Un répondeur téléphonique multicanaux programmable

L’appareil répond automatiquement, quand arrive un appel, tout en tenant compte des horaires journaliers pré-établis. Il peut gérer jusqu’à six lignes téléphoniques et pour chacune d’elles enregistrer un message vocal de vingt secondes. Enfin, il est doté d’un afficheur LCD rétro-éclairé et d’un clavier à douze touches permettant le paramétrage.



Caractéristiques techniques
• multicanaux (jusqu’à six lignes téléphoniques analogiques)
• messages personnalisables pour chaque canal
• vingt secondes pour chaque canal
• activation et désactivationautomatique
• programmation quotidienne par canal
• activation/désactivationtemporaire (quotidienne)
• programmation par clavier àdouze touches
• afficheur LCD à deux lignes de seize caractères rétro-éclairé
• dimensions : 220 x 132 x 83 mm
• alimentation : 12 Vcc

Ce montage est né des nombreuses demandes que nous ont adressées les gérants de petites sociétés à deux ou plusieurs lignes téléphoniques. Ils souhaitaient pouvoir activer automatiquement un unique répondeur en dehors des heures de bureau pour toutes les lignes de l’entreprise ou à la maison quand personne n’est là pour répondre. Il s’agit donc de soulager les secrétaires et d’éliminer les répondeurs reliés à chaque ligne tout en rendant le système cohérent et autonome (capable de s’activer et de se désactiver tout seul aux jours et horaires ouvrables).
C’est pourquoi nous avons mis au point ce répondeur téléphonique automatique multicanaux. C’est un répondeur : quand un appel arrive, il prend la ligne et lance un message vocal indiquant, par exemple, les heures d’ouverture d’un commerce ou signalant les éventuels jours fériés ou donnant encore d’autres informations utiles pour l’appelant. Il est automatique car il intervient exclusivement les jours de semaine paramétrés en respectant les horaires d’ouverture et donc en excluant les plages de temps où quelqu’un est là pour répondre au téléphone. Et il est multicanaux puisqu’il peut gérer jusqu’à six lignes téléphoniques analogiques avec pour chacune un message personnalisé et une adaptation à des horaires particuliers.
Le système, modulaire, se compose d’une platine de base pouvant recevoir jusqu’à six modules vocaux (un par ligne téléphonique, voir figure 10). Ainsi, vous pourrez n’installer que les modules dont vous avez effectivement besoin.
L’organigramme de la figure 1 met en évidence le microcontrôleur qui, dûment secondé par la section de contrôle, peut gérer tous les modules vocaux et les lignes téléphoniques liées. Le rôle principal de chaque module est de lancer, en cas d’appel, un message vocal à l’adresse de l’appelant (message préalablement enregistré sur un circuit intégré DAST). Chaque module fournit aussi au microcontrôleur des informations sur l’arrivée de l’appel et réalise un signal audio déjà amplifié prêt à être envoyé dans le hautparleur d’écoute. Les modules sont insérés dans des “slots” (emplacements, en fait des connecteurs allongés femelles recevant la partie mâle liée aux cartes enfichables) situés sur la “carte-mère” (platine de base).
Les diverses fonctions, comme par exemple l’enregistrement du message vocal, peuvent être effectuées à partir d’un clavier à membrane à douze touches.
L’interface usager comprend en outre un afficheur LCD où apparaît un menu guide permettant une vérification rapide des paramètres à entrer.

Figure 1 : Organigramme du répondeur téléphonique.

Le menu
Au repos, l’afficheur LCD visualise l’heure et la date courantes. Si vous pressez la touche ENTER vous accédez au menu principal où il est possible de choisir de gérer un canal (par exemple pour enregistrer le message ou régler la durée d’activation) ou de régler la date et l’heure du système ou bien d’activer/désactiver manuellement la réponse sur une ligne. Pour vous déplacer à l’intérieur du menu vous utiliserez principalement la touche ENTER pour confirmer, la touche SHIFT pour revenir à l’affichage principal et les fl èches (touches 8 et 2) pour choisir la voix désirée parmi celles disponibles (voir figure 2).
Le menu le plus complexe est sûrement celui de la gestion des canaux.
Si vous sélectionnez cette fonction, vous pourrez choisir quelle ligne gérer.
Vous utilisez les fl èches de déplacement et l’afficheur visualise les divers canaux disponibles, ce qui vous permet de sélectionner un module à la fois parmi ceux que vous aurez effectivement montés sur la platine de base (cela rend la sélection plus rapide et plus sûre). Une fois le canal choisi, vous pourrez décider de gérer l’audio, de paramétrer les horaires d’activation/désactivation du répondeur ou de visualiser les paramètres horaires précédemment configurés.
En ce qui concerne la section vocale, chaque canal utilise une puce DAST ISD1420 permettant l’enregistrement d’un message d’une durée maximale de vingt secondes. Si vous choisissez de gérer l’audio, l’appareil vous demande si vous voulez écouter l’enregistrement déjà mémorisé ou mémoriser un nouveau message. Cette dernière opération se fait en maintenant pressée la touche ENTER quand l’afficheur visualise la mention ENREGISTRE CH n (où n est le canal sélectionné précédemment).
Durant l’enregistrement, la mention ENREGISTREMENT EN COURS s’affiche et, quand vous relâchez la touche ENTER, l’enregistrement sur la puce ISD s’achève. Vous pouvez alors réécouter le message enregistré en sélectionnant le menu correspondant. La durée maximale d’enregistrement d’un message est de vingt secondes mais, si le message a une durée inférieure, le programme résident du microcontrôleur permet, pendant la reproduction, de ne faire entendre à l’appelant que le message écourté sans les blancs.
À partir du menu GESTION CANAUX, vous pouvez paramétrer les horaires d’activation du secrétariat : quand vous sélectionnez le menu PROGRAMMATION HORAIRE CH n, on vous demande de choisir, avec les fl èches, le jour sur lequel vous voulez effectuer le paramétrage.
Une fois confirmé le jour avec ENTER, vous pouvez entrer les horaires ouvrés : en effet, l’appareil demande les horaires pendant lesquels il NE doit PAS intervenir, c’est-à-dire les horaires où une personne est en mesure de répondre au téléphone. Tout d’abord, entrez l’heure de début du travail (par exemple 9:00), puis l’heure de fin de matinée (par exemple 12:00) et de même pour l’après-midi (l’insertion des minutes est possible au pas de 10, par exemple 14:00, 14:10, 14:20, etc.). Si vous voulez que l’appareil réponde pendant toute une journée, il suffit de presser la touche F1 (7) quand le dispositif demande l’heure de début d’ouverture.
Si vous voulez au contraire exclure le répondeur, dans le même menu pressez la touche F2 (9). L’appareil offre encore la possibilité d’intervenir en excluant une tranche horaire particulière : si, par exemple, vous voulez que le lundi l’appareil ne réponde que l’après-midi, insérez comme DÉBUT TRAVAIL 1 les chiffres 000, comme FIN TRAVAIL 1 000 puis insérez normalement les horaires de la mi-journée (par exemple 14:00 et 18:00).
Tous les paramètres peuvent être contrôlés en se déplaçant dans le menu VISUALISATION HORAIRE CH n. L’afficheur visualise alors les données du jour à vérifier. Ensuite, est visualisé le premier parmi les quatre horaires insérés ou si le secrétariat est actif ou non.
Si vous pressez ensuite sur ENTER, les autres horaires sont visualisés. Les paramètres entrés sont sauvegardés dans l’EEPROM du microcontrôleur et donc, en cas de coupure de courant, aucun ne sera perdu. Il est possible aussi de modifier temporairement et manuellement la configuration d’un jour sans devoir modifier les paramètres du microcontrôleur : pour cela, à partir du menu ACTIVATION MANUELLE, choisissez le canal à gérer et décidez si vous voulez l’activer, le désactiver ou s’il doit suivre les paramètres horaires précédemment configurés. L’activation/ désactivation ne concernera que le jour courant : le jour suivant, le canal fonctionnera selon la configuration du menu de programmation horaire.
Enfin nous trouvons le paramétrage de l’heure et de la date. Accédez au menu RÉGLAGE DATE/HEURE où l’on vous demande d’insérer heure, minute, jour, mois et enfin jour de la semaine. Le format de l’heure est en base 24 (européen). Le microcontrôleur effectue un test des données insérées et il ne permet pas de taper des horaires et des jours incorrectement. A la première mise sous tension, du circuit le PCF8593, c’est-à-dire le circuit intégré s’occupant de gérer l’horloge de l’appareil, n’étant pas configuré, risque d’afficher des données erronées et vous devez donc tout d’abord régler l’heure exacte courante. En cas de coupure de courant, une batterie rechargeable de 1,2 V permet au PCF8593 de continuer à travailler sans aucune perte de données. Par ailleurs le répondeur téléphonique est alimenté avec un bloc secteur 230 V fournissant 12 VDC pour un courant d’au moins 500 mA. L’appareil est bien sûr relié à la ligne téléphonique au moyen d’un câble RJ11.
En cas d’appel, l’afficheur LCD visualise APPEL CANAL n et, si le répondeur a été configuré pour intervenir, après la première sonnerie, il prend la ligne et lance le message vocal correspondant au canal. Un interrupteur est relié au bornier S1 (ON-OFF) afin de pouvoir exclure l’audio. Par conséquent, au moment de la programmation et du débogage de l’appareil, nous vous conseillons de laisser cet interrupteur ouvert afin de pouvoir écouter le message sur le haut-parleur de contrôle. Ensuite, vous pourrez le fermer si vous ne souhaitez pas entendre les messages adressés aux appelants.

Figure 2 : Menu des fonctions du clavier.

Le menu du système est divisé en trois sections principales auxquelles il est possible d’accéder avec la touche ENTER. Si l’on presse les fl èches (touches 2 et 8) on peut se déplacer dans les divers sous-menus. Pour revenir à l’écran principal, presser la touche SHIFT.

Le circuit électrique
L’appareil se compose d’une platine de base accueillant jusqu’à six lignes téléphoniques et d’une série de modules audio (jusqu’à six, un par ligne) enfichables au moyen de “slots” (voir figure 10).
Le tout est géré par un PIC16F877 ne pouvant à lui seul gérer les lignes contrôlées par tous les modules : c’est pourquoi on a ajouté trois PCF8574A qui, à travers un bus I2C (donc seulement avec deux ports du microcontrôleur) permettent de gérer les lignes de commande de PLAY, de REC et du relais s’occupant de prendre la ligne téléphonique. Sur le bus I2C est aussi connecté le PCF8593 gérant l’heure et la date.
Les trois multiplexeurs 4051 s’occupent d’adresser l’audio du préamplificateur microphonique U7 au module sélectionné, de commuter la sortie audio du module actif au haut-parleur et de relier à la broche RE2 du microcontrôleur la sortie RECLED du DAST sélectionné. Cette sortie, au moment de la reproduction, informe le PIC que le message est terminé.
Aux ports du microcontrôleur est reliée directement la sortie du photocoupleur présent sur chaque module, de façon à savoir immédiatement si un appel arrive. Le PIC gère aussi directement l’afficheur CDL4162 et le clavier.
Chaque module vocal est constitué d’un enregistreur monolithique ISD1420 s’occupant de garder en mémoire le message et de le reproduire quand il est demandé par le microcontrôleur. La sortie audio du DAST est amplifiée par U2, un LM386. Son amplification est réglée par le trimmer R8. Le signal est disponible directement sur la broche SPK du module mais est acheminé aussi à travers le trimmer R11 au transformateur de couplage 1:1 TF1. Ce dernier permet un transfert à la ligne téléphonique tout en la découplant du reste du circuit. En cas d’appel, le signal alternatif de la sonnerie atteint le photocoupleur 4N25 à travers C11 et la résistance de limitation R10. Ainsi la broche 5 du photocoupleur, normalement maintenue à 5 V par la résistance de “pull-up” R7, passe au niveau logique bas, ce qui permet au microcontrôleur de reconnaître l’appel entrant : pour répondre à celui-ci, le PIC sature le relais RL1 lequel relie physiquement R13 en parallèle avec les extrémités de la ligne. Le module dispose, pour la liaison à la “carte-mère”, de 7+5 broches mâles : grâce à quoi on ne peut enficher le module que dans un seul sens, le bon !

Figure 3 : Schéma électrique de la platine de base du répondeur téléphonique.

Figure 4 : Brochage du microcontrôleur PIC16F877.

Ce circuit intégré a 8 ko de mémoire programme et 256 octets de mémoire EEPROM et il est doté de nombreuses ressources matérielles.
Dans cette application, pour rendre les routines plus rapides, on a fait tourner le microcontrôleur à la fréquence maximale, soit 20 MHz. Le programme résident permet de gérer directement l’afficheur LCD et le clavier, et pour le contrôle des modules, nous avons recouru à quelques PCF8574A et 4051. Le logiciel, dont deux routines sont visibles sur notre site Internet, est écrit et compilé en Pic Basic Compiler Pro.







Figure 5a: Schéma d’implantation des composants de la platine de base du répondeur téléphonique.

Figure 5b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine de base du répondeur téléphonique, côté soudures.

Figure 5b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine de base du répondeur téléphonique, côté composants.

Figure 6 : Photo d’un des prototypes de la platine de base du répondeur téléphonique.

Liste des composants de la platine de base du répondeur téléphonique
R1 ..... 4,7 kΩ
R2 ..... 4,7 kΩ
R3 ..... 4,7 kΩ
R4 ..... 470 Ω
R5 ..... 10 Ω
R6 ..... 4,7 kΩ
R7 ..... 470 Ω
R8 ..... 1 kΩ
R9 ..... 2,7 kΩ
R10 .... 4,7 kΩ
R11 .... 10 kΩ
R12 .... 1 kΩ
R13 .... 4,7 kΩ
R14 .... 4,7 kΩ
R15 .... 4,7 kΩ
R16 .... 27 kΩ
R17 .... 1 MΩ
R18 .... 1 MΩ
R19 .... 1 MΩ
R20 .... 1 MΩ
R21 .... 1 MΩ
R22 .... 1 MΩ
R23 .... 47 Ω
C1 ..... 100 nF multicouche
C2 ..... 220 μF 35 V électr.
C3 ..... 100 nF multicouche
C4 ..... 220 μF 35 V électr.
C5 ..... 100 nF 63 V polyester
C6 ..... 10 pF céramique
C7 ..... 10 pF céramique
C8 ..... 4/20 pF ajustable
C9 ..... 10 μF 63 V électr.
C10 .... 220 nF multicouche
C11 .... 3,9 pF céramique
C12 .... 220 nF multicouche
D1 ..... 1N4007
D2 ..... 1N4007
U1 ..... PIC16F877- EF540
U2 ..... 7805
U3 ..... PCF8593P
U4 ..... PCF8574A
U5 ..... PCF8574A
U6 ..... PCF8574A
U7 ..... LM741
U8 ..... 4051
U9 ..... 4051
U10 .... 4051
Q1 ..... 20 MHz
Q1 ..... 32,76 kHz
T1 ..... BC547
MIC .... capsule micro.
SPK .... haut-parleur 1 W
S1 ..... inter. à poussoir
DISP ... afficheur CDL4162
BAT1.... bat. rechargeable 1,2 V

Divers :
1 ...... prise alimentation
3 ...... borniers 2 pôles
2 ...... supports 2 x 4
6 ...... supports 2 x 8
1 ...... support 2 x 20
1 ...... dissipateur TE19
5 ...... boulons 8 mm 3 MA
4 ...... entretoises 60 mm
6 ...... connecteurs téléphonique 4 pôles
1 ...... barrette mâle 7 pôles
1 ...... barrette mâle 16 pôles
6 ...... barrettes femelles 5 pôles
6 ...... barrettes femelles 7 pôles
1 ...... clavier à membrane 12 touches
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


Figure 7 : Schéma électrique du module vocal du répondeur téléphonique.







Le circuit intégré s’occupant de la mémorisation du message vocal est un ISD1420 dont nous donnons ici le brochage et le schéma synoptique. Au dessous, le brochage de l’amplificateur LM386.

Figure 8a: Schéma d’implantation des composants de la platine du module vocal du répondeur téléphonique.

Figure 8b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine du module vocal du répondeur téléphonique, côté soudures.

Figure 8b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine du module vocal du répondeur téléphonique, côté composants.

Figure 9 : Photo d’un des prototypes de la platine du module vocal du répondeur téléphonique.

Figure 10 : Photo d’un des prototypes du répondeur téléphonique montrant l’enfichage des modules vocaux sur la platine de base.

Liste des composants du module vocal du répondeur téléphonique
R1 ........ 10 kΩ
R2 ........ 10 kΩ
R3 ........ 10 kΩ
R4 ........ 10 kΩ
R5 ........ 4,7 kΩ
R6 ........ 1 kΩ
R7 ........ 4,7 kΩ
R8 ........ 10 kΩ trimmer
R9 ........ 10 kΩ
R10 ....... 33 kΩ
R11 ....... 10 kΩ trimmer
R12 ....... 4,7 kΩ
R13 ....... 150 Ω
R14 ....... 10 Ω
R15 ....... 4,7 kΩ
R16 ....... 10 kΩ
R17 ....... 470 kΩ
C1 ........ 100 nF multicouche
C2 ........ 4,7 μF 100 V électr.
C3 ........ 100 nF multicouche
C4 ........ 1 μF 100 V électr.
C5 ........ 100 nF multicouche
C6 ........ 100 μF 25V électr.
C7 ........ 10 μF 63 V électr.
C8 ........ 47 nF 100 V polyester
C9 ........ 220 μF 16 V électr.
C10 ....... 330 nF 100 V polyester au pas de 10
C11 ....... 1 μF 100 V polyester
C12 ....... 4,7 nF 100 V polyester
D1 ........ 1N4007
D2 ........ 1N4007
U1 ........ ISD1420
U2 ........ LM386N
FC1 ....... 4N25
T1 ........ BC547
TF1 ....... transformateur 1:1
RL1 ....... relais 12 VDC

Divers :
1 ......... support 2 x 3
1 ......... support 2 x 4
1 ......... support 2 x14 pas large
1 ......... barrette mâle 90° 5 pôles
1 ......... barrette mâle 90° 7 pôles
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


Le programme résident
Le coeur du circuit est donc un PIC16F877 dont la vitesse de travail est rythmée par un quartz de 20 MHz. Son rôle est de contrôler l’arrivée d’un appel, de piloter les modules de lignes, de gérer directement l’afficheur LCD et de lire continûment le clavier à douze touches. Vous trouverez sur notre site Internet deux routines faisant partie du programme résidant dans ce PIC : la première concerne le contrôle de l’enregistrement et de la reproduction du message vocal et la seconde sert à déterminer quelle touche du clavier est pressée.

La réalisation pratique
Nous pouvons maintenant passer à la construction de l’appareil. La platine de base ou “carte-mère” est un circuit imprimé double face à trous métallisés : la figure 5b-1 et 2 en donne les dessins à l’échelle 1. Ensuite chacun des six modules (au maximum, vous pouvez en monter de deux à six) est un circuit imprimé double face à trous métallisés : la figure 8b-1 et 2 en donne les dessins à l’échelle 1.
Quand vous l’avez devant vous, montez les nombreux composants dans un cer tain ordre (en ayant constamment sous les yeux les figures 5a et 6 et la liste des composants, pour la platine de base et 8a et 9 et la liste des composants, pour chaque module vocal). Sur la platine de base, l’afficheur LCD, qui sera bien sûr installé à la toute fin, est fixé par des entretoises et relié au reste du circuit par une barrette M/F à seize broches (l’afficheur reçoit la partie femelle et la platine de base la partie mâle). La batterie rechargeable est soudée sur le côté composants du circuit de la platine de base. Côté soudures de cette même platine de base sont soudées les parties femelles des fameux “slots” recevant les différents modules vocaux.
Enfin, percez le boîtier pour laisser passer l’afficheur LCD, la nappe du clavier et le microphone en face avant et, sur le côté, les connecteurs RJ11 (un par module) et la prise d’alimentation générale (voir photo de début d’article).
Afin de permettre la sortie du son, perforez le panneau derrière lequel vous fixerez le haut-parleur de contrôle.

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