基于單片機控制的小型簡(jiǎn)易程控交換系統

用戶(hù)交換機是構成現代交換式通信網(wǎng)的重要設備，主要由用戶(hù)線(xiàn)接口部分、交換網(wǎng)絡(luò )和控制系統3大部分組成。控制系統依靠存儲器中的程序和數據，引導微處理器對各種信令進(jìn)行適當的處理，對交換網(wǎng)絡(luò )和接口實(shí)行必要的控制。由于微處理機功能的不斷增強和集成電路成本的不斷下降，人們已有可能用合理的造價(jià)生產(chǎn)出功能齊全的交換機。實(shí)際中實(shí)現交換系統的方案有較大差別，缺乏統一模式，這就給詳細、具體地掌握系統的內部結構帶來(lái)了一定的困難。基于以上原因，我們考慮將單片機知識與程控交換的基本原理相結合來(lái)設計簡(jiǎn)易的交換系統。該系統采用單片機、網(wǎng)絡(luò )交換芯片和用戶(hù)接口電路芯片，以單片機為微控制器來(lái)實(shí)現通信系統的呼叫響應、處理、應答，話(huà)路接續，通話(huà)計時(shí)及復位拆線(xiàn)等基本功能。

1 系統的組成及原理

1.1 工作原理

本系統是依據程控交換原理設計的微型空分交換系統，系統原理框圖如圖1所示。其基本工作原理：當用戶(hù)1摘機呼叫用戶(hù)2時(shí)，交換機向主叫方發(fā)送撥號音，同時(shí)由單片機將主叫號碼送七段顯示器顯示，主叫方撥打相應號碼后，DTMF譯碼電路譯出對應的編碼并引起單片機中斷，AT89C51讀入數據同時(shí)顯示被叫號碼，此時(shí)交換機切斷撥號音并檢測被叫方狀態(tài)，若被叫用戶(hù)忙則交換機向主叫方發(fā)送忙音，否則，向被叫方送鈴流、向主叫方送回鈴音。當被叫方摘機后，交換機切斷鈴流和回鈴音，接續話(huà)路，雙方開(kāi)始通話(huà)并啟動(dòng)通話(huà)計時(shí)。當一方掛機后，計時(shí)停止顯示通話(huà)時(shí)間并向對方送催掛音，對方掛機后系統拆線(xiàn)復原。

1.2 硬件電路組成

(1)信號檢測、信號音控制電路

信號檢測電路用來(lái)檢測用戶(hù)的狀態(tài)并接收用戶(hù)撥打的電話(huà)號碼，并根據用戶(hù)狀態(tài)啟動(dòng)相應的信號音控制信號。以2個(gè)通話(huà)用戶(hù)為例，采用AT89C51的P1口與用戶(hù)接口電路相連，用以檢測是否有用戶(hù)呼叫并控制DTMF解碼電路。P1.0、P1.1用于接收主、被叫方的摘掛機信號，用戶(hù)摘機則話(huà)機經(jīng)P1.0、 P1.1向AT89C51發(fā)出一高電平信號，此時(shí)表示有用戶(hù)呼叫。P1.3、P1.4通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)CD4066控制主、被叫雙方的DTMF解碼電路，高電平有效。采用8255的PC口接收話(huà)機經(jīng)用戶(hù)接口發(fā)送來(lái)的電話(huà)號碼，單片機中斷時(shí)從PC口讀入數據。

信號音控制電路采用8255芯片的PA、PB口進(jìn)行控制，PA0、PA1作為鈴流控制輸出信號，PA4、PA5用作回鈴音控制信號，PB0、PB1為忙控制信號，PB4、PB5為撥號音控制信號，各控制信號均為高電平有效。因此，1片8255可同時(shí)對2對用戶(hù)的信號音進(jìn)行控制。單片機根據檢測到的用戶(hù)狀態(tài)產(chǎn)生相應信號音的控制信號，以便向用戶(hù)端發(fā)送信號音。信號檢測、信號音控制電路如圖2所示。

(2)雙音多頻解調電路

MT8870是雙列直插DTMF解碼專(zhuān)用電路。雙音多頻解調電路如圖3所示。

AT89C51的P1.3、P1.4接模擬開(kāi)關(guān)CD4066的13、12腳來(lái)控制MT8870的解碼，高電平時(shí)允許解碼電路工作。2個(gè)用戶(hù)的雙音多頻信號分別由CD4066的1、11腳輸入，經(jīng)過(guò)MT8870內部的前置放大器送入高低頻組帶通濾波器，再經(jīng)幅度檢測器進(jìn)入譯碼電路，最后從輸出端輸出相應的編碼。采用CD4066還可起到隔離話(huà)音信號與DTMF信號的作用，以免對解碼造成干擾。MT8870的STD接AT89C51的INT0，當STD電平由低變高時(shí)引起單片機中斷讀取電話(huà)號碼。

(3)交換網(wǎng)絡(luò )電路

電子接線(xiàn)器是空分交換網(wǎng)絡(luò )的核心部件，我們采用MT8816來(lái)完成通話(huà)雙方線(xiàn)路的接續。MT8816芯片是8×16的模擬開(kāi)關(guān)陣列，8路列輸入/輸出（Y0~Y7）和16路行輸入/輸出（X0~X15）形成模擬交換矩陣，芯片有保持電路，可保持任一交叉點(diǎn)處于接通狀態(tài)，直至接收到復原信號為止，其引腳如圖4所示。AT89C51 的P0口通過(guò)列地址線(xiàn)AY0~AY2和行地址線(xiàn)AX0~AX3控制列線(xiàn)與行線(xiàn)選擇需要接通的交叉點(diǎn)(例如，要接通Y0和X1間的交叉點(diǎn)需向AY0~AY2 送000，向AX0~AX3送1000)。DATA為交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)控制位，高電平時(shí)交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)連通相反則斷開(kāi)。RST為復位信號輸入，高電平時(shí)全部開(kāi)關(guān)均置于截止狀態(tài)。STB為選通脈沖輸入，AT89C51送入列、行地址碼后還必須給STB端送一脈沖信號同時(shí)DATA置高電平，才能使MT8816完成接續工作，MT8816拆線(xiàn)復原的過(guò)程與接續過(guò)程類(lèi)似，此時(shí)只須將DATA置低電平即可。

交換網(wǎng)絡(luò )向用戶(hù)端發(fā)送的各種信號音的接通和切斷可通過(guò)相應的信號音控制信號(8255的PA、PB口)選通CD4066來(lái)實(shí)現。

(4)用戶(hù)接口電路

用戶(hù)接口電路是由用戶(hù)線(xiàn)接口芯片MH88612和PCM編解碼芯片TP3067組成，兩者共同完成BORSCHT七項功能。用戶(hù)線(xiàn)接口檢測到用戶(hù)1摘機后，MH88612的SHK引腳輸出一高電平至P1.0，AT89C51將8255的PB4端置高電平控制交換網(wǎng)絡(luò )向用戶(hù)1送撥號音，單片機收到正確號碼后控制系統發(fā)出振鈴控制信號即將8255的PA1置高電平并由MH88612的RC腳輸入，驅動(dòng)繼電器K閉合向用戶(hù)線(xiàn)接口2送振鈴，同時(shí)將PA4置高電平控制交換網(wǎng)絡(luò )向用戶(hù)1送回鈴音。當用戶(hù)2摘機時(shí)，其接口電路的SHK腳輸入一高電平至P1.1，單片機控制MT8816接續通話(huà)線(xiàn)路。當任一方掛機時(shí)其相應的SHK輸出一低電平控制系統向另一方送催掛音。