【導(dǎo)讀】備交換機(jī)的所有基本功能。該設(shè)計(jì)采用單片機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換芯片和用戶(hù)接口芯片，以單片機(jī)為微控制中心實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的呼叫、應(yīng)答、處理，話(huà)路連接和拆線(xiàn)功能。機(jī)，可以進(jìn)行分機(jī)內(nèi)部通話(huà)。本文主要介紹了電話(huà)交換機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，具體包括各個(gè)模塊的主要功。能，芯片的選擇以及具體的應(yīng)用電路。

　　

【正文】 個(gè) 8 16 的大規(guī)模矩陣開(kāi)關(guān) 。 20 矩陣中的任意一個(gè)接點(diǎn)可以通過(guò)控制端接通或斷開(kāi)。芯片內(nèi)部具有節(jié)點(diǎn)保持電路，可以是兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接通。例如 AX0AX1AX2AX3AY0AY1AY2 為0000000 是打開(kāi) X0,Y0 點(diǎn)，繼續(xù)控制 AX0AX1AX2AX3AY0AY1AY 為 0000100可以同時(shí)打開(kāi) X0,Y1 點(diǎn)。 控制模塊 可以通過(guò)地址線(xiàn) AX0~AX3 和數(shù)據(jù)線(xiàn) AY0~AY2 進(jìn)行控制和選擇需要接通的 矩陣節(jié)點(diǎn) 。 AY0~AY2 控制 Y0~Y7 中的一條線(xiàn)。 Y0~Y7 編成二進(jìn)制碼，經(jīng)過(guò)譯碼以后就可以接通 矩陣節(jié)點(diǎn) 相應(yīng)的 COLi；數(shù)據(jù)線(xiàn) AX0~AX3 控制 X0~X15 中的一條。 AX0~AX3 是不編碼的， 其中 一條 AROW7 線(xiàn)為 “1”，控制相應(yīng)的 ROWi 以接通 相應(yīng)的矩陣節(jié)點(diǎn) 。 MT8816 的地 址表見(jiàn)表 23 例如要接通 X1 和 Y0 之間的 矩陣節(jié) 點(diǎn) ， 這時(shí) 要 向 AY0~AY2 送 000， 同時(shí)也要向 AX0~AX3 送 0000。 當(dāng)送出地址啟動(dòng)門(mén) ST 時(shí)，就 能夠 將 對(duì)應(yīng)的矩陣開(kāi)關(guān)接通，圖中還有一個(gè)引腳 叫 作 “CS”的片選端。當(dāng) CS 為 “1”時(shí)，全部 矩陣節(jié)點(diǎn) 就打開(kāi)了。 具體時(shí)序圖見(jiàn)圖 213。 圖 213 綜上所述， MT8816 是由 7～ 128 線(xiàn)地址譯碼器， 128 位 的 控制數(shù)據(jù)鎖存器和 8 16 矩陣開(kāi)關(guān) 組成，在電路處于正常 接通、斷開(kāi) 工作狀態(tài)下， CS 端 應(yīng)為高電平， RESET 端應(yīng) 為低電平，地址碼輸入選擇鎖存單元及 矩陣開(kāi)關(guān) 對(duì)應(yīng)的 節(jié) 點(diǎn)處于 連通 的狀態(tài)，數(shù)據(jù) DI 會(huì) 在 ST 下降沿 的時(shí)候 被異步寫(xiě)入鎖存單元，并控制所選 矩陣開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn) 的通、斷 狀態(tài) ，若 DI 為低電平，則 節(jié)點(diǎn) 截止。 21 表 23 . MT8816 應(yīng)用電路 圖 214 所示的 MT8816 的具體應(yīng)用電路。 MT8816 有兩個(gè)電源地參考點(diǎn)兩個(gè)電： VSS 為數(shù)字地的參考點(diǎn)， VEE 為負(fù)電源的參考點(diǎn)。數(shù)字信號(hào)的范圍是 VDD至 VSS 而模擬信號(hào)的范圍是 VDD 至 VEE。 VSS 和 VEE 在單電源供 電時(shí)可以連接在一起。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)處理的是音頻信號(hào)，所以采用的就是雙電源供電。 因此， VSS 接至 GND， VEE 接至 5V ， VDD 接至 5V的 VCC。 芯片的 3 腳是復(fù)位端， 接至單片機(jī)的 腳，不管片選 CS 引腳是高電 平還是低電平，只要復(fù)位端為高電平就會(huì)將所有存儲(chǔ)單元變成邏輯 0，并斷開(kāi)所有的矩陣開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。 MT8816的 20腳是 STROBE， 40腳是 CS，共同接之單片機(jī) 腳 。 MT8816 的 42 腳是 DATA 端接至 腳。接線(xiàn)時(shí) DATA 端拉至高電平則被選擇的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)會(huì)被打開(kāi)，通話(huà)結(jié)束是至低電平，所有 節(jié)點(diǎn)會(huì)斷開(kāi)。AX0~AX1,AY0~AY2 分別依次連至 ~， AX2， AX3 兩條地址線(xiàn)接至低電平，是由于需要用到的只有 X0~X3 四個(gè)端口。 22 圖 214 . 控制模塊 和電源模塊 圖 215 23 . 控制模塊 控制模塊使用 AT89S52 作為控制芯片。該芯片兼容 C51 系列單片機(jī)， S系列的是能用下載線(xiàn)進(jìn)行在線(xiàn)編程的 (ISP，使用簡(jiǎn)單的 HC244 電路，就可以通過(guò) 電腦上面的程序來(lái)進(jìn)行對(duì)單片機(jī)的編程，很多新的片子都支持這個(gè)功能了，比如 AVR， MPS430)，無(wú)須拆下來(lái)放到的編程器上面寫(xiě) 入程序 。 單片機(jī) P0 口接DTMF 模塊， P2 口接 MT 8816 模塊，其余口可外接用戶(hù)接口模塊。 單片機(jī)的應(yīng)用電路見(jiàn)圖 215。 . 電源模塊 圖 216 電源模塊是較為重要的一個(gè)模塊，系統(tǒng)所需要的電源電壓為 +5v 和用戶(hù)模塊所需要的 48v 電壓。系統(tǒng)對(duì)電源的紋波有較高的要求，因此 為使各個(gè)模塊 能夠穩(wěn)定而正常地工作， 故選用 變壓器 加 穩(wěn)壓芯片的電源電路 。 電源電路見(jiàn)圖 216。 其具體的原理如下： 220V 的 交流電 輸入至兩路變壓器，一路為 220v~9v，另一路為 220v~27v。第一路當(dāng)中經(jīng)變壓器得到的 9v 交流電經(jīng)二極管橋式整流器得到直流信號(hào)，再通過(guò) 780 7905 組成的雙電源穩(wěn)壓電路的到 +5v 的供電電源。 在 780 7905 的 輸 24 入 和 輸出端都接有 濾波 電容，而且是一大一小，大容量電容是低頻濾波作用，小容量電容是高頻濾波用 ，這樣可以起到濾波，抑制交流分量等作用，能使電源更穩(wěn)定的工作。 第二路為 48v 供電 電源， 同樣采用 7 79 系列 穩(wěn)壓芯片。原因是此電路相比 DCDC 升壓電路能夠替供更大的輸出電流 ，并且變壓器之間具有良好的電氣隔離性能，即兩路電路的輸出端不具有電氣相關(guān)性。由此可以將第二路輸出的高電平端接地，則電路低電平端對(duì)地參考點(diǎn)的電壓為 48v。 3. 系統(tǒng)的工作原理 待機(jī)時(shí)，各分機(jī)線(xiàn)與內(nèi)部話(huà)音線(xiàn) ( MT8816 的 x0)和信號(hào)音線(xiàn)是斷開(kāi)的。單片機(jī)進(jìn)行分機(jī)摘掛機(jī)檢測(cè)。當(dāng)單片機(jī)通過(guò)摘掛機(jī)檢測(cè)到有內(nèi)部分機(jī)摘機(jī)時(shí)，單片機(jī)控制 MT8816 將 x x0 和 y0 相連，通過(guò) x2 向 1 號(hào)分機(jī)送撥號(hào)音 ， AT89S52控制 MT8870 通過(guò) x0 檢測(cè) 1 號(hào)分機(jī)撥 打的第一位號(hào)碼，若 1 號(hào)分機(jī)撥打的第一位號(hào)碼是“ *”號(hào)，則認(rèn)為是撥打內(nèi)部分機(jī)，單片機(jī)向欲接入分機(jī)送鈴流，向 1號(hào)分機(jī)送回鈴音，完成通話(huà)過(guò)程。 4. 總結(jié)與展望 該設(shè)計(jì)為小型電話(huà)交換網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，涉及到現(xiàn)代交換原理與具體應(yīng)用。前期的資料查閱非常重要，包括系統(tǒng)的整體框架與芯片 datasheet。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)合理的進(jìn)度安排才能有效地利用時(shí)間、節(jié)約設(shè)計(jì)成本、提高開(kāi)發(fā)效率。 整個(gè)系統(tǒng)分為 5 個(gè)模塊，每個(gè)模塊都需要確定具體的設(shè)計(jì)方案。包括各個(gè)模塊的芯片選擇、外圍電路的設(shè)計(jì)以及模塊之間的連接等。查閱芯片的資 料可以了解芯片的具體應(yīng)用方法，從而選出合理的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。 該系統(tǒng)包括硬件電路和軟件程序，硬件采用了分別制作各個(gè)模塊測(cè)試板的方式，及分步實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能最后整合成一個(gè)完整的系統(tǒng)。模塊的調(diào)試是基于芯片的具體功能來(lái)制定的，比如 SLIC 模塊需要測(cè)試與電話(huà)機(jī)的連接情況以及模塊的輸入、輸出接口的功能是否正常。總體調(diào)試是把各個(gè)模塊連接成一個(gè)系統(tǒng)，并進(jìn)行系統(tǒng)的整體調(diào)試。 該設(shè)計(jì)使自己的實(shí)踐能力得到了鍛煉，在不斷解決遇到的各種問(wèn)題時(shí)獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)鍛煉了自己的分析能力。 25 參考文獻(xiàn) 【 1】葉敏 。程控?cái)?shù)字 交換與交換網(wǎng)。北京郵電大學(xué)出版社 . 【 2】龔軍 ， 王小燕。用戶(hù)線(xiàn)接口芯片 AM79R70 在交換機(jī) ALU 中的應(yīng)用。國(guó)外電子元器件 . 【 3】 姜冰。一個(gè)小型程控交換機(jī)的設(shè)計(jì)。電子工藝技術(shù)。 【 4】 幸坤濤。 8 16 模擬開(kāi)關(guān)陣列 MT8816 及應(yīng)用。電子世界。 【 5】 《數(shù)字程控交換原理》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。長(zhǎng)江大學(xué)電子信息學(xué)院 【 6】 王平。小型程控電路交換機(jī)的硬件設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。 2021 26 致謝 此次畢業(yè)設(shè)計(jì) 是在 向強(qiáng) 老師的 指導(dǎo)下進(jìn)行的 ， 從最開(kāi)始的資料的搜集到 設(shè)計(jì) 中 遇到問(wèn)題時(shí) 老師的悉心指導(dǎo)與幫助 才使得我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。 在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！ 還要感謝和我同 組的 同學(xué)，是你們?cè)谖移綍r(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問(wèn)題，并指出 設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，在此表示深深的謝意。 最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。 27 附錄 交換機(jī)原理圖 (注： 顯示比例放大可顯示細(xì)節(jié)