簡單用戶電路話路測試電路的設計

王寶霆

摘 要:本文針對交換機工作特點,設計了一個簡單的用戶電路話路測試電路。該電路主要采用三個芯片:微處理器AT89S51、單路編譯碼濾波器MC145503和鎖相環音頻譯碼器LM567。文中著重介紹了各個芯片的應用引腳功能及其具體連接。這個話路測試器通過AT89S51的控制,可以完成對交換機用戶電路的檢測。

關鍵詞:用戶電路AT89S51LM567MC145503

中圖分類號:TN97 文獻標識碼:A 文章編號: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公司生產的一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器,具有體積小、重量輕、抗干擾能力強、可靠性高、開發較容易等特點。

在本設計中,采用AT89S51芯片來實現電路中的測試和控制功能。89S51與89C51相比在工藝上進行了改進,采用0.35新工藝,成本降低,而且將功能提升,增加了市場競爭力。

1.2 AT89S51在設計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是復位信號輸入端,高電平有效。

XTAL1(19腳):接外部晶體的一個引腳。在單片機內部,它是一個反相放大器的輸入端。這個放大器構成了片內振蕩器,當采用外接晶體振蕩器時,此引腳應接地。

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

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):功能為內外程序存儲器選擇控制端。當保持低電平時,只訪問外部程序存儲器。

2 集成鎖相環音頻譯碼器LM567

集成鎖相環音頻譯碼器LM567是美國國家半導體公司生產的56系列集成鎖相環路中的一種,它設計精巧,電路簡潔,良好的噪聲抑制能力和中心頻率穩定性,在各種譯碼電路中得到了廣泛的應用。

LM567的工作原理及引腳連接(圖1)

工作原理:當音頻譯碼器LM567工作時,由電壓控制振蕩器(VCO)驅動振蕩器確定譯碼器中心頻率,其鎖相環內部電壓控制振蕩器產生一定頻率的振蕩信號,此信號連同引腳3輸入的信號頻率一起送入正交相位探測器進行比較,若連續輸入的信號頻率落在給定的通頻帶時,鎖相環即將這個信號鎖定,同時LM567的內部晶體管受控導通,引腳8輸出端輸出低電平。 LM567的引腳5輸出內部振蕩器的矩形信號,引腳6輸出鋸齒波脈沖,二者的頻率都與內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500KHz,靜態工作電流僅8mA,推薦使用8V。故設計中為第4腳提供8V電源。第3腳是信號輸入端,要求輸入信號大于25mV。第8腳是邏輯輸出端,它是一個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腳通常是分別對地接電容,形成輸出濾波網絡和環路低通濾波網絡,其中第2腳所接電容決定了鎖相環路的捕捉帶寬,電容數值越大,環路帶寬越窄。

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字化或還原的設備。它最初用于促進電話網中語音的交換和傳輸。MC145503是Motorola公司生產的PCM單路編譯碼濾波器。它采用CMOS技術,有可靠的低功耗性能,適合于復雜的超大規模集成電路設計,是用在數字程控交換機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應用中,VLS接數字地,與VAG一同接地。

VAG:模擬地輸入輸出。在雙電源系統中(±5,±6等)VAG可外接到系統模擬地上。所有這部分的模擬信號包括噪聲都是以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:發送數字時鐘輸入,RDC:接收數據時鐘輸入,它與TDC引腳相連,為傳輸與接收數據寄存器提供時鐘。

TDE:發送數據使能輸入,RCE:接受時鐘使能輸入。二者相連,作為使能控制

TDD:發送數字數據輸出。與用戶電路的RDD引腳相連,作為檢驗接收電路是否正常工作的通道之一

RDD:接收數字數據輸入。與用戶電路的TDD引腳相連,作為檢驗發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D3數據格式

: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:發送模擬輸入,+TX:正TX放大器輸入,-TX:負TX放大器輸入。這些引腳通過外接電阻來調節進入放大器端口信號的輸入增益。其電阻阻值應該在10K范圍內,這里設置+TX無效,它內接到VAG。

在該±5V的雙電源供電系統,其顯著電源供應分布是:VDD=+5V,VSS=-5V,VLS=0V(關于TTL邏輯電平的數字地),VAG=0V作為系統模擬

4 系統設計

考慮到為了能夠在測試時比較容易地檢出是發送支路還是接收支路出現了故障,要分別對這兩條支路進行測試。同時,為了簡化電路設計,合理利用所選芯片,在硬件設計中采用單片機控制兩個繼電器K1,K2(單刀雙擲),使測試電路能夠順序完成對發送和接收兩路的檢測。

系統原理框圖(圖2,3)

硬件電路設計

系統總體硬件電路設計如圖4所示:

控制和檢測功能的實現

對繼電器的控制和對電平信號的檢測功能是由單片機AT89S51來實現的。在設計中采用了89S51芯片的最小應用系統,即使用內部時鐘方式和上電自動復位方式。開始測試發送支路后,芯片AT89S51首先要檢測音頻譯碼器LM567第8引腳輸出的是高電平還是低電平,據此判斷發送支路是否工作正常。若發送支路工作正常(即檢測到低電平)則89S51向繼電器發送一個控制信號,此時,接收支路的測試回路接通,然后89S51將繼續執行檢測功能,以確認接收支路是否正常工作。

單路編譯碼濾波器電路

上文已經比較詳細地介紹了單路編譯碼濾波器MC145503,它可以完成話音的數字化、還原以及限制帶寬等功能,可以滿足本設計的功能要求。

音調譯碼鎖相環電路

測試電路在工作前,要先將LM567的中心頻率fT調到與音源的頻率f0相同,即使fT=f0。在電路工作中,當接收(或發送)支路工作異常,LM567的3腳輸入信號頻率f將不在捕捉帶寬范圍內,8腳內部三極管截止,此時為集電極開路輸出;當接收(或發送)支路正常工作,LM567的3腳輸入信號頻率f便進入了捕捉范圍內,這時8腳內部三集管導通,輸出變為低電平。即:

當f≠fT時,V8=“1”(代表懸空輸出);

當f=fT時,V8=“0”。

在進行電路調試時,先調節RP1使LM567的5腳信號頻率fT=f0,這時8腳應為低電平,在輸入信號頻率為其他值時,8腳應為高電平,證明電路可以正常工作。

軟件流程圖(圖5)

5結語

綜上所述,該電路針對交換機用戶電路的工作特點和工作環境,充分利用了AT89S51、MC145503和LM567這三個主要芯片,盡量使用較簡潔的電路完成了對交換機用戶電路的發送和接收兩條線路的測試,具備一定的實用性、靈活性和可靠性。

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