簡單用戶電路話路測(cè)試電路的設(shè)計(jì)

王寶霆

摘 要:本文針對(duì)交換機(jī)工作特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的用戶電路話路測(cè)試電路。該電路主要采用三個(gè)芯片:微處理器AT89S51、單路編譯碼濾波器MC145503和鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567。文中著重介紹了各個(gè)芯片的應(yīng)用引腳功能及其具體連接。這個(gè)話路測(cè)試器通過AT89S51的控制,可以完成對(duì)交換機(jī)用戶電路的檢測(cè)。

關(guān)鍵詞:用戶電路AT89S51LM567MC145503

中圖分類號(hào):TN97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)07(c)-0034-03

1硬件電路的選取

1.1 微處理器AT89S51

AT89S51是美國Atmel公司生產(chǎn)的一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器,具有體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、開發(fā)較容易等特點(diǎn)。

在本設(shè)計(jì)中,采用AT89S51芯片來實(shí)現(xiàn)電路中的測(cè)試和控制功能。89S51與89C51相比在工藝上進(jìn)行了改進(jìn),采用0.35新工藝,成本降低,而且將功能提升,增加了市場(chǎng)競爭力。

1.2 AT89S51在設(shè)計(jì)中所用到的引腳功能及連接

Vcc(40腳):接+5V電源;

Vss(20腳):接地。

RST/VPD(9腳):RST是復(fù)位信號(hào)輸入端,高電平有效。

XTAL1(19腳):接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部,它是一個(gè)反相放大器的輸入端。這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器,當(dāng)采用外接晶體振蕩器時(shí),此引腳應(yīng)接地。

XTAL2(18腳):接外部晶體的另一端,在單片機(jī)內(nèi)部接至內(nèi)部反相放大器的輸出端。若采用外部振蕩器時(shí),該引腳接收振蕩器的信號(hào),即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。

P3口可作為一般的I/O口線,但更重要的用途是它的第二功能為:

P3.0 RXD串行輸入口,(這里與LM567的8腳輸出口相連,用來檢驗(yàn)電路是否正常工作)

P3.1 TXD串行輸出口,(電路中與繼電器一端相連)

/VPP(31腳):功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端。當(dāng)保持低電平時(shí),只訪問外部程序存儲(chǔ)器。

2 集成鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567

集成鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的56系列集成鎖相環(huán)路中的一種,它設(shè)計(jì)精巧,電路簡潔,良好的噪聲抑制能力和中心頻率穩(wěn)定性,在各種譯碼電路中得到了廣泛的應(yīng)用。

LM567的工作原理及引腳連接(圖1)

工作原理:當(dāng)音頻譯碼器LM567工作時(shí),由電壓控制振蕩器(VCO)驅(qū)動(dòng)振蕩器確定譯碼器中心頻率,其鎖相環(huán)內(nèi)部電壓控制振蕩器產(chǎn)生一定頻率的振蕩信號(hào),此信號(hào)連同引腳3輸入的信號(hào)頻率一起送入正交相位探測(cè)器進(jìn)行比較,若連續(xù)輸入的信號(hào)頻率落在給定的通頻帶時(shí),鎖相環(huán)即將這個(gè)信號(hào)鎖定,同時(shí)LM567的內(nèi)部晶體管受控導(dǎo)通,引腳8輸出端輸出低電平。 LM567的引腳5輸出內(nèi)部振蕩器的矩形信號(hào),引腳6輸出鋸齒波脈沖,二者的頻率都與內(nèi)部振蕩器的中心頻率相同。

引腳連接:LM567的工作電壓為4.75～9V,工作頻率可達(dá)500KHz,靜態(tài)工作電流僅8mA,推薦使用8V。故設(shè)計(jì)中為第4腳提供8V電源。第3腳是信號(hào)輸入端,要求輸入信號(hào)大于25mV。第8腳是邏輯輸出端,它是一個(gè)集電極開路的晶體管輸出,具有最大為100mA的電流吸收能力。第5、6腳外接的電阻、電容決定了IC內(nèi)部的壓控振蕩器中心頻率,fT≈1/1.1RC。第1、2腳通常是分別對(duì)地接電容,形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路低通濾波網(wǎng)絡(luò),其中第2腳所接電容決定了鎖相環(huán)路的捕捉帶寬,電容數(shù)值越大,環(huán)路帶寬越窄。

3 單路編譯碼濾波器MC145503

編譯碼濾波器是一種用于將語音數(shù)字化或還原的設(shè)備。它最初用于促進(jìn)電話網(wǎng)中語音的交換和傳輸。MC145503是Motorola公司生產(chǎn)的PCM單路編譯碼濾波器。它采用CMOS技術(shù),有可靠的低功耗性能,適合于復(fù)雜的超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì),是用在數(shù)字程控交換機(jī)模擬用戶接口電路及模擬中繼電路中的主要芯片。

MC145503的芯片引腳及連接

VLS:在TTL應(yīng)用中,VLS接數(shù)字地,與VAG一同接地。

VAG:模擬地輸入輸出。在雙電源系統(tǒng)中(±5,±6等)VAG可外接到系統(tǒng)模擬地上。所有這部分的模擬信號(hào)包括噪聲都是以VAG為參考,因此從VDD到VAG,從VSS到VAG都必須用分離電容(0.1μF)

TDC:發(fā)送數(shù)字時(shí)鐘輸入,RDC:接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入,它與TDC引腳相連,為傳輸與接收數(shù)據(jù)寄存器提供時(shí)鐘。

TDE:發(fā)送數(shù)據(jù)使能輸入,RCE:接受時(shí)鐘使能輸入。二者相連,作為使能控制

TDD:發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出。與用戶電路的RDD引腳相連,作為檢驗(yàn)接收電路是否正常工作的通道之一

RDD:接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入。與用戶電路的TDD引腳相連,作為檢驗(yàn)發(fā)送電路是否正常工作的通道之一

Mμ/A選擇:μ/A律選擇。將該引腳與VDD相連,即Mμ/A=VDD ,表示用零碼抑制Mμ-255壓擴(kuò)D3數(shù)據(jù)格式

:省電輸入,將該引腳與VDD相連,即=VDD,電路正常操作。

RxO:接收模擬輸出。與LM567的3腳相連,作為其輸入

Txl:發(fā)送模擬輸入,+TX:正TX放大器輸入,-TX:負(fù)TX放大器輸入。這些引腳通過外接電阻來調(diào)節(jié)進(jìn)入放大器端口信號(hào)的輸入增益。其電阻阻值應(yīng)該在10K范圍內(nèi),這里設(shè)置+TX無效,它內(nèi)接到VAG。

在該±5V的雙電源供電系統(tǒng),其顯著電源供應(yīng)分布是:VDD=+5V,VSS=-5V,VLS=0V(關(guān)于TTL邏輯電平的數(shù)字地),VAG=0V作為系統(tǒng)模擬

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

考慮到為了能夠在測(cè)試時(shí)比較容易地檢出是發(fā)送支路還是接收支路出現(xiàn)了故障,要分別對(duì)這兩條支路進(jìn)行測(cè)試。同時(shí),為了簡化電路設(shè)計(jì),合理利用所選芯片,在硬件設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)控制兩個(gè)繼電器K1,K2(單刀雙擲),使測(cè)試電路能夠順序完成對(duì)發(fā)送和接收兩路的檢測(cè)。

系統(tǒng)原理框圖(圖2,3)

硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體硬件電路設(shè)計(jì)如圖4所示:

控制和檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)

對(duì)繼電器的控制和對(duì)電平信號(hào)的檢測(cè)功能是由單片機(jī)AT89S51來實(shí)現(xiàn)的。在設(shè)計(jì)中采用了89S51芯片的最小應(yīng)用系統(tǒng),即使用內(nèi)部時(shí)鐘方式和上電自動(dòng)復(fù)位方式。開始測(cè)試發(fā)送支路后,芯片AT89S51首先要檢測(cè)音頻譯碼器LM567第8引腳輸出的是高電平還是低電平,據(jù)此判斷發(fā)送支路是否工作正常。若發(fā)送支路工作正常(即檢測(cè)到低電平)則89S51向繼電器發(fā)送一個(gè)控制信號(hào),此時(shí),接收支路的測(cè)試回路接通,然后89S51將繼續(xù)執(zhí)行檢測(cè)功能,以確認(rèn)接收支路是否正常工作。

單路編譯碼濾波器電路

上文已經(jīng)比較詳細(xì)地介紹了單路編譯碼濾波器MC145503,它可以完成話音的數(shù)字化、還原以及限制帶寬等功能,可以滿足本設(shè)計(jì)的功能要求。

音調(diào)譯碼鎖相環(huán)電路

測(cè)試電路在工作前,要先將LM567的中心頻率fT調(diào)到與音源的頻率f0相同,即使fT=f0。在電路工作中,當(dāng)接收(或發(fā)送)支路工作異常,LM567的3腳輸入信號(hào)頻率f將不在捕捉帶寬范圍內(nèi),8腳內(nèi)部三極管截止,此時(shí)為集電極開路輸出;當(dāng)接收(或發(fā)送)支路正常工作,LM567的3腳輸入信號(hào)頻率f便進(jìn)入了捕捉范圍內(nèi),這時(shí)8腳內(nèi)部三集管導(dǎo)通,輸出變?yōu)榈碗娖健＜?

當(dāng)f≠fT時(shí),V8=“1”(代表懸空輸出);

當(dāng)f=fT時(shí),V8=“0”。

在進(jìn)行電路調(diào)試時(shí),先調(diào)節(jié)RP1使LM567的5腳信號(hào)頻率fT=f0,這時(shí)8腳應(yīng)為低電平,在輸入信號(hào)頻率為其他值時(shí),8腳應(yīng)為高電平,證明電路可以正常工作。

軟件流程圖(圖5)

5結(jié)語

綜上所述,該電路針對(duì)交換機(jī)用戶電路的工作特點(diǎn)和工作環(huán)境,充分利用了AT89S51、MC145503和LM567這三個(gè)主要芯片,盡量使用較簡潔的電路完成了對(duì)交換機(jī)用戶電路的發(fā)送和接收兩條線路的測(cè)試,具備一定的實(shí)用性、靈活性和可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉敏.程控?cái)?shù)字交換與交換網(wǎng)(第二版).北京:北京郵電大學(xué)出版社,2003.2-3,13-14,24-28.

[2] 張中荃.程控交換與寬帶交換.北京:人民郵電出版社,2002.13-15.

[3] 郝建國,趙英志.通信集成電路大全.北京:人民郵電出版社,1996.280.

[4] 楊志忠.數(shù)字電子技術(shù).高等教育出版社,2000.156.

[5] Communication Systems(Version 3),September,1999.32-3.