基于單片機(jī)的音頻交換控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2 控制系統(tǒng)組成和電路設(shè)計(jì)
圖1給出整個(gè)系統(tǒng)組成框圖。它由主控計(jì)算機(jī)、音頻交換電路、終端設(shè)備等組成。其工作原理是：在主控計(jì)算機(jī)捕獲終端的工作頻率后。向交換控制單片機(jī)發(fā)出指令，交換矩陣在單片機(jī)的控制下．連通同一頻點(diǎn)的終端。該控制系統(tǒng)電路包含交換控制矩陣電路、交換控制單片機(jī)電路和串行接口電路3部分。

2．1 交換控制矩陣電路設(shè)計(jì)
MT8816AE內(nèi)含一個(gè)8x16的開(kāi)關(guān)陣列，并具有7～128條線路的譯碼器和鎖存器。選擇7個(gè)適當(dāng)?shù)牡刂肺?，即可?duì)矩陣開(kāi)關(guān)的任意一位進(jìn)行尋址。在該器件的DATA輸入端加1或0．可使選中的開(kāi)關(guān)開(kāi)啟或關(guān)閉。STROBE為鎖存信號(hào)，器件選擇(CS)信號(hào)可使開(kāi)關(guān)陣列相互串接，以擴(kuò)大矩陣的容限。
在話路規(guī)模不大的情況下，根據(jù)矩陣開(kāi)關(guān)規(guī)格，交換電路容量n與所需MT8816AE個(gè)數(shù)Ⅳ的運(yùn)算關(guān)系：N=(n／8)(n／16)。以16臺(tái)規(guī)模的系統(tǒng)終端為例，需兩片MT8816AE。定義開(kāi)關(guān)陣列的行，即X為終端發(fā)；定義開(kāi)關(guān)陣列的列，即Y為終端收。規(guī)定MT8816AE片1中：X0~X15分別連接0～15號(hào)終端發(fā)；Y0～Y7分別連接0~7號(hào)終端收，以實(shí)現(xiàn)0~7號(hào)內(nèi)任意同頻終端的收發(fā)互通．以及8~15號(hào)終端發(fā)，0~7號(hào)收的功能。規(guī)定MT8816AE片2中：XO~X15分別連接0~15號(hào)終端發(fā)；Y0~Y7分別連接8～15號(hào)終端收，以實(shí)現(xiàn)8~15號(hào)內(nèi)任意同頻終端的收發(fā)互通，以及0~7號(hào)終端發(fā)，8～15號(hào)收的功能。這樣，兩片MT8816AE串接后。即可實(shí)現(xiàn)16臺(tái)終端機(jī)的全雙工語(yǔ)音通信。
2．2 交換控制單片機(jī)電路設(shè)計(jì)
AT89S52通過(guò)MAX232與主控計(jì)算機(jī)串口互聯(lián)，根據(jù)從主控計(jì)算機(jī)接收到的命令數(shù)據(jù)幀控制MT8816AE開(kāi)關(guān)陣列的通斷。其中，AT89s52的P3．0(RXD)和P3．1(TXD)為串行接口的輸入端和輸出端，與MAX232串口電路連接；復(fù)位電路采用上電復(fù)位方式，其外圍電路的電容為22μF，下拉電阻為4．7 kΩ；單片機(jī)外接11．0592 NHz的晶振和兩片30 pF電解電容構(gòu)成振蕩電路。圖2a給出交換控制單片機(jī)電路。表1給出AT89S52與biT8816AE引腳間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2．3 串行接口電路設(shè)計(jì)
AT89S52通過(guò)RS232接口與主控計(jì)算機(jī)連接。由于各自工作電壓不一樣，故采用MAX232實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，滿足系統(tǒng)工作電壓要求。其串行接口電路如圖2b所示。

3 軟件設(shè)計(jì)
3．1 通信協(xié)議
通過(guò)編制通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)電路的交換功能。其原理是：由主控計(jì)算機(jī)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，通過(guò)RS232標(biāo)準(zhǔn)接口發(fā)送給AT89S52單片機(jī)，然后根據(jù)通信幀指令控制交換矩陣電路的通斷。表2給出數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)定義。

表2中，$為發(fā)送標(biāo)志；aaaa為16臺(tái)終端通斷數(shù)；片l為0~15號(hào)機(jī)與0~7號(hào)機(jī)的通斷情況控制字節(jié)：片2為0~15號(hào)機(jī)與8～15號(hào)機(jī)的通斷情況。在接通情況下，控制字節(jié)的最高位為“l(fā)”；在斷開(kāi)情況下，控制字節(jié)的最高位為“0”。發(fā)送$80則為MT8816AE復(fù)位控制信號(hào)。例如，發(fā)送$048133，表示有4臺(tái)終端的通斷情況改變，即1號(hào)與0號(hào)終端接通．由片l控制；3號(hào)與10號(hào)終端斷開(kāi)．由片2控制。
3．2 主控制程序設(shè)計(jì)
圖3a示出AT89S52單片機(jī)的主程序流程。首先，初始化單片機(jī)，定義內(nèi)部時(shí)鐘，完成中斷及串口設(shè)置，一旦有中斷請(qǐng)求，CPU被喚醒，則進(jìn)入中斷程序(圖3b)，接收串口命令數(shù)據(jù)幀。根據(jù)命令要求，執(zhí)行開(kāi)關(guān)矩陣復(fù)位、話路通斷等功能，執(zhí)行完畢，系統(tǒng)返回待機(jī)狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)可廣泛用于小型會(huì)議系統(tǒng)或語(yǔ)音群聊系統(tǒng)．也可完全不依靠電信網(wǎng)絡(luò)而實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)多語(yǔ)音終端的音頻交換，即語(yǔ)音信號(hào)的切換，可使通話井然有序。此外，可通過(guò)同頻模擬終端的話音通信，實(shí)現(xiàn)通信電臺(tái)之間語(yǔ)音通信的呼叫和應(yīng)答功能模擬。經(jīng)試驗(yàn)電路調(diào)試和試用表明．該系統(tǒng)滿足音頻交換控制的技術(shù)要求，性能及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。交換電路的切換準(zhǔn)確、流暢，單片機(jī)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，在完成準(zhǔn)確切換各路音頻信道的基礎(chǔ)上．提高了交換電路的可靠性與穩(wěn)定性。