【導讀】工作上的需要，并帶來許多不便；專用的交換機又太昂貴及功能太過強大造成浪費。作原理上討論一個一拖三的小型程控交換機的設計。網(wǎng)絡和控制系統(tǒng)3大部分組成?？刂葡到y(tǒng)依靠單片機存儲器中的程序和數(shù)據(jù)，引導。單片機對各種信令進行相應的處理，對交換網(wǎng)絡和接口進行控制。該系統(tǒng)采用開關矩陣芯片，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。另外，在檢查電路板時發(fā)現(xiàn)了一個制板問題，有一個電容應該通過導線接地，但是這部分長約 厘米的導線沒有做上去，通過走飛線得到解決。 隨著電路板通電時間的延長，我又發(fā)現(xiàn)了一些問 題，有兩個元件發(fā)燙比較厲害，一個是電源芯片 7805，另一個是 24V 電源的濾波電容。經(jīng)過檢測，我發(fā)現(xiàn) 7805 的輸入電壓查過了它的標準范圍，達到了 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際值。經(jīng)過檢測， 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 稍微高一點屬于正常，但是達到了 50V 就有些不正常了。電話機的工作電壓在 8— 12V，我設計的電路是由 24V 供電，摘機后的電壓在 10V 左右。 但是這我這種情況下摘機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電阻降壓，經(jīng)過計算與幾次調(diào)整，確定串連一個 500 歐姆的電阻，此時 7805 的輸入端電壓為 10V 輸出為 5V，效果比較理想。 在安裝上單片機之后，發(fā)現(xiàn)整板的電壓降了下去，單片機的工作電壓只有 3V 了。通過逐級地查找原因，發(fā)現(xiàn) 7805 的輸出端就只有 3V電壓了，輸入只有不到 5V，而拆下單片機后，電路電壓正常，由此我得出結(jié)論：變壓器功率 偏小，當電流大時，電壓就會降下來。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。 振鈴檢測與模擬摘掛機部分的調(diào)試 振鈴檢測部分電路在工作中出現(xiàn)了電平變化不標準的現(xiàn)象，根據(jù)我的設計，在 25 鈴流信號來時檢測點信號應該為低電平，沒有鈴流信號時該測試點位高電平，但是在實際變化時，電壓再 2— 4V 之間。 在之前的設計中，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，檢測的信號比較理想：低電平時電壓 ，高電平時為 。 模擬摘機部分的電路沒有問題，能夠正常工作。但在調(diào)試時也遇到了問題。剛開始測試時，可以正常工作，但是過后就不能正常工作了。電路處于導通狀態(tài)，將電話測試儀的振鈴信號一加上去就自動摘機了。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。為了確定出現(xiàn)問題的具體地方，我逐個測試相關元件。首先用萬用表的蜂鳴檔測了 4 個整流二極管，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鍵位置的一個三極管拆了下來 ，電流從整流橋出來后沒有回路了，但結(jié)果還是自動摘機了，所以我確定問題還是在整流橋。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。通過自己反思，得出教訓：在板子上測試元件還是不可靠的，之前測試時，被擊穿的二極管的檢測結(jié)果其實是另外一個二極管的參數(shù)。這點教訓將成為我寶貴的經(jīng)驗，在這點花了不少時間，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，主要是通過編寫簡單的測試程序，測試電路能否正確播放語音。語音信息一共被分為 6 段，在單片機的控制下，六段語音信息均能正常播放，效果良好，達到了預期效果。 DTMF 解碼部分的調(diào)試 這部分的調(diào)試過程相對簡單，主要的測試點有兩個，一個是測試在 DTMF 信號到來時，譯碼完成信號是否出現(xiàn)；另一個是測試譯碼出來的數(shù)據(jù)是否和所撥的號碼一致。經(jīng)過仔細測試，電路能夠正確產(chǎn)生解碼完成信號與產(chǎn)生 DTMF 信號的二進制代碼，效果良好，達到了預期效果。 26 用戶接口電路的調(diào)試 在本設計中我只需 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。饋電部分在電源部分調(diào)試中已經(jīng)談過，這里不再贅述。 摘機檢測部分在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題是振鈴信號會影響摘機信號的檢測。振鈴信號是25Hz,60V 的交流電，在電路中加上電容 C2就是為了在鈴流信號到來時不影響三極管基極的直流電壓，不影響摘機信號。通過軟件方法可以彌補硬件上的不足：適當縮短振鈴時間，延長停頓時間，這樣可以正確檢測到摘機信號。 振鈴部分，繼電器能根據(jù)單片機給出的電平信號給電話機提供振鈴信號。但是振鈴信號部分有個小問題：一個電話振鈴，其他兩個分機也同 時振鈴，區(qū)別在與另外兩個振鈴聲音稍弱。在仔細研究電路圖之后，我找出了原因，鈴流信號可以經(jīng)過一個電阻走到其他話機中去，如圖 42 所示。我的改進方法是，調(diào)整 R2 R2 R23 的阻值為 2K，將R29 用導線連接，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。 改進后的電路如圖 43所示。 圖 42 修改前的鈴流信號走向圖 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 解碼線單片機控制地址信號+ 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 解碼線單片機控制地址信號圖 43 修改后鈴流信號互不影響 交換網(wǎng)絡模塊的調(diào)試 這部分的調(diào)試花了相當多的時間，問題主要出現(xiàn)在設計方案上。在我的設計中，是使用芯 片 CD22100 作為交換網(wǎng)絡的，但是這個芯片接入電路之后，發(fā)現(xiàn) 24V 的電話機工作電壓被引入到該芯片的引腳，導致電話機供電不足，摘機電壓只有 3V左右，根本不能正常工作。這塊芯片是作為 MT8804的替代芯片，我的最初設計是使用 MT8804作為交換網(wǎng)絡，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。這兩塊芯片都是矩陣開關芯片，都能作為交換網(wǎng)路，區(qū)別在于MT8804 的交換容量更大，響應時間更快。在設計原理圖時，我做過模塊試驗，但是沒有考慮到模塊之間的影響。在CD22100 不能正常工作時，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。因為我需要傳遞的只是語音信號，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，電話機的工作電壓不會再串到交換芯片中，而語音信號可以通過。我編程將CD22100 的所有開關全部打開測圖 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。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摘機信號，交換網(wǎng)絡控制部分，語音播放部分和 DTMF 譯碼識別部分。 在調(diào)試程序時，我使用了仿真機。在仿真機上進行調(diào)試是非常高效的。由于硬件部分已經(jīng)測試完成，在弄清電話呼叫過程之后，調(diào)試程序比較順利。在調(diào)試振鈴期間檢測摘機信號的過程中，出現(xiàn)過振鈴信號影響摘機信號的情況，通 過縮短振鈴時間，延長停鈴時間，可以正確檢測出摘機信號。 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。另外，系統(tǒng)分支程序比較多，用 C語言中的 switch 語句來實現(xiàn)比較方便。 29 結(jié) 論 本設計由五個大部分組成，分別是單片機控制模塊、 用戶接口模塊 、 DTMF解碼模塊、交換網(wǎng)絡模塊和語音提示模塊。每個模塊完成相應的功能，各個模塊均在單片機的控制下完成各種數(shù)據(jù)的傳送和相應的控制。 本設計的特點是硬件電路不僅可用于畢業(yè)設計或課程設計等實驗，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。本設計的優(yōu)點是設計較為簡單，成本低，使用方便。不足之處是未能實現(xiàn)兩對用戶無干擾的相互通話。 我通過本次畢業(yè)設計，提高了電路分析能力、硬件差錯與排錯能力用 C語言編寫程序的能力，也提高了使用 Protel99SE軟件的能力。在設計原理圖階段，我查閱了不少的書籍和網(wǎng)上一些相關資料，就是為了能夠?qū)⒃砼?，能夠設計出簡單，實用，可行性強的電路。整個設計過程中，我積累了不少硬軟件開發(fā)的經(jīng)驗，這些經(jīng)驗都是非常寶貴，是無價的。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，比如說：測試元件好壞，一般不應該在電路板上直接測試，這種測試方法得到的結(jié)果常常會出現(xiàn)意想不到的結(jié)果而誤導測試人員，從而在反復測試過程中浪費大量的時間，還難以得到正確的結(jié)果；在電路設計時，最好能夠先進行仿真，要多考慮模塊之間的相互影響。之前我并不會仿真軟件的使用，我做的都是模塊試驗，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)驗缺乏，在硬件設計中出現(xiàn)了較多小問題，好在能夠一一解決，讓我的設計進程能夠繼續(xù)下去。本設計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需要學習。 在今后的時間里，我會更加努力的學習專業(yè)知識，提高自身的素質(zhì)，將學過的知識靈活運用到實踐中去。 30 致 謝 在自身的努力與老師的指導下，我圓滿完成了畢業(yè)設計，包括原理圖設計，印制電路板設計，軟件編寫，綜合調(diào)試和畢業(yè)論文的撰寫。 在整個畢業(yè)設計的過程中，我首先要感謝我的指導老師：陳老師。陳老師很負責任也很耐心，對我提出的問題都會悉心指導，給了我很大的幫助。我的設計過程比較曲折，其中出現(xiàn)了不少問題，陳老師及時為我提供解決方案供我參考，并竭力滿足我設計中 的各種需求。在陳老師的指導下，我順利完成了設計任務，也學到了一些硬軟件設計方面的技巧與方法，而這些小知識在書本上是很難學到的，只有自己經(jīng)歷過了，經(jīng)過了艱苦的調(diào)試過程，這些知識才會印在自己大腦里，成為自己知識的一部分。另外我也很感謝王軍艦老師，王老師雖然不是我的指導老師，但對待學生很熱心，對學生提出的問題也會耐心講解。我的振鈴檢測和模擬摘掛機部分的硬件問題，基本都是王老師提供的解決建議。 我在這里對大學四年教導過我的老師，關心支持我的同學以及給予了良好學習環(huán)境的學校表達最誠摯的謝意！你們?yōu)槲掖髮W四年的學習提供 了良好的環(huán)境，我將在今后努力工作，努力奮斗，以此作為報答，不辜負學校和老師對我的期望。 31 參考文獻 [1] 姜志海．單片機基礎及應用．北京：電子工業(yè)出版社， 20xx. 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