【正文】 Hz、 770Hz、 825Hz、 941Hz、 1209Hz、 1336Hz、1477Hz 和 1633Hz。兩個單音的頻率不同，所代表的數(shù)字和功能也不同。例如： X1，X2 同時連接到 Y1，則 X1， X2 兩條線路接通。當(dāng) CD22100 加上工作電壓之后， 16 個開關(guān)的狀態(tài)是不確定的。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位 [8,9,15]。 4 2 硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)主要芯片 單片機 AT89C52 AT89C52是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS8位單片 機，片內(nèi)含 8K bytes的可反復(fù)擦寫的 Flash只讀程序存儲器和 256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系列及 8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash存儲單元，功能強大的 AT89C52單片機適用于許多較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場合。雙方掛機則斷開連接，繼續(xù)進入查詢狀態(tài)。中繼線鈴流檢測與模擬摘掛機模塊用模擬電路來實現(xiàn)。電源模塊為整個系統(tǒng)提供 24V， 10V 直流電壓和 60V 交流電壓。用戶接口電路模塊主要完成振鈴信號的控制和電話機工作電壓的提供。所以，研究本課題對工作和學(xué)習(xí)都是有積極意義的。 該設(shè)計是將在程控交換里應(yīng)用廣泛的 “ 電路交換 ” 以實物的形式 展 現(xiàn)出來。如今先進的電路交換機同時采用數(shù)字交換、空分交換、時隙交換和程序控制等技術(shù)，因此具 有抗干擾能力強，交換容量大以及控制靈活等特點 。 關(guān)鍵詞 : 單片機 DTMF 譯碼 交換網(wǎng)絡(luò) 用戶接口 電路 Abstract With the development of the economy and the people39。 用戶交換機是構(gòu)成現(xiàn)代交換式通信網(wǎng)的重要設(shè)備 ,主要由用戶線接口部分、交換網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng) 3 大部分組成。小型程控交換機便是為了填補這個空白而設(shè)計的 .本文將主要從硬件構(gòu)架和軟件工作原理上討論一個一拖三的小型程控交換機的設(shè)計。該系統(tǒng)采用開關(guān)矩陣芯片， DTMF 解碼芯片和用戶接口電路 ,以單片機為核心來實現(xiàn)電話交換機的呼叫處理、應(yīng)答、話路接續(xù)及復(fù)位拆線等基本功能。 交換技術(shù)從早期的人工交換、機電交換發(fā)展到電子交換，從模擬交換發(fā)展到數(shù)字交換，從布控發(fā)展到程控 [13]。如果細(xì)分可以分為模擬程控交換機和數(shù)字程控交換機，本設(shè)計屬于模擬程控交換機 ,與數(shù)字程控交換機的主要區(qū)別是語音信號沒有經(jīng)過 PCM 編碼。經(jīng)過設(shè)計本課題，我們還可以復(fù)習(xí)提高 51 單片機硬軟件的設(shè)計方法，同時也能掌握與設(shè)計相關(guān)的軟件的使用方法，為以后做項目積累寶貴的實戰(zhàn)經(jīng)驗。其中，控制系統(tǒng)以單片機為核心，對摘機檢測信號和 DTMF 譯碼信號，做出相應(yīng)的處理，并對模擬摘掛機電路、交換網(wǎng)絡(luò)電路和語音提示電路做相應(yīng)的控制。中繼線鈴流檢測電路提供鈴流信號供單片機查詢。語音提示部分采用ISD1420 語音芯片實現(xiàn)，語音總長度不超過 20 秒，對于存放電話提示音是足夠的。系統(tǒng)根據(jù)接收到的號碼向?qū)?yīng)的內(nèi)線用戶發(fā)送鈴流信號，并檢測被叫用戶的摘機信號，一旦被叫摘機，則將主叫與被叫的通話線路接通。在久呼不答、無法接通時，語音芯片會給出提示 [8]。空閑方式停止CPU的工作，但允許 RAM、定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。當(dāng)“ STROBE”為高電平時，可以通過控制“ DATA IN”的電平的高低，使被選擇的開關(guān)的立即打開或關(guān)閉。 X 線路的端口可以通過連接到同一個 Y 線路使兩條 X線路接通，達(dá)到空分交換的目的。 雙音多頻撥號方式中的雙音是指用特定的兩個單音信號的 組合疊加來代表數(shù)字或符號（功能）。又因從 8種頻率中任意抽出兩種進行組合，又稱其為 8中取 2 的雙音編碼方法。代表 16種不同的數(shù)字或功能。它可用于有線通信網(wǎng)和無線移動通 信網(wǎng)的終端設(shè)備。錄音內(nèi)容 存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，這個獨一無二的方法是借助于美國 ISD公司的專利 —— 直接模擬存儲技術(shù)（ DAST TM）實現(xiàn)的。如果 A6， A7有一個是低電平 ,A0～ A7輸入全解釋為地址位，作為起始地址用。 使用操作模式需要注意的問題 : (1) 所有初始操作都是從 0地址開始， 0地址是 1420存儲空間的起始端，以后的操作可根據(jù)模式的不同，而從不同的地址開始工作。 操作模式可以與微控制器一起使用，也可用硬件連線得到所需系統(tǒng)操作。當(dāng)這個操作模式完成時 ,錄入的所有信息就作為一個連續(xù)的信息放出。 A A5 未用。 * * * * * * * 0 只要 A A7 有一位是 0，就處于地址模式。 1 0 0 0 1 0 1 1 按 PE 鍵可快速選段放音 系統(tǒng)硬件電路功能 用戶接口電路模塊 用戶電路的作用是實現(xiàn)各用戶線與交換 機 之間的連接，通常又稱為用戶線接口電路 (SLIC,Subscriber Line Interface Circuit)。 (3) 振鈴 (Ringing)：向被叫用戶話機饋送鈴流。 (7) 測試 (Test)：提供測試端口，進行用戶電路的測試。 如 26圖所示。此時，語音信號不會串到電源里去，而是進入到對方話機中。繼電器受單片機控制，給電話機提供振鈴。 在該系統(tǒng)里，采用HARRIS 公司生產(chǎn)的 CD22100芯片， 用該芯片做交換網(wǎng)絡(luò)，需要完成 4條電話線（一條中繼線，三條本地用戶線），語音提示線（接 ISD1420 語音輸出端）和 DTMF 解碼線（接 MT8870 的 DTMF 信號輸入端）之間的交叉連接，各個接點的連接均受單片機控制。 Y4 接 ISD1420語音輸出，為中繼線和本地電話提供語音提示信息。 DTMF解碼電路 DTMF 解碼芯片的使用：用戶音頻電話機發(fā)出的雙音多頻（ DTMF） 信號通過電容（ F）及電阻（ 100kΩ）耦合到芯片的 2腳，它是芯片內(nèi)部運算放大器的反向 輸入端， 3腳是內(nèi)部運算放大器的輸出端，輸入 /輸出之間接一個 100 kΩ的比例放大電阻。 9 腳接地， 4腳相連， 8 腳之間接 晶振，分頻產(chǎn)生片內(nèi)所需要的 DTMF 信號雙音對中的各單音比較信號， 15 腳是 DTMF信號檢測的輸出端，當(dāng)芯片接收到 DTMF 信號時該腳為高電平。用戶撥出的 DTMF 信號通過交換網(wǎng)絡(luò)連接到 DTMF 信號的輸入端。根據(jù)這些功能要求，本系統(tǒng)選用美國ISD 公司的 ISD1420 作為語音電路的核心芯片?！?，“對不起，您撥打的電話正在通話中，請稍后再撥?！? 和“正在為您呼叫對方，請稍等。”地址為 00H 。”地址為 30H。”地址為 68H。采用模擬電路來實現(xiàn)。從這一點出發(fā)，我只需要設(shè)計出一個可由單片機控制的開關(guān)，能夠控制電話線上直流信號的通斷即可實現(xiàn)模擬摘掛機。 圖 210 鈴流檢測電路圖 H O O KR 3 03 6 0R 3 14 .7 KR51 0 KR 2 41 0 0 KR 2 61 0 0 KD2D3D1D4V65 4 0 1V35 5 5 1L i n e AL i n e B 15 系統(tǒng)電源模塊 電源模塊向系統(tǒng)提供三種電壓信號： +5V 的芯片工作電壓， +24V 的電話機工作電壓和 60V 的振鈴電壓。 24V 直流直接作為電話機工作電源，不需要再經(jīng)過其他處理。 P1 口的低四位接摘機信號，通過軟件查詢是否有用戶摘機。在不需要播放提示音時，這兩個腳是高電平，通過上拉電阻連接到 +5V 電源；需要播放提示音時，單片機將這兩個腳的任一個置 0。 P2 口的高四位接到 DTMF 譯碼芯片 MT8870 的數(shù)據(jù)輸出端Q1— Q4。 程序中相關(guān)的狀態(tài)標(biāo)志變量包括：分機呼叫處理子程序中，跳出多層循環(huán)的控制變量 brk_dial；分機振鈴子程序中，跳出多層循環(huán)的控制變量 brk_ring；被叫是否應(yīng)答摘機標(biāo)志 pick_sign。 進入中繼來電處理子程序后，先后要完成連接中繼線與語音線和 DTMF 解碼線，模擬摘機，播放語音提示“您好，請撥分機號碼。 在分機振鈴子程序中，程序控制電話機振鈴， 1 秒通， 2 秒斷。如果十次振鈴后人無人接聽，則播放語音提示。 如果是分機摘機開始呼叫，程序進入對應(yīng)的分機呼叫處理子程序。后面的過程和中繼線呼叫過程相同，這里不再贅述。 rsign=0xff。 clr22100()。 //二號機摘機子程序 if(P11==0) no3_dial()。如果不是 *號，則表示是外線呼叫。 分機 振鈴子程序 在延時程序中，加入一條查詢被叫摘機的語句，并調(diào)整延時的時間。如果振鈴十次依然沒有檢測到對方摘機信號，則提示對方無人接聽。 for(time=10。time) //振鈴次數(shù)控制 10 次 { P17=0。brk_ring==1。brk_ring==1。brk_ring==1。 } P17=1。brk_ring==1。brk_ring==1。brk_ring==1。//將是否應(yīng)答標(biāo)志設(shè)為 1 } } } 交換網(wǎng)絡(luò)清零子程序 中繼線連接到 X1，一號機連接到 X2，二號機連接到 X3，三號機連接到 X4。 由于 CD22100 剛上電時，其內(nèi)部的各個開關(guān)狀態(tài)是隨即的，需要用軟件的方式將其全部清零。在開始時，主程序會調(diào)用清零子函數(shù)，如下所示： void clr22100(void) //CD22100 開關(guān)清零子程序 { unsigned char m=0,n=0。m) //將所有接點關(guān)閉 {n=m1。 P3=n?？紤]到安裝的方便性，我先安裝焊接了比較矮的元件，在安裝焊接較高的元件。 圖 35 被叫應(yīng)答子程序 流程圖 24 電源部分的調(diào)試 電源部分是 從變壓器抽頭經(jīng)整流、濾波穩(wěn)壓后得到的，它提供整板的芯片工作電壓、電話機工作電壓和振鈴電壓。在電源部分檢查無誤后才安上芯片，接上電話機。至于 24V 的濾波電容發(fā)燙，我初步斷定是電容耐壓值低于實際值。由此現(xiàn)象我斷定空載電在 50V 左右。為了解決這個問題，我將 10V 的整流電路除去，由電壓源給電路板提供 5V 的電源，讓變壓器只提供 24V 的電話機工作電壓和 60V 的振鈴電壓，改進后電路電源部分工作良好。 模擬摘機部分的電路沒有問題，能夠正常工作。我初步估計是某個元件在加電后燒了或是整流二極管被擊穿了。將 4 個整流二極管拆下來后單獨測，確實發(fā)現(xiàn)二極管被擊穿了。 語音提示模塊的調(diào)試 在 這部分電路的調(diào)試中，主要是通過編寫簡單的測試程序，測試電路能否正確播放語音。 26 用戶接口電路的調(diào)試 在本設(shè)計中我只需 要實現(xiàn)用戶接口電路部分摘機檢測、鈴流控制和饋電即可。通過軟件方法可以彌補硬件上的不足：適當(dāng)縮短振鈴時間，延長停頓時間，這樣可以正確檢測到摘機信號。我的改進方法是，調(diào)整 R2 R2 R23 的阻值為 2K，將R29 用導(dǎo)線連接，這樣就可以很好的解決問題，同時也免去了因飛線帶來的不美觀感。這塊芯片是作為 MT8804的替代芯片，我的最初設(shè)計是使用 MT8804作為交換網(wǎng)絡(luò)，但是這塊芯片不好買，而恰巧實驗室有同功能的芯片 CD22100，就用CD22100 作為替代。 為了能將 MT8804 接入電路，我將兩塊芯片的引腳做了對比，焊接了一根轉(zhuǎn)接排線，方便芯片MT8804 的連接。為了將電話工作電壓隔在交換芯片之外，我考慮到加隔直電容。結(jié)果：兩個話機能夠通話，電話機撥號時， MT8870 也能解碼， ISD1420播放的語音也能通過交換芯片傳到電話機。 在調(diào)試程序時，我使用了仿真機。 我是用匯編語言編寫的硬件測試短程序，系統(tǒng)總程序我使用 C 語言編寫的，主要是考慮到將來工作與用 C語言編寫的可能性比較大。 本設(shè)計的特點是硬件電路不僅可用于畢業(yè)設(shè)計或課程設(shè)計等實驗，還可以 在對軟件進行優(yōu)化后，實現(xiàn)兩對用戶無干擾的相互通話，很具有實際意義。在設(shè)計原理圖階段，我查閱了不少的書籍和網(wǎng)上一些相關(guān)資料，就是為了能夠?qū)⒃砼?，能夠設(shè)計出簡單，實用，可行性強的電路。 由于水平有限，經(jīng)驗缺乏，在硬件設(shè)計中出現(xiàn)了較多小問題，好在能夠一一解決，讓我的設(shè)計進程能夠繼續(xù)下去。 在整個畢業(yè)設(shè)計的過程中，我首先要感謝我的指導(dǎo)老師：陳老師。另外我也很感謝王軍艦老師，王老師雖然不是我的指導(dǎo)老師，但對待學(xué)生很熱心，對學(xué)生提出的問題也會耐心講解。 Switches. [14] Richard A. Swicthing York: