【導(dǎo)讀】工作上的需要，并帶來許多不便；專用的交換機(jī)又太昂貴及功能太過強(qiáng)大造成浪費(fèi)。作原理上討論一個(gè)一拖三的小型程控交換機(jī)的設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)3大部分組成?？刂葡到y(tǒng)依靠單片機(jī)存儲(chǔ)器中的程序和數(shù)據(jù)，引導(dǎo)。單片機(jī)對(duì)各種信令進(jìn)行相應(yīng)的處理，對(duì)交換網(wǎng)絡(luò)和接口進(jìn)行控制。該系統(tǒng)采用開關(guān)矩陣芯片，DTMF解碼芯片和用戶接

　　

【正文】 電壓由+24V 提供的。在電源部分檢查無誤后才安上芯片，接上電話機(jī)。另外，在檢查電路板時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)制板問題，有一個(gè)電容應(yīng)該通過導(dǎo)線接地，但是這部分長(zhǎng)約 厘米的導(dǎo)線沒有做上去，通過走飛線得到解決。 隨著電路板通電時(shí)間的延長(zhǎng)，我又發(fā)現(xiàn)了一些問 題，有兩個(gè)元件發(fā)燙比較厲害，一個(gè)是電源芯片 7805，另一個(gè)是 24V 電源的濾波電容。經(jīng)過檢測(cè)，我發(fā)現(xiàn) 7805 的輸入電壓查過了它的標(biāo)準(zhǔn)范圍，達(dá)到了 17V，而輸出電壓仍是 5V，所以電源芯片發(fā)熱很厲害。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(shí)際值。經(jīng)過檢測(cè)， 24V 的交流電出整流橋之后得到的電壓由 50V 左右，而電容的耐壓值只有 25V，從理論上分析，整流出來的電壓比 24V 稍微高一點(diǎn)屬于正常，但是達(dá)到了 50V 就有些不正常了。電話機(jī)的工作電壓在 8— 12V，我設(shè)計(jì)的電路是由 24V 供電，摘機(jī)后的電壓在 10V 左右。 但是這我這種情況下摘機(jī)后的電壓卻又落在了 8— 12V 之間。由此現(xiàn)象我斷定空載電在 50V 左右。我將 24V 電源的濾波電容換成耐壓 100V 的，在 10V整流橋的輸出端與 7805 的輸入段之間串了一個(gè)電阻降壓，經(jīng)過計(jì)算與幾次調(diào)整，確定串連一個(gè) 500 歐姆的電阻，此時(shí) 7805 的輸入端電壓為 10V 輸出為 5V，效果比較理想。 在安裝上單片機(jī)之后，發(fā)現(xiàn)整板的電壓降了下去，單片機(jī)的工作電壓只有 3V 了。通過逐級(jí)地查找原因，發(fā)現(xiàn) 7805 的輸出端就只有 3V電壓了，輸入只有不到 5V，而拆下單片機(jī)后，電路電壓正常，由此我得出結(jié)論：變壓器功率 偏小，當(dāng)電流大時(shí)，電壓就會(huì)降下來。為了解決這個(gè)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(jī)工作電壓和 60V 的振鈴電壓，改進(jìn)后電路電源部分工作良好。 振鈴檢測(cè)與模擬摘掛機(jī)部分的調(diào)試 振鈴檢測(cè)部分電路在工作中出現(xiàn)了電平變化不標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，根據(jù)我的設(shè)計(jì)，在 25 鈴流信號(hào)來時(shí)檢測(cè)點(diǎn)信號(hào)應(yīng)該為低電平，沒有鈴流信號(hào)時(shí)該測(cè)試點(diǎn)位高電平，但是在實(shí)際變化時(shí)，電壓再 2— 4V 之間。 在之前的設(shè)計(jì)中，電話中繼線經(jīng)過整流橋后，地線與板子共地線了。如果不共地線，直接經(jīng)過隔直電容 105，整流， 電阻降壓后接到光耦兩端，檢測(cè)的信號(hào)比較理想：低電平時(shí)電壓 ，高電平時(shí)為 。 模擬摘機(jī)部分的電路沒有問題，能夠正常工作。但在調(diào)試時(shí)也遇到了問題。剛開始測(cè)試時(shí)，可以正常工作，但是過后就不能正常工作了。電路處于導(dǎo)通狀態(tài)，將電話測(cè)試儀的振鈴信號(hào)一加上去就自動(dòng)摘機(jī)了。我初步估計(jì)是某個(gè)元件在加電后燒了或是整流二極管被擊穿了。為了確定出現(xiàn)問題的具體地方，我逐個(gè)測(cè)試相關(guān)元件。首先用萬用表的蜂鳴檔測(cè)了 4 個(gè)整流二極管，從表上看都是好的，三極管也沒有擊穿。后來我將電路中的關(guān)鍵位置的一個(gè)三極管拆了下來 ，電流從整流橋出來后沒有回路了，但結(jié)果還是自動(dòng)摘機(jī)了，所以我確定問題還是在整流橋。將 4 個(gè)整流二極管拆下來后單獨(dú)測(cè)，確實(shí)發(fā)現(xiàn)二極管被擊穿了。通過自己反思，得出教訓(xùn)：在板子上測(cè)試元件還是不可靠的，之前測(cè)試時(shí)，被擊穿的二極管的檢測(cè)結(jié)果其實(shí)是另外一個(gè)二極管的參數(shù)。這點(diǎn)教訓(xùn)將成為我寶貴的經(jīng)驗(yàn)，在這點(diǎn)花了不少時(shí)間，但也值得。 查出問題并換了二極管之后，又出現(xiàn)了同樣的問題，這應(yīng)該是元件問題，二極管 4148 參數(shù)不能滿足電路要求，我改用二極管 4007，這種二極管耐壓高，能滿足電路的要求。 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(jiǎn)單的測(cè)試程序，測(cè)試電路能否正確播放語音。語音信息一共被分為 6 段，在單片機(jī)的控制下，六段語音信息均能正常播放，效果良好，達(dá)到了預(yù)期效果。 DTMF 解碼部分的調(diào)試 這部分的調(diào)試過程相對(duì)簡(jiǎn)單，主要的測(cè)試點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)是測(cè)試在 DTMF 信號(hào)到來時(shí)，譯碼完成信號(hào)是否出現(xiàn)；另一個(gè)是測(cè)試譯碼出來的數(shù)據(jù)是否和所撥的號(hào)碼一致。經(jīng)過仔細(xì)測(cè)試，電路能夠正確產(chǎn)生解碼完成信號(hào)與產(chǎn)生 DTMF 信號(hào)的二進(jìn)制代碼，效果良好，達(dá)到了預(yù)期效果。 26 用戶接口電路的調(diào)試 在本設(shè)計(jì)中我只需 要實(shí)現(xiàn)用戶接口電路部分摘機(jī)檢測(cè)、鈴流控制和饋電即可。饋電部分在電源部分調(diào)試中已經(jīng)談過，這里不再贅述。 摘機(jī)檢測(cè)部分在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題是振鈴信號(hào)會(huì)影響摘機(jī)信號(hào)的檢測(cè)。振鈴信號(hào)是25Hz,60V 的交流電，在電路中加上電容 C2就是為了在鈴流信號(hào)到來時(shí)不影響三極管基極的直流電壓，不影響摘機(jī)信號(hào)。通過軟件方法可以彌補(bǔ)硬件上的不足：適當(dāng)縮短振鈴時(shí)間，延長(zhǎng)停頓時(shí)間，這樣可以正確檢測(cè)到摘機(jī)信號(hào)。 振鈴部分，繼電器能根據(jù)單片機(jī)給出的電平信號(hào)給電話機(jī)提供振鈴信號(hào)。但是振鈴信號(hào)部分有個(gè)小問題：一個(gè)電話振鈴，其他兩個(gè)分機(jī)也同 時(shí)振鈴，區(qū)別在與另外兩個(gè)振鈴聲音稍弱。在仔細(xì)研究電路圖之后，我找出了原因，鈴流信號(hào)可以經(jīng)過一個(gè)電阻走到其他話機(jī)中去，如圖 42 所示。我的改進(jìn)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(shí)也免去了因飛線帶來的不美觀感。 改進(jìn)后的電路如圖 43所示。 圖 42 修改前的鈴流信號(hào)走向圖 圖 41 用戶接口電路圖 27 + 5 Vx19x21x312x413y115y214y310y411V D D16V S S8D A T A I N2S T R O B E7A6B5C3D4U4C D 22 1 00 ER 1 310 KA B C DC 2 510 4用戶 1用戶 2用戶 3中繼線語音提示線D T M F 解碼線單片機(jī)控制地址信號(hào)+ 5 Vx19x21x312x413y115y214y310y411V D D16V S S8D A T A I N2S T R O B E7A6B5C3D4U4C D 22 1 00 ER 1 310 KA B C DC 2 510 4用戶 1用戶 2用戶 3中繼線語音提示線D T M F 解碼線單片機(jī)控制地址信號(hào)圖 43 修改后鈴流信號(hào)互不影響 交換網(wǎng)絡(luò)模塊的調(diào)試 這部分的調(diào)試花了相當(dāng)多的時(shí)間，問題主要出現(xiàn)在設(shè)計(jì)方案上。在我的設(shè)計(jì)中，是使用芯 片 CD22100 作為交換網(wǎng)絡(luò)的，但是這個(gè)芯片接入電路之后，發(fā)現(xiàn) 24V 的電話機(jī)工作電壓被引入到該芯片的引腳，導(dǎo)致電話機(jī)供電不足，摘機(jī)電壓只有 3V左右，根本不能正常工作。這塊芯片是作為 MT8804的替代芯片，我的最初設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)室有同功能的芯片 CD22100，就用CD22100 作為替代。這兩塊芯片都是矩陣開關(guān)芯片，都能作為交換網(wǎng)路，區(qū)別在于MT8804 的交換容量更大，響應(yīng)時(shí)間更快。在設(shè)計(jì)原理圖時(shí)，我做過模塊試驗(yàn)，但是沒有考慮到模塊之間的影響。在CD22100 不能正常工作時(shí)，我想到了 MT8804。 為了能將 MT8804 接入電路，我將兩塊芯片的引腳做了對(duì)比，焊接了一根轉(zhuǎn)接排線，方便芯片MT8804 的連接。接上 MT8804 后，還是出現(xiàn)了同樣的問題。芯片上電之后電話機(jī)還工作不了。問題很明確，直流電壓走到交換芯片里去了。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。因?yàn)槲倚枰獋鬟f的只是語音信號(hào)，而不是直流電壓。我在交換芯片與電話線之間串聯(lián)電容，將直流隔掉，電話機(jī)的工作電壓不會(huì)再串到交換芯片中，而語音信號(hào)可以通過。我編程將CD22100 的所有開關(guān)全部打開測(cè)圖 44 修改前交換芯片連接圖 圖 45 修改后交換芯片連接圖 28 試語音 能否通過。結(jié)果：兩個(gè)話機(jī)能夠通話，電話機(jī)撥號(hào)時(shí)， MT8870 也能解碼， ISD1420播放的語音也能通過交換芯片傳到電話機(jī)。經(jīng)過不懈努力，交換部分調(diào)試成功。 軟件調(diào)試 在硬件部分完全調(diào)通后進(jìn)行系統(tǒng)軟件調(diào)試。這部分調(diào)試主要包括振鈴期間檢測(cè)摘機(jī)信號(hào)，交換網(wǎng)絡(luò)控制部分，語音播放部分和 DTMF 譯碼識(shí)別部分。 在調(diào)試程序時(shí)，我使用了仿真機(jī)。在仿真機(jī)上進(jìn)行調(diào)試是非常高效的。由于硬件部分已經(jīng)測(cè)試完成，在弄清電話呼叫過程之后，調(diào)試程序比較順利。在調(diào)試振鈴期間檢測(cè)摘機(jī)信號(hào)的過程中，出現(xiàn)過振鈴信號(hào)影響摘機(jī)信號(hào)的情況，通 過縮短振鈴時(shí)間，延長(zhǎng)停鈴時(shí)間，可以正確檢測(cè)出摘機(jī)信號(hào)。 我是用匯編語言編寫的硬件測(cè)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。另外，系統(tǒng)分支程序比較多，用 C語言中的 switch 語句來實(shí)現(xiàn)比較方便。 29 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)由五個(gè)大部分組成，分別是單片機(jī)控制模塊、 用戶接口模塊 、 DTMF解碼模塊、交換網(wǎng)絡(luò)模塊和語音提示模塊。每個(gè)模塊完成相應(yīng)的功能，各個(gè)模塊均在單片機(jī)的控制下完成各種數(shù)據(jù)的傳送和相應(yīng)的控制。 本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是硬件電路不僅可用于畢業(yè)設(shè)計(jì)或課程設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)，還可以 在對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化后，實(shí)現(xiàn)兩對(duì)用戶無干擾的相互通話，很具有實(shí)際意義。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，成本低，使用方便。不足之處是未能實(shí)現(xiàn)兩對(duì)用戶無干擾的相互通話。 我通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高了電路分析能力、硬件差錯(cuò)與排錯(cuò)能力用 C語言編寫程序的能力，也提高了使用 Protel99SE軟件的能力。在設(shè)計(jì)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(jì)出簡(jiǎn)單，實(shí)用，可行性強(qiáng)的電路。整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我積累了不少硬軟件開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)都是非常寶貴，是無價(jià)的。此外，在調(diào)試硬件的過程中，我也獲 得了不少的寶貴經(jīng)驗(yàn)，比如說：測(cè)試元件好壞，一般不應(yīng)該在電路板上直接測(cè)試，這種測(cè)試方法得到的結(jié)果常常會(huì)出現(xiàn)意想不到的結(jié)果而誤導(dǎo)測(cè)試人員，從而在反復(fù)測(cè)試過程中浪費(fèi)大量的時(shí)間，還難以得到正確的結(jié)果；在電路設(shè)計(jì)時(shí)，最好能夠先進(jìn)行仿真，要多考慮模塊之間的相互影響。之前我并不會(huì)仿真軟件的使用，我做的都是模塊試驗(yàn)，在面包板上搭建模塊電路，所以忽略了模塊之間可能產(chǎn)生的不良影響。 由于水平有限，經(jīng)驗(yàn)缺乏，在硬件設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了較多小問題，好在能夠一一解決，讓我的設(shè)計(jì)進(jìn)程能夠繼續(xù)下去。本設(shè)計(jì)中的硬件電路并不是最佳的，有較多的地方可 以優(yōu)化，能夠做得更好，這說明自己還有很多知識(shí)需要學(xué)習(xí)。 在今后的時(shí)間里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，提高自身的素質(zhì)，將學(xué)過的知識(shí)靈活運(yùn)用到實(shí)踐中去。 30 致 謝 在自身的努力與老師的指導(dǎo)下，我圓滿完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，包括原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)，軟件編寫，綜合調(diào)試和畢業(yè)論文的撰寫。 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我首先要感謝我的指導(dǎo)老師：陳老師。陳老師很負(fù)責(zé)任也很耐心，對(duì)我提出的問題都會(huì)悉心指導(dǎo)，給了我很大的幫助。我的設(shè)計(jì)過程比較曲折，其中出現(xiàn)了不少問題，陳老師及時(shí)為我提供解決方案供我參考，并竭力滿足我設(shè)計(jì)中 的各種需求。在陳老師的指導(dǎo)下，我順利完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，也學(xué)到了一些硬軟件設(shè)計(jì)方面的技巧與方法，而這些小知識(shí)在書本上是很難學(xué)到的，只有自己經(jīng)歷過了，經(jīng)過了艱苦的調(diào)試過程，這些知識(shí)才會(huì)印在自己大腦里，成為自己知識(shí)的一部分。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(duì)待學(xué)生很熱心，對(duì)學(xué)生提出的問題也會(huì)耐心講解。我的振鈴檢測(cè)和模擬摘掛機(jī)部分的硬件問題，基本都是王老師提供的解決建議。 我在這里對(duì)大學(xué)四年教導(dǎo)過我的老師，關(guān)心支持我的同學(xué)以及給予了良好學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)校表達(dá)最誠(chéng)摯的謝意！你們?yōu)槲掖髮W(xué)四年的學(xué)習(xí)提供 了良好的環(huán)境，我將在今后努力工作，努力奮斗，以此作為報(bào)答，不辜負(fù)學(xué)校和老師對(duì)我的期望。 31 參考文獻(xiàn) [1] 姜志海．單片機(jī)基礎(chǔ)及應(yīng)用．北京：電子工業(yè)出版社， 20xx. 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