Наверно, каждому хотелось узнать, кто тебе звонит или звонил, когда тебя не было дома.
В СССР телефонная связь играла важную роль в общении людей. До появления автоматических междугородных телефонных станций, если надо было позвонить человеку, живущему в другом городе, необходимо было воспользоваться либо пунктом междугородной связи, либо заказать междугородный звонок, набрав с домашнего телефона номер 07.
Помните известную песню Высоцкого «Ноль семь»? При каждом звонке телефонистка уточняла у звонившего данные, например, на него ли зарегистрирован телефон, звонит он из дома или из гостиницы (от этого зависело, сразу отправлять квитанцию на оплату в гостиничный номер или через неделю, если дома) и т. д.
«Да, меня!… Конечно, я!… Да, я!… Конечно, дома!»
Но когда в телефонах появилась заветная цифра »8», с набирания которой начинались междугородные звонки, надобность в заказе звонков постепенно сошла на нет.
Когда абонент поднимал трубку и набирал »8», то его АТС соединялась с междугородней. Та, чтобы определить номер и категорию звонившего, перед соединением запрашивала у АТС номер абонента, и при успешном определении разрешала дальше набирать междугородный номер (ещё один длинный гудок).
Такой же принцип применён в домашних телефонах с определителем номера. Как он работает:
В состоянии покоя телефонная линия находится под постоянным напряжением 60 вольт. Поступил звонок (вызов от АТС). Вызывной сигнал — переменное напряжение амплитудой 120 вольт. У механических телефонов от такого напряжения начинает звонить звонок, а у электронных срабатывает детектор вызова, и они «поднимают трубку». Как только телефон поднял трубку, напряжение на линии опускается до 24 вольт. И сразу телефон с АОН посылает посылку запроса на определение номера. Посылка — это сигнал частотой 500 Гц и длительностью 0.1 с. Телефонная станция, услышав такой запрос, формирует и передаёт «ответ», включающий номер и категорию абонента. На практике из-за разброса параметров телефонных станций АТС может не услышать первую посылку. Поэтому телефоны с АОН на всякий случай через небольшое время повторяют запросы номера ещё несколько раз.
После того, как АОН получил ответ, он декодирует номер, начинает трезвонить абоненту, чтобы тот поднял трубку, и одновременно имитирует длинные гудки — сигналы «контроля посылки вызова» (КПВ). Поскольку АОН обычно снимает трубку на первом же вызове от АТС, то тот, кто звонит, должен слышать в трубке длинные гудки (те самые контроли посылки вызова). Поскольку АТС уже установила связь и не посылает длинные гудки звонившему, этим занимается телефон с АОН до тех пор, пока абонент не поднимет трубку. По задумке тот, кто звонит, продолжал слышать длинные гудки, а тот, кому позвонили, решал, стоит ли брать трубку или нет.
Ответ от АТС — это закодированный сигнал, так называемый «безынтервальный пакет», закодированный в коде »2 из 6».
«Безынтервальным» пакет называется потому, что между передачей очередной цифры нет паузы. Если надо передать две одинаковые цифры, то сначала передаётся первая цифра, затем специальный код «повтор». То есть, если идут подряд все двойки, то они передаются как »2» «повтор» »2» «повтор» »2»…
Эти коды кодируются комбинацией (наложением) двух частот из набора 700, 900, 1100, 1300, 1500, 1700 Гц.
Сам пакет идёт в таком порядке:
начало передачи (комбинация №13);
цифра категории абонента;
цифра единиц номера;
цифра десятков номера;
цифра сотен номера;
цифра тысяч номера;
цифра десятков тысяч;
цифра сотен тысяч;
цифра миллионов;
конец передачи (комбинация № 13).
В цифре категории содержится тип абонента, например,1 — домашний телефон, 2 — гостиницы, 6 — междугородный таксофон, 9 — городской телефон и т. д.
Самое сложное и интересное — быстро и точно определить сам номер. Это — основная функция телефонов с АОН.
Задача — получив комбинацию двух частот выделить эти частоты и преобразовать в номера. В первых телефонах с определителем номера процесс декодирования номера занимал до 15–20 секунд.
Все известные схемы бытовых телефонов с АОН построены с использованием микропроцессоров и микроконтроллеров. Отсюда, наверно, и дата появления первых таких телефонов — конец 1980-х годов.
Первая известная схема телефона с определителем номера имела аж 17 микросхем.
Эта схема описана в книге Пономаренко А. А. «Телефоны, АОНы, радиотелефоны». В ней было несколько аналоговых микросхем КР140УД8А — две для АОН, одна для анализатора линии и УНЧ сигнала звонка. Практических реализаций этой схемы я пока не встречал.
Что объединяет практически все схемы АОНов — это использование схем на базе, наверно, самого массового индикатора в СССР — индикатора АЛС318А.
Этот простой по управлению индикатор появился в конце 1970-х годов для микрокалькуляторов и уверенно прошагал во всевозможных устройствах до середины 1990-х годов. Однако, у этого индикатора есть одна очень существенная проблема — размеры циферок.
И поэтому первым делом фирмы-изготовители заказывали индикаторы с такой же разводкой, но с увеличенными цифрами. Были даже схемы, где использовались платы прямой замены АЛС318А, но выполненные на люминесцентных индикаторах типа ИВ-28А.
Наиболее известной схемой телефона с АОН на КР580ВМ80А была схема, выполненная в корпусе от телефона VEF-TA12. Вообще до появления телефонов с АОН импортные телефоны к нам массово не завозились, а телефоны VEF были доступны и красивы.
Оригинальная плата изымалась, и вместо неё вставлялась плата с определителем номера.
АОНы, как только появились на рынке, моментально стали популярными. На радиобарахолках типа «Тушино», «Митино», «Юнона» и т. п. можно было купить как полностью собранные телефоны, так и собранные платы и даже пустые платы. В общем, на любой вкус и кошелёк.
Стали ввозиться импортные телефоны, от которых в начале использовались только корпуса. Но позднее, чтобы не пропадать добру, приспособили оригинальные платы для случая если пропадёт напряжение в сети, а звонить очень сильно надо (два в одном). А ещё позднее стали привозить только корпуса.
Телефон на последней фотографии отличался особенно малым местом для печатной платы. Однако, разработчики и тут подсуетились, выпустив платы минимального размера.
Спасибо Maxi за предоставленные фотографии.
Платы можно было купить отдельно от самих телефонов и приспособить для своих нужд, например, так:
Довольно быстро телефоны на КР580ВМ80А сменили телефоны на Z80. В то время эти популярные у синклеристов процессоры стали массово завозиться в СССР и использоваться как в «синклерах», так и в АОНах.
Телефоны на КР580ВМ80А требовали три напряжения питания: +12, +5 и -5В. У процессора Z80 было только одно напряжение +5В, что существенно упростило требования к блокам питания. Кроме самого процессора на плате традиционно стояли ПЗУ с прошивкой, статическое ОЗУ на 2 килобайта КР537РУ10, параллельный порт КР580ВВ55А и микросхема таймера КР580ВИ53, которая использовалась как генератор звука.
Наиболее сложным в тематике было само определение номера. Если в самых первых телефонах стояли аналоговые фильтры со сложной схемотехникой и ещё более сложной настройкой, то в последних телефонах стояли уже цифровые фильтры и математическая обработка сигнала. Методика определения номера заслуживает отдельной статьи. Вкратце один из способов определения номера: однобитные отсчеты накапливались в парах счетчиков (синусный и косинусный) на каждую частоту с множеством коэффициентов (-1, 1, возможно и 0) и потом просто суммировались модули косинусного и синусного накопителей. После из 6 частот выбирались две самые мощные для каждого 10 мс интервала. Если три последовательных интервала давали совпадающий результат, то цифра считалась принятой верно.
Есть неплохой видеоролик, где хорошо рассказано о том, как определяются номера телефонов.
Здесь, наверно, стоит упомянуть несколько фамилий, которые внесли наибольший вклад в АОНостроение.
Схема на КР580ВМ80А, использованная в телефонах VEF-TA12 реализована Сергеем Качашкиным, первая известная схема на Z80 — Игорь Коршун, Сергей Тимаков (Телесистемы), схемы на Intel 8031 — Олег Тогидный (Эллис). Разработками моделей также занимались Татьяна Журавлева, Николай Фреймундт (Палиха), Сергей Косов (МЭЛТ).
Но самыми популярными, можно сказать «народными» телефонами были телефоны от телекоммуникационной компании «Русь» с участием Александра Барыкина, Павла Суходольского, Дмитрия Петухова, Сергея Бульбы и Станислава Кузина. Начиная с самых ранних версий в АОНах Павла выводилась надпись «Pasha» и номер телефона. Первые версии АОНов были номерные, потом появилось более известное семейство «Русь».
Если у многочисленных клонов компьютеров ZX Spectrum наиболее массовая была схема «Ленинград-1», то у АОНов наиболее массовыми были платы и особенно софт «Русь», который ставился в телефоны всевозможных производителей.
Программное обеспечение АОНов постоянно развивались. Тогда как первые телефоны могли только отображать номер, в схемах на Z80 и позднее на базе PIC или Intel 8031 нормальным были записные книжки, а также память входящих номеров и набранных номеров. Ещё позднее появился голосовой проговор номера, причём за чистоту голоса шла особенная борьба путём специальных ЦАПов, напоминающих Covox, где для генерации голоса выделялось несколько цифровых линий, например, шириной в 4 бита. В итоге победил чистый голос, по слухам записанный при помощи голоса соседки одного из разработчиков.
На фоне большой популярности телефонов с определителем номера появилось большое количество людей, как разрабатывающих, так и производящих платы, причём производили не только разработчики, а вообще все, кому не лень. Чтобы как-то защитить прошивки от массового копирования, в телефонах и софте «Русь» была реализованная защита прошивки путём специальной записи «плавающих битов» на обычных ПЗУ. Суть в том, что специальными методами определённая область ПЗУ писалась так, что считывалась всё время по-разному. Из-за того, что при нормальном копировании плавающие биты исчезали, то при проверке программа отказывалась работать.
Конечно, такую защиту можно было довольно легко взломать, чем и занимались многочисленные хакеры. Однако, в момент выхода взломанной версии Суходольский выпускал новую версию с более улучшенным софтом.
Но в итоге взлом защищенных версий пошёл только на пользу разработчикам. С одной стороны, каждый желающий мог получить хоть и не совсем свежую, но полностью функциональную версию, с другой стороны автор тоже был не в накладе из-за того, что его софт был у огромного числа пользователей, что было тоже своего рода рекламой.
Произошло примерно точно так же, как например с продукцией фирмы »1С» — на ранних этапах бешеная популярность на взломанных версиях, а позднее переход от ломаных к покупным с полной поддержкой.
Определители номера стали такими популярными, что оставили свой след и в кинематографе, например, в известном фильме «Брат».
Кстати, там использовался довольно редкий АОН «Пульсар 201»
Когда телефоны с определителем номера стали нормой жизни, фирмы стали предлагать оригинальные разработки, отличающиеся от традиционных. Например, телефонные приставки на ЖКИ с питанием только от телефонной линии.
Схемотехника так же развивалась. Сразу после АОНов на Z80 появились, и позднее де-факто стали стандартом, телефоны на микроконтроллерах семейства Intel 8031.
В схемах на Intel 8031 уже не надо было применять микросхему таймера КР580ВИ53, и позднее можно было избавиться даже от микросхемы внешнего ОЗУ на РУ10, потому что внутреннего ОЗУ микроконтроллеров вполне хватало. Но поскольку записную книжку и другие данные надо было где-то хранить, то стали использовать микросхемы EEPROM типа 24LC16.
Со временем производство АОНов от развлечения превратилось в серьезный бизнес. Печатные платы приобрели серьезный вид.
Ещё фотографии плат Venus можно посмотреть в моей статье: https://sfrolov.livejournal.com/232700.html
Функционал тоже нарастал. Появлялись телефоны 2-в-1 и 3-в-1 — возможность использования телефона (набора номера) при отключении напряжения в сети (как при использовании платы собственной разработки с такой функцией, так и с использованием телефонного чипа, который был в комплекте с телефоном). И возможность использования автоответчика. До появления встроенного автоответчика кустарями продавались отдельные приставки с цифровым автоответчиком.
Особенное удовольствие пользователям доставляло голосовое произношение номеров звонящего абонента, когда не надо идти смотреть, кто звонит. Или слушать в начале каждого часа, который час.
Сами телефоны стали выглядеть очень солидно. На фото телефон «Палиха П-750» с графическим ЖКИ и оригинальным дизайном.
https://www.artlebedev.ru/news/2003/release_226.html
Количество элементов и их размер внутри АОНов тоже все время сокращались.
Казалось бы, со схемотехникой уже всё понятно, но как бы не так. В компании «Русь» разработали собственный микроконтроллер на ядре 8031. Он назывался R100-XP.
Кроме самого ядра 8031 внутри чипа поместили схему аналога известной у синклеристов микросхемы генератора звука, совместимой с Yamaha YM2149F и AY-3–8910 фирмы General Instruments. И ещё у него была поддержка связи с компьютером, для чего была разработана отдельная плата связи.
Более подробно об этом чипе можно посмотреть на сайте Venus http://www.venus.ru/news.php? id=67&arc=0&sct=0 и там же скачать доку.
Последние телефоны могли уже определять номера не только в двухтональных посылках после поднятия трубки, но и в системе «Caller ID», где возможно определение (и проговор номера) ещё до поднятия.
Был даже разработан многосегментный индикатор с залитым внутри индикатора чипом последовательного регистра типа 74HC595, но он уже не пошёл в серию.
Этими разработками, можно сказать, закончилась эпоха домашних телефонов с определителем номера. После появления сотовой связи сами городские телефоны уже пользуются не таким спросом, как раньше, и бизнес с АОНами сходит на нет.
В завершении статьи хотел бы поблагодарить Павла Суходольского за предоставленную информацию и исходные тексты.
Исходные тексты можно скачать по адресу: http://www.leningrad.su/files/AON_sources_by_Sukhodolsky.rar
Публикация исходных текстов, на мой взгляд, большое событие. Можно посмотреть, как работали телефоны с определителем номера, которые оставили большой след в истории.
Эту статью можно было бы дополнить многочисленными фотографиями плат и моделей АОНов, но это перегрузило бы статью. Возможно, что когда-нибудь появится возможность сделать отдельный сайт, посвященный истории телефонов с определителем номера. Пока, если есть желающие, довольно много фотографий плат и их описание можно посмотреть в телеграм чате https://t.me/retrocomps
Если у вас есть что добавить или прокомментировать, добро пожаловать в комментарии.
На этом всё. Спасибо за внимание.
