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[導(dǎo)讀]摘 要: 介紹一種新型的單片機(jī)電話電機(jī)測試儀的工作原理、實(shí)現(xiàn)電路、程序設(shè)計(jì)和功能。給出了串行數(shù)據(jù)流在單片機(jī)內(nèi)存中的存儲格式及快速處理方法。關(guān)鍵詞: 單片機(jī)、串行數(shù)據(jù)A/D測試儀隨著我國電訊業(yè)的迅速發(fā)展,電話

摘 要: 介紹一種新型的單片機(jī)電話電機(jī)測試儀的工作原理、實(shí)現(xiàn)電路、程序設(shè)計(jì)和功能。給出了串行數(shù)據(jù)流在單片機(jī)內(nèi)存中的存儲格式及快速處理方法。

關(guān)鍵詞: 單片機(jī)、串行數(shù)據(jù)A/D測試儀

隨著我國電訊業(yè)的迅速發(fā)展,電話單機(jī)需求量激增,為此研制了一種能快速、準(zhǔn)確測試電話單機(jī)主要性能并對其故障定位的測試儀器。測試儀的特點(diǎn)為:信號方式、接口形式符合有關(guān)用戶交換機(jī)的國家標(biāo)準(zhǔn);操作方法上符合人們的操作習(xí)慣;功能較全、測試速度快、定位準(zhǔn)確。

單片機(jī)電話測試儀的主要功能為:
·環(huán)阻測量:測量用戶摘機(jī)狀態(tài)環(huán)路接通電阻Ron和掛機(jī)狀態(tài)的漏電流Ioff;
·脈沖撥號測量:包括測量脈沖串的個(gè)數(shù)、速率、斷續(xù)比、間隔等參數(shù);
·雙音撥號測量:測量譯碼準(zhǔn)確性、持續(xù)時(shí)間、最小間隔等參數(shù);
·5km仿真功能:模擬話機(jī)應(yīng)用的真實(shí)環(huán)境,測量話機(jī)功能是否正常;
·振鈴測試功能;
·內(nèi)部通話功能。

1 硬件框圖及工作原理
硬件框圖如圖1所示。

 
用戶電路向話機(jī)提供饋電,并在用戶摘機(jī)呼出后,將呼出信號送單片機(jī)。單片機(jī)控制信號音驅(qū)動(dòng)單元向用戶發(fā)送撥號音,同時(shí)監(jiān)視用戶是否撥號。收到撥號信號后,馬上關(guān)閉信號音驅(qū)動(dòng)單元,轉(zhuǎn)入信號掃描程序。
 
進(jìn)入信號掃描程序后,單片機(jī)首先確認(rèn)是脈沖撥號還是雙音撥號。如果是脈沖撥號,單片機(jī)執(zhí)行脈沖信號掃描程序,對脈沖串計(jì)數(shù)、測量其速率、斷續(xù)比、數(shù)字間隔等參數(shù)。如果是雙音多頻撥號,則單片機(jī)接收譯碼結(jié)果、持續(xù)時(shí)間、最小間隔等參數(shù)。測量完成后,顯示測量結(jié)果,并做出判決。在振鈴測試狀態(tài)下,單片機(jī)控制鈴流信號發(fā)生器向話機(jī)送出鈴流信號,檢測話機(jī)收鈴單元是否正常。通話是在兩部話機(jī)之間進(jìn)行。通過兩部話機(jī)之間的通話,確定話機(jī)的送話、受話的質(zhì)量。另外,單片機(jī)接收鍵盤命令,實(shí)現(xiàn)環(huán)阻測量、控制轉(zhuǎn)換及5km仿真線的接入等。
 
2 硬件電路設(shè)計(jì)及測量原理
 
硬件電路分話路電路和單片機(jī)測量與控制電路兩大部分。
 
2.1 話路電路
 
話路電路包括用戶電路、振鈴驅(qū)動(dòng)電路、信號音驅(qū)動(dòng)電路、交換網(wǎng)絡(luò)等。
 
用戶電路由三端穩(wěn)壓器、光電耦合器、與非門、電阻及二極管組成。三端穩(wěn)壓器接成恒流源組態(tài),產(chǎn)生20mA恒定電流。光電耦合器實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。當(dāng)用戶摘機(jī)呼出后,直流環(huán)路閉合,有20mA電流流過,光電耦合器輸出低電平,經(jīng)與非門整形后送單片機(jī)輸入端口ST1。單片機(jī)對該輸入口循環(huán)檢測,得到脈沖串個(gè)數(shù)、速率、斷續(xù)比、間隔等數(shù)據(jù)信息。
 
根據(jù)用戶摘機(jī)時(shí)環(huán)路電平UA,測量環(huán)路電阻:Ron=,其中UD為二極管的壓降。
 
設(shè)用戶負(fù)載電阻為100kΩ時(shí)環(huán)路電位為Uoff′(該值預(yù)先存儲在單片機(jī)內(nèi)存中),用戶掛機(jī)時(shí)環(huán)路電位為Uoff,若Uoff≥Uoff′,說明Ioff指標(biāo)合格;若Uoff<Uoff′,說明Ioff指標(biāo)不合格。
 
單片機(jī)由P3.1輸出25Hz方波信號,控制晶體管的通斷,使其集電極輸出25Hz、幅度為90V的方波信號,經(jīng)π型低通濾波器濾除高次諧波分量后,得到25Hz正弦信號作為鈴流信號。
 
單片機(jī)由P1.0輸出450Hz信號,送三態(tài)門輸入端,通過P1.1、P2.2控制三態(tài)門的使能端,產(chǎn)生撥號音、忙音、回鈴音等信號。由交換網(wǎng)絡(luò)將信號送給選定的話機(jī)。
 
交換網(wǎng)絡(luò)由J1~J6繼電器構(gòu)成,在不同的測試要求下,各繼電器動(dòng)作情況如表1所示。其中,NC代表靜合觸點(diǎn)接通;NO代表動(dòng)合觸點(diǎn)接通。
2.2 單片機(jī)測量與控制電路
 
單片機(jī)測量與控制電路設(shè)計(jì)包括單片機(jī)及外圍接口電路、環(huán)路電平變換及數(shù)據(jù)采集、雙音多頻譯碼等單元。
 
單片機(jī)選用AT89C51,其內(nèi)部的4Kbyte E2PROM作為程序存儲器,選用6264作為外部數(shù)據(jù)寄存器,鍵盤顯示接口電路選用8279芯片。
 
用戶話機(jī)饋電電壓為48V,A/D轉(zhuǎn)換芯片選用MC14433,其模擬輸入電壓最大值為2V,需電平轉(zhuǎn)換,由高壓集成運(yùn)放完成電平轉(zhuǎn)換電路。另外,雙音多頻譯碼接收電路采用G8870芯片。
 
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
 
軟件部分由話機(jī)狀態(tài)檢測程序、信號掃描程序、數(shù)據(jù)采集程序、鍵盤顯示程序等模塊組成。
 
3.1 話機(jī)狀態(tài)檢測程序
 
檢測話機(jī)的摘、掛機(jī)狀態(tài),當(dāng)檢測到用戶摘機(jī)時(shí),用戶摘機(jī)標(biāo)志置1,并送出撥號音,同時(shí)啟動(dòng)中斷定時(shí)器T0。
 
3.2 信號掃描程序
 
定時(shí)器T0作為中斷定時(shí)器,每隔1ms產(chǎn)生一次中斷,單片機(jī)響應(yīng)中斷,執(zhí)行信號掃描程序,流程圖如圖2所示。
每次進(jìn)入信號掃描程序,首先識別是脈沖還是雙音多頻撥號,收號計(jì)數(shù)器加1,然后判別脈沖的上跳沿和下跳沿,決定是否將收號計(jì)數(shù)器內(nèi)容送數(shù)據(jù)存儲區(qū),供分析處理程序采用。如果連續(xù)10s內(nèi)沒有跳變沿出現(xiàn),收號計(jì)數(shù)器清零。
 
3.3 數(shù)據(jù)采集程序
 
單片機(jī)采用了查詢方式對環(huán)路電平UA進(jìn)行測量。首先判斷是環(huán)路電阻Ron測量還是漏電流Ioff測量。如果測量Ron,則計(jì)算出相應(yīng)的電阻值并精確到小數(shù)點(diǎn)后2位,送顯示單元顯示。如果測量Ioff,則與存儲在單片機(jī)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)值比較,做出判決并顯示。
 
3.4 分析處理程序
 
話機(jī)在摘機(jī)撥號狀態(tài)下,輸入口ST1端為斷續(xù)信號波形。設(shè)置斷寄存器和續(xù)寄存器分別存儲回路斷開時(shí)的計(jì)數(shù)值M1和回路接通時(shí)的計(jì)數(shù)值M2,每個(gè)寄存器占用2個(gè)字節(jié)。從斷到續(xù),有下跳沿出現(xiàn)。脈沖間隔和位間隔可用續(xù)存儲器值M2的大小表征。首先根據(jù)撥號標(biāo)志確定存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)是脈沖撥號計(jì)算值還是雙音撥號計(jì)數(shù)值。如果是脈沖撥號計(jì)數(shù)值,則首先找出位間隔,然后計(jì)算兩位間隔之間M1的個(gè)數(shù),即為所撥的數(shù)字號;計(jì)算兩個(gè)相鄰的斷續(xù)存儲器中的計(jì)數(shù)和,取倒數(shù)即為速率;斷續(xù)比為M1/M2。如果是雙音多頻撥號,則M1為最小間隔值,M2為持續(xù)時(shí)間,譯碼結(jié)果從譯碼存儲單元讀出。其流程圖如圖3所示。
3.5 鍵盤顯示程序

單片機(jī)將顯示緩存區(qū)內(nèi)容轉(zhuǎn)換成顯示字模送入8279顯示RAM。同時(shí)讀取8279的狀態(tài)字,查詢是否有鍵按下。當(dāng)有鍵按下時(shí),讀入鍵值、譯碼并轉(zhuǎn)到相應(yīng)的命令入口。
 
單片機(jī)電話單機(jī)測試儀,利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化電話單機(jī)測試,用軟件產(chǎn)生各種信號波形,簡化了硬件電路。經(jīng)實(shí)際使用,該測試儀具有測試速度快、故障定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn),在電話機(jī)、傳真機(jī)的維修方面,取得了較好的效果。
 
參考文獻(xiàn)
1 陳錫生.程控交換機(jī)原理.北京:人民郵電出版社
2 何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:北京航空航天大學(xué)出版社
3 電話機(jī)檢驗(yàn)規(guī)程.中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T720-1998?
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