單片機(jī)電話單機(jī)測試儀的研制
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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。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/171794.htm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)動單元向用戶發(fā)送撥號音，同時監(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)動電路、信號音驅(qū)動電路、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，各繼電器動作情況如表1所示。其中，NC代表靜合觸點(diǎn)接通；NO代表動合觸點(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，用戶摘機(jī)標(biāo)志置1，并送出撥號音，同時啟動中斷定時器T0。
3.2 信號掃描程序
定時器T0作為中斷定時器，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的計(jì)數(shù)值M1和回路接通時的計(jì)數(shù)值M2，每個寄存器占用2個字節(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的個數(shù)，即為所撥的數(shù)字號；計(jì)算兩個相鄰的斷續(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。同時讀取8279的狀態(tài)字，查詢是否有鍵按下。當(dāng)有鍵按下時，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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