【正文】 配電路電話機電源邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 5 當且摘機后，在 30 秒 （時間由程序設定） 內(nèi)沒有輸入，電話會自動掛機。它適用于家庭、商店等無人的場所、還可以用于工業(yè)控制現(xiàn)場。）發(fā)出“請輸入密碼”這一提示信息，提示用戶輸入密碼，用戶輸入的密碼通過電話線接口電路，再通過解碼芯片 MT8870 及一些外圍元器件組成的解碼電路，將雙音頻信號轉化為相應的二進制號碼，從該芯片的 Q1～ Q4 端口傳送到 AT89C51 的 ～ 口進行密碼檢驗，如果密碼不正確 ，語音信號會提示用戶“密碼不正確，請重新輸入密碼”。 1 電路 設計思想 由于在電話線上沒有摘機之前，電話線的兩端是 48～ 60V 的直流電壓信號，當電話線上無振鈴信號時，該系統(tǒng)不會工作。而在該電路當中，它作為一個開關器件和信號隔離的作用。 2）電阻 R1 的選?。? 電阻 R1 是起限流作用，保證光耦合器器件的正常工作，因為電線的阻值少到一圖 振鈴檢測電路 U1 P 6 3 1R133kR2 10kC1Q19013C21 0 0 μ FR9D1 36V電 話 線T 0 / P 3 . 4A T 8 9 C 5 11 μ FV C C邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 8 定值，便會在電話環(huán)路內(nèi)形成動作電流（程控電話交換機檢測到環(huán)路電流突變大于30mA,即認為用戶己摘機），會影響電話線路的正常工作。此處取 1N4003。速度高、價格低、接口簡單、體積小、壽命長等 優(yōu)點。使信號到開關三極管的基極可以得到較好的方波信號，從而可以使以后輸出的信號加到AT89C51 的定時 /計數(shù)器 T0。 摘 掛機 與 阻抗匹配電路 設計 根據(jù)國家有關標準規(guī)定，不論任何電話機，摘機狀態(tài)的直流電阻應≤ 300Ω，有 R鍵的電子電話機的摘機狀態(tài)直流電阻應≤ 350Ω。 1 電路 設計思想 摘 、 掛機控制電路 如 圖 所示，在未摘機之前， （ CONET） 端為高電平，該電路處于末工作狀態(tài)，當振鈐檢測電路檢測到十 次振鈐時， 輸出低電平， 使得 Q9邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 9 管導通，從而使得 Q8 也 導通， 繼電器工作，使得電話線與阻抗匹配電路連接形成摘機動作并保持通話 狀態(tài) 。 R13 為限流電阻， Q9 導通集電極電壓較大為使 Q8 導通不燒壞， R14 取 10K 較為合理。本電路選取的 4 個二極管的型號為 1N4004。本電路選取的是 2N5401。 邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 11 （ 1） AT89C51 主要技術指標 三級程序存儲器加密； 五個中斷源 ,兩級中斷優(yōu)先級； 它與 MCS51 系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS51 系列單片機，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒有的功能。工作電壓范圍寬（ ~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz～24MHz 之間，比 8751/87C51 等 51 系列的 6MHz～ 12MHz 更具有靈活性 ,系統(tǒng)能快能慢。 AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處 理器，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的在線可重復編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。 可用 5V電壓編程 ,而且擦寫時間僅需 10 毫秒，僅為8751/87C51 的擦除時間的百分之一 ,與 8751/87C51的 12V 電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領域。 DTMF 接收 譯碼 電路 設計 1 DTMF信號 DTMF 雙音多頻信號是目前在按鍵電話 (固定電話、移動電話 )、程控交換機及無線通信設備中廣泛應用的一種信號。高頻率群中的最高頻率 1633Hz 為備用頻率，這樣就變?yōu)?7 中取 二的方式，只有 12 個號碼。采用十六鍵時高頻群頻率 1633Hz 系備用頻率，（ A） ~（ D）預定為數(shù)據(jù)通信等其它功能。如 MITEL 公司 MT8870、 M8870、 MH88305 與 MK5091等。其它內(nèi)部結構見附錄。 VSS：為負電源輸入端，大多數(shù)情況該端接公共地。 ESt：為早期導引輸 出端，表示有效音調(diào)頻率的檢測。 GT 輸出的作用是重復外部導引時間常數(shù)。電路輸出的二進制碼 Q1— Q4由 數(shù)據(jù)輸出允許端 TOE 控制。 2） MT8870 與 AT89C51 單片機的接口電路 MT8870 與單片機 接口電路如圖 所示： 輸入的 DTMF 信號經(jīng) MT8870 解調(diào)后，在 StD 端產(chǎn)生一個控制輸出信號，該信號輸出端與單片機 AT89C51 的外部中斷輸入端 INT1 相連，當該信號發(fā)生由 1 到 0 的跳變時，中斷標志 IE1（中斷安排為下降沿觸發(fā)方式），設置中斷標志為 1，當 AT89C51響應中斷后，產(chǎn)生一個 RD 信號，經(jīng)相反之后使 MT8870 的 TOE 端產(chǎn)生一個高電平脈沖信號，該信號使 MT8870 的數(shù)據(jù)輸出端 Q1— Q4 由原來的高阻狀態(tài)變?yōu)榕c當前輸入的雙音頻信號相對應的二進制編碼信號， AT89C51 通過 P1 口將該二進制數(shù)讀 入并保存在數(shù)據(jù) RAM 區(qū)。 1 ISD4004 語音存儲 芯片 （ 1） ISD4004 簡介 圖 MT8870與單片機的連接圖 V D DV S SGSI N HQ1Q2Q3Q4O S C 1O S C 2T O ES T DE S TS T / G TV R E FP W D NIN +IN P 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3A T 8 9 C 5 1R\ D \I\ N \ T \ 1\30 0K R3 μ FC210 0K R510 0K R410 0K R2C1 μ FC3 1μ FM T 8 8 7 0信號輸入3. 57 95 V C CV C C10 0K R1邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 16 ISD4004 是美國 ISD 公司制造的一種新款語音芯片。該系列的特點是錄音時間長。 其工作電流的典型值為：放音時， ICC=25mA；錄音時，ICC=30mA；靜態(tài)電流只有 1μ A。片內(nèi)集成了 晶體振蕩器、麥克風前置放大器、自動增益控制、抗混疊濾波器、平滑濾波器、聲音功率放大器等 ,只需很少的外圍器件 ,就可構成一個完整的聲音錄放系統(tǒng)。 VSSA,VSSD：接地線端。差分驅(qū)動時 ,信號最大幅度為峰值 16mV。 MISO：串行輸出端， ISD 未選中時 ,本端呈高阻狀態(tài)。 ISD 在任何操作 (包括快進 )中檢測到 EOM或 OVF 時 ,本端變低并保持。 EOM 標志 —— 只在放音中檢測到內(nèi)部的 EOM標志時 ,此狀態(tài)位才置 1?？爝M模式下 ,RAC 的 s的高電平 , s 為低電平。大信號不衰減時，靜音衰減 6Db。這些芯片與并行接口芯片相比，具有引腳少，芯片體積小，接口線少等優(yōu)點，它的應用范圍也越來越廣泛。 ① SPI 總線組成 SPI 接口一般使用 4 條線：串行時鐘線（ SCK）、主機輸入 /從機輸出數(shù)據(jù)線 MISO、主機輸出 /從機輸入數(shù)據(jù)線 MOST 和低電平有效的從機選擇線 SS(有的 SPI 接口芯片帶有中斷信號線 INT、有的 SPI 接口芯片沒有主機輸出 /從機輸入數(shù)據(jù)線 MOSI)。如 1 個主 MCU和幾個從 MCU、幾個從MCU 相互連接構成多主機系統(tǒng)（分布式系統(tǒng)）、 1 個主 MCU 和 1 個或幾個從 I/O 設備所構成的各種系統(tǒng)等。 SPI 總線接口系統(tǒng)的典型結構如上圖 所示。若沒有三態(tài)控制端，則應外加三態(tài)門。若沒有允許控制端，則應在外圍用門電路對 SCK 進行控制，然后再加到芯片的時鐘輸入端； 主控器 SCLK MISO MOSI 器件 1 器件 2 CS1 CS2 圖 SPI 系統(tǒng)組成原理圖 邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 19 當然，也可以只在 SPI 總線上連接 1 個芯片，而不再連接其它輸入或輸出芯片。該協(xié)議具體如下： （ 1） 所有串行數(shù)據(jù)傳輸從 SS 端下降沿開始。 圖 ISD4004 工作時序圖 SS SS 邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 20 ② SPI 接口的控制位 SPI 的接口控制位如下圖 所示 MOSI— 主設備輸出 ,從設備輸入 MISO— 主設備輸入 ,從設備輸出； OVF— 溢出標志；EOM— 信號結束。這個特點在語音提示類產(chǎn)品中非常有用。 PU：上 /斷電選擇。 RUN： 啟動停止操作。 ④ ISD4004 與單片機的接口技術 由于 ISD4004 是在單片機的控制下實現(xiàn)工作，因此單片機必須實現(xiàn)模擬 SPI 總線的工作方式，同時對 ISD4004 工作狀態(tài)進行查詢（如操作是否達到某一地址的末尾、存儲器是否溢出）可以選用單片機的 6 個 IO 口分別與 ISD4004 的 MISO、 MOSI、 SCLK、 和 RAC、 相連，其中 是用作器件的片選信號， MISO、 MOSI、SCLK、 用于和單片機的數(shù)據(jù)通信，控制 ISD4004 的語音提示播放及查詢等功能。 驅(qū)動電路模塊設計 驅(qū)動 電路設計與摘、掛機控制電路相同 ，前面已經(jīng)介紹。 其 穩(wěn)壓電源電路分別如圖 加圖和 7805， LM317 資料。其解碼以后的中斷服務子程序（數(shù)據(jù)接收程序）如下，同時 TOE 端是內(nèi)部芯片三態(tài)門的使能控制端，為高電平有效。為實現(xiàn)這些應用，最好使用地址的直接 操作。 ISD 器件可以進行多段錄放操作，每一段稱為一個信息段。 ISD 系列芯片可由開發(fā)人員或用戶任意錄制、播放需要的一段或幾段語音等。 ISD4004 是采用模擬存取技術集成的可反復錄放的 960 秒語音芯片，掉電后語音不丟失，最大可分 2400 段，最小每段語音長度為 400ms，每段語音都可由地址線控制輸出，每 400ms 為一個地址，由 A0A10 的地址線控制。 首先，單片機 89C51 控制 ISD4004 語音芯片從頭至尾放音一遍，它會將語音芯片中的每一段語音的起始地址都記錄下來，即完成了芯片搜索操作。） 數(shù)據(jù)碼： 碼址與語音段位序號對應，如 00 為第一段， 01 為 第二段， 02 為第三段，?? .每句話最多 100 段。使每個定時周期之間沒有隔離。由于 89C51 外部中斷的觸發(fā)信號是高電平到低電平的跳變。在此之前，每個 400ms 地址計數(shù)器值加 1，一直到播放結束為止。 邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 27 單片機的 SPI 口的模擬 由于 AT89C51 單片機不具有 SPI 接口，因此我們必須用軟件來模擬 SPI接口通信協(xié)議。 用軟件模擬 SPI 接口時，時序一定要正確。 4 PCB 設計 PCB 板的設計流程 由于制作樣品的是單 面板，下面給出 PCB 板制作的總體流程。打開該文件然后在邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 30 環(huán)境設置中設置好相應的工作環(huán)境，再進行原理圖的繪制。 ③ 生成網(wǎng)絡表文件：執(zhí)行創(chuàng)建網(wǎng)絡表命令 [Design][Create Netlist]，系統(tǒng)彈出Netlist Creation 對話框，對該對話框中 Preference 和 Trace Options 兩個標簽頁進行相應設置可生成所需要的網(wǎng)絡表文件。執(zhí)行 [Design][Rules]命令，選擇 Routing 標簽頁的 Rules Classes 區(qū)中的Routing Layers 規(guī)則，將 Toplayer 設置 成 Not used， Bottomlayer 設置成 Vertical，即把布線層設置在底層的單層板。首先執(zhí)行[Tools][Preferences]命令或快捷鍵 T+P 將在彈出的 Preferences 對話框中進行設置，在該對話框中有六個選項卡分別為： Option、 display、 Colors、 Show/Hide、 Defaults、Signal Integrity 選項卡。接下來就把這些凌亂的圖形放置到適當?shù)奈恢?，即元件布局。在這里我們將間 距約束設置為 10mil,布線拐角設定為 45 度拐角，導線寬度將穿過中心芯片引腳的導線設置成 ，地線和電源線設置成 和 ，其它導線為根據(jù)布線的方便性和電氣特性設置成