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1、基于AT89S52单片机的程控交换机设计摘要随着通讯产业的发展，固定电话业务呈现出举世瞩目的快速增长。但同时也急剧增加了市话网的话务负荷。用户型程控电话交换机是市话交换机的一种补充设备，它为市话网承担了大量的单位和家庭内部用户间的话务量，减轻了市话网的话务负荷。另外它靠近用户，因而缩短了用户线距离，节省了用户电缆。同时只用一根电话线接入市话网，起到话务集中的作用。本文介绍了基于家庭电话线的四门程控电话交换机的设计和实现。在文中主要介绍了该设计的硬件电路、软件设计流程、系统测试。程控控制器的MCU采用AT89S52单片机，是本系统的核心器件，由MT8870实现电话按键的DTMF信号的解码，由继电
2、器来控制各门话机的通断，通过继电器控制电源产生周期性信号来模拟产生内部通话的来电铃流，用1602液晶显示屏显示话机的通话状态。关键词AT89S52；交换机；程控控制器目 录摘要2第1章 绪论41.1程控电话交换机的发展历程41.2本文研究内容4第二章 系统结构及功能介绍52.1 系统工作原理概述52.2系统的功能和使用62.2.1系统的功能72.2.2使用说明8第三章 硬件系统的设计93.1系统硬件总概述93.2自动摘/挂机123.3 DTMF信号解码电路143.4 LCD1602显示电路153.4.1 扩展I/O口电路153.4.2液晶显示16第四章 系统软件设计164.1主程序部分164.
3、2自动摘/挂机18第五章 系统测试19第六章 结束语20致谢22参考文献23第1章 绪论1.1程控电话交换机的发展历程电话交换机的发展经历了五个阶段：第一个阶段是人工电话交换机；第二个阶段进入自动交换，以史端乔式的步进制电话交换机为重要标志；第三阶段是纵横式交换机，使机电式交换机发展到了比较完善的阶段；第四阶段转入了电子式交换机的阶段，在控制系统中用电子器件代替了许多电磁器件，但在交换机网络的接续上还没有突破空分的接续方式；第五阶段进入程控数字交换的时代，无论在控制方式还是交换接续方式上都有很大的变革，成了通向ISDN的重要支柱1。随着数字通信与脉冲编码调制(PCM)技术的迅速发展和广泛应用，
4、世界各先进国家自60年代开始以极大的热情竞相研制数字程控交换机，经过艰苦的努力，法国首先于1970年在拉尼翁(Lanion)成功开通了世界上第一个程控数字交换系统E10,它标志着交换技术从传统的模拟交换进入数字交换时代。由于程控数字交换技术的先进性和设备的经济性，使电话交换跨上了一个新的台阶，而且对开通非话业务，实现综合业务数字交换奠定了基础，因而成为交换技术的主要发展方向，随着微处理器技术和专用集成电路的飞跃发展，程控数字交换的优越性愈加明显的展现出来。目前所生产的中大容量的程控机全部为数字式的。我国自1982年在福州引进日本的F-150交换机后，到1991年底，已引进程控数字交换机达到60
5、0万门之多，但仍远远满足不了国内电话的需求。为了适应迅速发展的电话通信事业，除了引进了八、九种国外产品外，我国也进行了相关的自主研发。1.2本文研究内容电话属半双工通信手段。因此，这可以大大体现出利用电话进行遥控的更大优越性。操作者可以通过各种提示音即时了解受控对象的有关信息，从而进行进一步的操作。电话遥控这一课题目前已有涉足者，但是只是还只限于实验室阶段，因而距离实际应用，尤其是对于日常生活尚有一定的差距，并不能完全体现出电话遥控方式的半双工通信特点。本作品正是针对这一点进行了较大改进，采取单片机智能控制，利用不同的提示音达到对于不同操作的提示及对受控方状态的信息反馈，从而使操作者能够及时了
6、解受控方信息，使产品达到交互式与智能化。本作品的各种电器接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。第二章 系统结构及功能介绍2.1 系统工作原理概述电话交换机的主要任务是实现用户间通话的接续。基本划分为两大部分：话路设备和控制设备。话路设备主要包括各种接口电路(如用户线接口和中继线接口电路等)和交换(或接续)网络；控制设备在纵横制交换机中主要包括标志器与记发器，而在程控交换机中，控制设备则为电子计算机，包括中央处理器(CPU),存储器和输入/输出设备。 程控交换机实质上是采用计算机进行“存储程序控制”的交换机，它将各种控制功能，方法编成程序，存入存储器，利用对外部状
7、态的扫描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作。交换网络 交换网络的基本功能是根据用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户间的连接通路。在纵横制交换机中它采用各种机电式接线器(如纵横接线器，编码接线器，笛簧接线器等),在程控交换机中目前主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络，和由存储器等电路构成的时分接续网络。用用户电路 用户电路的作用是实现各种用户线与交换之间的连接，通常又称为用户线接口电路(SLIC,Subscriber Line Interface Circuit)。根据交换机制式和应用环境的不同，用户电路也有多种类型，对于程控数字交换机来说，目前主要有与模拟话
8、机连接的模拟用户线电路(ALC)及与数字话机，数据终端(或终端适配器)连接的数字用户线电路(DLC)。出入中继器出入中继器是中继线与交换网络间的接口电路，用于交换机中继线的连接。它的功能和电路与所用的交换系统的制式及局间中继线信号方式有密切的关系。控制设备控制部分是程控交换机的核心，其主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求，执行存储程序和各种命令，以控制相应硬件实现交换及管理功能。程控交换机控制设备的主体是微处理器，通常按其配置与控制工作方式的不同，可分为集中控制和分散控制两类。为了更好的适应软硬件模块化的要求，提高处理能力及增强系统的灵活性与可靠性，目前程控交换系统的分散控制程度日趋提高
9、，已广泛采用部分或完全分布式控制方式。2.2系统的功能和使用在电话网中，信号音种类繁多，具体来讲，可包括单频信号和多频信号两大类。单频信号如用户线上传送的拨号音，忙音和回铃音等，我国采用450Hz和950Hz频率的单频信号，通过不同的断续时间，可得到不同的信号音。在交换机中，音频信号是以数字信号的形式产生和发送的，数字信号音发生器的硬件是只读存储器ROM，对于不同的信号音发生器来说，其区别是ROM中存放的取样值不同。另外，不容的信号音发生器所需的ROM的存储单元数也不同。举例说明单频信号的产生原理，比如拨号音的产生：当用户摘机发出呼叫请求后，程控交换机检测到这一事件，在进行必要分析后，如果判定
10、用户可以呼出，应发送拨号音通知用户，发送拨号音的过程，是将用户的接收通路连接到系统中的信号音发送通路的过程，通常通过数字交换网络完成。交换机将模拟的拨号音进行抽样，量化和编码后，以数字形式存储在存储器中，播放过程就是依次驱除响应的信号音存储器中各单元的内容，通过PCM链路送到用户通路的过程。本系统为音频信号发生器，主要用于用户交换机中，告知主被叫呼叫进程所处的状态。如在一次呼叫的建立过程中，拿起电话与对方挂断电话我们都会听到表征着不同意义的信号声，例如“嘟嘟”等，这些极其重要的信号音是可以由音频信号发生器产生。此外，该（电路）音频信号发生器略作改动，还可以作为报警器，计时器等应用与各行各业中，
11、如医院用的病房呼叫器，厂房、车间的智能控温报警器，倒车警告器等。该音频信号发生器的主要原理是：由555时基定时器构成多谐振荡器，其（输出）振荡频率，振荡周期，占空比均可调。只要振荡的频率（在音频范围内）足够快，我们在其输出端接上一个小功率喇叭，就能听到类似于“嘟嘟”的声音，这就是整个系统的原始声音。那么，我们又怎样对其进行控制，从而达到发出不同声音的呢？2.2.1系统的功能本作品使用了大量的硬件电路完成部分功能模块，其目的就是充分利用硬件电路的可靠性、稳定性，使整体电路达到比较高的稳定性，采用硬件电路实现部分功能，而且使用了大量的抗干扰元器件，例如：光耦合器，去耦电容等，提高系统的看干扰能力，
12、从而是整个系统的性能更可靠。因为程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大为约30mA的电流，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。当用户摘机时，电话机通过叉簧接上约200的负载，使整个电话线回路流过约30mA的电流。交换机检测到该电流后便停止铃流发送，并将线路电压变为十几伏的直流，完成接续。自动摘挂机电路可以通过单片机控制一个继电器的开关，继电器的控制端连接一个大约200的电阻接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。当用户被呼叫时，电话交换机发来铃流信号。振铃为253伏的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值9015V。振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒断。根据振铃信号电压比
13、较高的特点，可以先使用高压稳压二极管进行降压，然后输入至光电耦合器。经过光电耦合器的隔离转换，从光电耦合器输出的波形是时通时断的正弦波，经过RC回路进行滤波输出很标准的方波。方波信号就可以直接输出至单片机的中断计数器输入口，完成整个振铃音检测和计数的过程。本单元电路主要是由反向电路、D触发器和继电器等控制电路组成，电路不是很复杂，只是通过单片机控制多路继电器的开关即可，常用的电路已经很成熟可以直接应用。此部分是整个系统的关键，它的工作情况直接决定了系统的可靠性。经过翻阅大量的文献资料，发现使用电话专用的双音频编解码芯片进行输入双音频信号的解码，是比较常用的一种方法。使用集成电路不但外围电路简单
14、，而且可靠性强。经过专用集成电路的解码，信号转换成为不同的码制信号，可以直接被单片机读取。一般常用的电话双音频编解码集成电路有MT8870、MT8880、MT8888等，经过反复论证比较，决定采用双音频解码集成片MT8870来完成此功能模块。有关MT8870的详细介绍请参阅本报告的后面附录C部分。2.2.2使用说明本系统语音存储采用了美国ISD公司的ISD2590芯片，该芯片具有抗断电、音质好，使用方便等优点。有10个地址输入端，寻址能力可达1024位；最多能分600段；设有OVF（溢出）端，便于多个器件级联。ISD2590芯片如图23所示。当有电话呼入并且电话远程控制器拾机后，操作人员便会在
15、语音提示电路的提示下输入密码，选择通道，设定各种数值，执行开机、挂机等操作，语音电路采用语音录放芯片ISD2590。内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存储阵列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制，操作指令可通过串行通信接口（SPI或Microwire）送入，芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存贮在片内闪存中，因此能够非常真实，自然地再现语音、音乐、音调及效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率可为4.0，5.3，6.4，8.0KHz，频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降，可以在断电情况下保存
16、100年（典型值），反复录音10万次，将需要提示的语音信息按段录入到芯片后，在CPU的控制下将录入的信息顺序由音频输出端输出，然后经音频功率放大器放大后输送到电话线路上。经过比较，决定使用AT89S52作为控制的单片机芯片，具体有关AT89S52的介绍不在这里累述，其详细资料请参阅本报告的2.1.2部分。本单元可以使用AT89S52的两个计数器的外部中断方式来实现对不同信号音的计数。本单元可以在系统初始化的时候，在单片机内部的存储器的内部开辟一块空间放置密码。当用户输入密码的时候，单片机把输入的密码写入另外的一块空间，然后利用减法运算比较两者是否相等，这样就可以实现密码检测的功能。本单元可以利
17、用查表方式，也可以用简单的语句，稍微长一点的语句实现，例如CASE语句等。第三章 硬件系统的设计3.1系统硬件总概述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。555定时器是一种用途十分广泛的数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路，通常只要外接几个阻容元件，
18、就可以构成各种不同用途的脉冲电路，如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。由于它的性能优良，使用灵活方便，因在波形的产生与变换、测量与控制等方面也获得了广泛的应用。555定时器电路有TTL集成定时器和CMOS集成定时电路，其功能完全一样，不同只处是前者的驱动力大于后者。1972年Signetics公司首先推出了555定时器产品。由于它用途十分广泛，许多厂家也相继生产了各自的555定时器件，所以市场上的产品型号很多。但所有的TTL产品型号最后3位数码都是555，所有CMOS产品型号最后4位数码都是7555，而且各种型号的555产品，其功能和外部管脚排列完全相同，一般都可以互换使用。后来还开
19、发了双件（即一块芯片中含有2个555定时器）产品，TTL有556型，CMOS有7556型。图555定时器图中555电路，由运算放大器构成的比较器C1、C2，基本R-S触发器，集电极开路的三极管TD及输出缓冲器G4构成。由图可见，C1、C2连接成电压比较器。C1的参考电位为2/3VCC，接于同相端，当反相端电位低于2/3VCC时，输出高电平，使R=1；反相端电位高于2/3VCC时，输出低电平，使R=0。C2的参考电位为1/3VCC，接在反相端，当同相端电位高于1/3VCC时，输出高电平，使S=1；同相端电位低于1/3VCC时，输出低电平，使S=0。引脚6高点平触发端，记为TH端，可外接输入电压v
20、11。其电位高于2/3VCC时，C1输出为0，R=0，使触发器输出端Q=0。引脚2低电平触发端，记为TR外接输入电压v12。其电位低于1/3VCC时，C2输出为0，S=0，使触发器输出端Q=1。若引脚2及引脚6输入脉冲电位在1/3VCC-2/3VCC之间时，C1、C2输出均为1，此时R-S触发器输出端保持原有状态。引脚4复位端，记为RD端。低电平有效，使555电路的输出端清零；不用时将其接入电源端，呈高电平状态。引脚5电压控制端，记为VC0端。当不需要2/3VCC的参考电压时可从此端外接参考电压。此时C1的比较对象电压为，C2的比较对象电压为1/2 VC0。不用时一般经0.01F电容接地，以防
21、止干扰信号侵入。表555定时器的功能输入输出RDv11 v12VOTD0 0导通12/3VCC 1/3VCC0导通12/3VCC 1/3VCC不变不变12/3VCC 1/3VCC1截止12/3VCC 1/3VCC1截止555施密特触发器将V11、V12连接到一起，作为V1信号的输入端，其简化电路的外接线图如图。3.2自动摘/挂机在电话线路未来铃流前，电话线路由电话交换机提供大约48V的直流电压。当用户被呼叫时，电话交换机发来铃流信号。振铃信号为253伏的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值9015V。振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒断。在本电路检测铃流信号时，以五次铃响为准，即五次振铃后无
22、人摘机，便由单片机控制自动模拟摘机，振铃检测电路设计如图31所示。原理说明：电话振铃信号通过电容C1隔直、D1稳压二极管、R1限流电阻输入至光电耦合器4N25的输入端1口，C1、D1和R1共同组成振铃信号变换电路，它们使输入电压和电流不会太大，对后面的光电耦合器起保护作用。光电耦合器4N25起的是隔离作用，光电耦合器是一种电信号的耦合器件，它一般是将发光二极管和光敏三极管的光路耦合在一起，输入和输出之间不可共地，输入电信号加于发光二极管上，输出信号由光敏三极管取出。光电耦合器以光电转换原理传输信息，它不仅使信息发出端（一次侧）与信息接收并输出端（二次侧）是绝缘的，从而对电位差干扰有很强的抑制，
23、而且具有很强的抑制电磁干扰能力、速度高、价格低、接口简单的特点。振铃信号通过光耦4N25的4脚输出振铃正弦波，R2和C2共同组成滤波电路，信号到了开关三极管T1的基极就变成了方波。经过一个施密特反向器（可用74LS04代替）的整形输出到单片机AT89S52的T0/P3.4口，中断方式采用外部中断，计数5次产生T0中断，控制继电器模拟摘机，完成振铃音检测。根据设计原理，原器件选取如下：1、IC1是光控三极管，其中T1三极管是起对单片机控制信号的放大作用，D1是摘机指示灯，取5mm绿色发光二极管；2、R1是摘机指示灯限流保护电阻，取220；3、L1是变压器感应变压输出；4、C1起对电话线电压积累作
24、用；5、R2是三极管限流电阻，取2k；6、D2二极管是起继电器反向保护的作用，取4001；7、J1是继电器控制开关，取JRC 4001F(DC5V)；8、R3是摘机电阻，取200；双音频解码电路原理简介：双音多频DTMF信号解码电路采用MT8870芯片。MT8870的连线如图34所示，它的IN+、IN-脚接收来自电话机的双音多频脉冲信号，该双音多频信号先经其内部的拨号音滤波器，滤除拨号音信号，然后经前置放大后送入双音频滤波器，将双音频信号按高，低音频信号分开，再经高低群滤波器，幅度检测器送入输出译码电路，经过数字运算后，在其数据输出端（1114脚）输出相对应的8421码。MT8870的数据输出
25、端Q4Q1连到AT89S52的P1口的P1.0P1.3，单片机经P1口识别4位代码。MT8870芯片简介和电话按键与相应译码（Q4Q1）输出见附录C。其中，A，B，C，D 4个按键常被当作R/P，REDIAL，HOLD，HANDSFREE等功能使用。注意，需要特别指出的是，对于“0”号码，MT8870输出的8421码并非是“0000”，而是“1010”；另外，“*”，“#”字号码，MT8870输出的8421码分别为“1011”和“1100”。为了使单片机AT89S52获取有效数据，MT8870的CID有效端经施密特反相器后接AT89S52的INT0引脚。当MT8870获取有效双音多频信号后，C
26、ID电平由低变高，再反相为低，单片机检测后，指示P1口接收有效二进制代码。而无效的双音频信号（电话线路杂音、人们的语音信号等）是不会引起MT8870的CID端变化的。DTMF接收器的外围电路如图3.4所示。其中，接在电源处的电容对抗干扰有一定的作用。在实际应用中，存在这样一个问题：MT8870的使能控制端不允许中断时，将使MT8870的CID端中断关闭。其解决办法是，将CID端接与非门的一端输入，与非门的另一输入端接一不定电平端P。对CID的有效控制（即中断开放）为，EN=1则P3.2/INT0中断允许；EN=0时则P3.2/INT0中断关闭。本单元元器件列表：1、R1、R2、C1和C2共同组
27、成整流电路，其中R1、R2均取17K,C1、C2隔直电容，均取0.1F；2、R3、R4、R5是输入平衡电阻，取100K,3、芯片外部晶振Y1选择3.579MHz；4、IC1是双音频解码芯片，选取MT8870；5、C3选取0.1F；6、R6是输出平衡电阻，选取470K；7、反向器选取74LS04的一组反向器；3.3 DTMF信号解码电路DTMF技术是一种利用声音频率的不同音调来传送拨号信号以取代直接拨号脉冲的方法。DTMF是由低频组（697Hz941Hz）和高频组（1209Hz1633Hz）两组频率信号叠加构成的。设v(t)为DTMF信号，vl(t)和vh(t)分别代表选自低频组和高频组的两个信
28、号，它们之间满足关系v(t) = vl(t) + vh(t) = Asinlt + Bsinht。低频组和高频组中均仅有4个独立的音调，这些音调的选择是依据它们之间的谐波不相关，它们的互调制信号对主信令的影响最小。DTMF信号共有16（24）种组合，其中10种组合分别代表数字0到9，其余6种组合（#、*、A、B、C、D）用做特别的信令。CCITT和我国国家标准都规定了电话键盘按键与DTMF信号的对应关系，如表35所示。电话键盘按键与DTMF信号的对应关系电话键盘按键高频组(Hz)1209133614771633低频组(Hz)697123A770456B852789C941*0#DMT8870
29、芯片介绍：实现DTMF解码的芯片是MT8870，它是MITEL公司生产的,为CMOS电路,DIP封装。它具有DTMF信号分离滤波和译码功能，可直接与MCS-51系列单片机接口。图36为MT8870引脚分配图。其引脚说明如下：IN+、IN-为运放的同、反相输OSCI入,DTMF信号输入端；FB为运放输出端，通过外部接入的反馈电阻可调节其内部放大器增益；VREF为基准电压输出；IC为内部连接点,应接至VSS端；OSCI、OSCO为振荡器输入、输出可外接3.58MHZ晶振；EN为数据输出控制端，当它为高电平时允许输出数据Q1Q4为数据输出端；CID为延迟控制输出端;CI/GTO为控制输入端/时间监测
30、输出端;ECO为初始控制输出端；VDD、VSS为正负电源。MT8870的输出代码（Q8Q4Q2Q1）与电话键盘上按键的对应关系如表37所示：按键输出代码按键输出代码按键输出代码按键输出代码Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q110 0 0 150 1 0 191 0 0 1A1 1 0 120 0 1 060 1 1 001 0 1 0B1 1 1 030 0 1 170 1 1 11 0 1 1C1 1 1 140 1 0 081 0 0 01 1 0 0D0 0 0 03.4 LCD1602显示电路3.4.1 扩展I/O口电路原理说明：本单元电路主要是由反向电路、
31、D触发器和继电器等控制电路组成。电路图如图310所示。首先，单片机AT89S52从P0口的八位都用作输出控制信号。这八位数据连接八个反向器进行整流隔离，然后连接D触发器进行数据锁存。每个D触发器的输出端都控制一路继电器，而每一路继电器也控制一路电器的开关。二极管指示灯串联在开关三极管基极作为电器开关指示。这样就可以完成单片机对多路电器的控制。设计采用控制带有继电器的电源插座来实现对家电的最终控制，诸如电饭煲、热水器、空调之类的电器只需插上插头，主控单片机即可通过控制插座中各继电器来控制电器电源的通断。该方式简单且易于实现。图3.7所示的为一路电器控制电路图，在本装置中一共有八路电器可以控制，其
32、它电器控制相同。元器件选取：1、反向器选取两片74LS04（每一片内有六个反向器）中的九个反向器；2、继电器开关K1-8选取八个JRC-4100F DC5V继电器；3、D触发器IC1_8选取四片4013（每一片内有两个D触发器）；4、三极管T1_8选取八个9013；5、二极管D1_8起保护作用，选取八个4001；6、指示灯LCD1_8选取八个红色5mm发光二极管；7、指示灯限流电阻R11_R18选取八个1k的电阻；8、三极管的限流电阻R21_R28选取八个2k的电阻；第2章 软件设计3.4.2液晶显示本系统首先通过外围双音频解码电路解码的信息（选择电器）判断所选择的电器，然后跳转到对应的子程序
33、，通过单片机向P1口的八位发送控制命令，这些控制信息表示对不同的电器进行控制的控制字。为了简单表示，在这里只写出了控制一路电器的控制子程序，其它子程序都相似，不再累述。第四章 系统软件设计4.1主程序部分本系统的软件设计主要分为系统初始化、振铃检测计数、控制摘挂机、双音频信号分析处理、语音提示、密码处理、控制电器等部分组成。每个功能模块对于整体设计都是非常重要的，单片机AT89S52通过软件程序才能很好的对外部的信息进行采集、分析、决策和执行。下面就整体设计以及每个单元功能模块分别进行说明。整体流程图如41图所示：单片机初始化单片机的存储系统的分配利用在其工作过程中起非常大的作用，所以就必须对
34、其进行必要的初始化。为增加系统抗电磁干扰能力应该采取以下措施：1、选用时钟频率低的微控制器。只要控制器性能能够满足要求，时钟频率越低越好低的时钟可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。2、减小信号传输中的畸变。当高速信号(信号频率高、上升沿和下降沿快的信号)在铜膜线上传输由于铜膜线电感和电容的影响会使信号发生畸变，当畸变过大时，就会使系统工作不可靠。一般要求，信号在电路板上传输的铜膜线越短越好，过孔数目越少越好。典型值：长度不超过25cm，过孔数不超过2个。3、减小来自电源的噪声。电源向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的系统中，系统中的复位、中断以及其它一些控制信号最易受外界噪声的干扰
35、所以应该适当增加滤波电容来滤掉这些来自电源的噪声。4、元件布置要合理分区元件在电路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题。原则之一就是各个元器件之间的铜膜线要尽量的短，在布局上，要把模拟电路、数字电路和产生大噪声的电路(继电器、大电流开关等)合理分开，使它们相互间的信号耦合最小。5、处理好地线。将模拟地、数字地、大功率器件地分开连接，再汇集到电源的接地点。对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属屏蔽罩屏蔽。6、去耦电容。去耦电容以瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好，设计电路板时，集成电路的电源和地线之间都要加一个去祸电容。去耦电容有两个作用，一方面是本集成电路的蓄能电容，
36、提供和吸收该集成电路开门和关门瞬间的充放电电能，另一方面旁路掉该器件产生的高频噪声，一般情况下，选取择0.010.luF的电容都可以。一般要求每10片左右的集成电路增加一个10uF的充放电电容。另外在电源端、电路板的四角等位置应该跨接一个10100uF的电容。使用MT8888芯片还可以进一步扩展其功能，而且使本装置的体积大大减小，在这里就MT8888集成电路作一个简单的介绍。4.2自动摘/挂机带呼叫进展过滤器的单片双音多频收发器。它包括一个带增益可调放大器的DTMF接收器和一个DTMF发送器。接收器的结构及工作原理与MT8870大同小异，也采用集频带分离滤波和数字解码为一体的结构。其中滤波电路
37、也采用高频群和低频群两个六阶开关电容带通滤波器，解码采用数字计数器技术来确定输入的DTMF音调的频率，并将其译成标准的四位二进制码。发送器采用开关电容D/A变换器。片内使用了一个脉冲计数器，能合成精确的音调脉冲，保证音调脉冲准确的定时发送。MT8888提供了一个标准的微处理器总线接口，可以直接与MCS-51系列微机接口。它还可以选用呼叫进展方式工作，通过呼叫进展滤波器来检测特定通带内的信号频率，供微处理机或计数器电路分析，以确定检测到的呼叫进展音的性质。MT8888的接收工作方式，从检测DTMF信号到解码的过程与MT8870完全一致，差异较大的是解码后的二进制码的输出。MT8888没有延时导引
38、输出端SID，当收到的有效音调对已被寄存且相对应的四位二进制码已被锁在接收数据寄存器中时，片内状态寄存器中的延时控制标志位B3复位，同时状态寄存器中的接收数据寄存器满标志位B2置位，CPU可通过查询这些状态标志来了解解码的过程。如果选中的是中断方式，当延时控制标志位复位时，IRQ/CP端将变为低电平，向CPU发送中断请求，当CPU响应此中断，读出状态寄存器中的数据后，IRQ/CP端返回高电平状态。根据MT8888的以上特点，它可以检测出电话振铃音、忙音等信号音。新的系统功能，改进了的系统可以首先工作于第二方式，即电话线路信号音检测状态，然后根据振铃情况控制摘挂机，摘机后MT8888工作于第四方
39、式，即双音频解码状态，后面就和8870一样了。这样就能节省硬件电路的设计制作，还可以大大缩小本装置整体体积。利用3-8译码器的STA、STB和STC还可以进行级联扩展为24线译码器，若外接一个反向器还可以级联扩展成为32线译码器,从而实现对更多的外部受控设备进行有效控制的可能。使用LM567锁相环可以对电话信号音中的忙音进行识别，使实际使用更加方便，而且能够提高本装置的稳定性。第五章 系统测试A，B，C和D被用于键盘的扩展。数据有效（的DV=1）的引脚表示是一个有效的语音对被检测和解码在D1，D2中，D4和D8的输出引脚。的DV仍然很高直到一个有效的暂停发生。作为如图4所示，输入引脚9和第10
40、的DTMF接收器集成电路被连接到一个隔离变压器被用来隔离来自数字地线的电话地线。针10被接到数字的接地端，这是接入地面。环形终端的电话线连接到一个终端的隔离变压器和其他变压器的终端连接到一个中继器末端。另一终端的中继被连接到一个终端电容器，其中复合交流信号通过。第二终端的电容器被连接到终端提示的电话线上。继电器提供了控制连接的DTMF接收器电话线通过电脑。它也保护了双音多频接收器来自可能会损坏它的环信号。环信号，在范围40至130个Vrms及16至60赫兹。典型的美国标准值分别为90个Vrms和20Hz。针4被接到地面以使检测语音对成为可能。针2是hex/b28针和它被接到高电平以显示其输出是
41、十六进制。引脚3被绑在高，配置的输出要被推拉。管脚1，16，17及18输出引脚和14引脚，该数据有效时（DV）通过十六进制逆变器引脚被连接到I/O接口卡上。引脚7集成电路为接地。这是绑在数字地面，它是从I/O接口卡提供的。引脚15（clrdv ）也绑在数字地面以表明该数据有效（DV）时就会只被一个有效的暂停清除。从I / O接口卡被提供的引脚5是该IC电源供应器（5）。该IC的晶振连接在11及12条间。从而使引脚8连接至偏高就成为了可能。(2)在环及场外钩探测器的CCT：无论环及场外检测都应用于一个电路。图6显示电路连接。该电路利用一光隔离器表明响铃及场外摘机信号。输入阶段的光隔离器构成一个L
42、ED，输入引脚1和2分别连接到一个外部二极管，以防止来自反向直流电压的脉冲。引脚2连接到环终端的电话线。第一脚被连接到一个修复10K型，20k电位器调整的灵敏度。另一端为20K的部分连接到终端提示的电话线上。该正向电流为LED的是1到20mA。目前有效值被选为4毫安。来自交换机的共同电源电压为直流50V。然后：If=4mA，r=12.325k；因此2.325k成为20k电位为上述的操作电流。输出阶段的光隔离器构成了晶体管的集电极作为连接到1K的电阻上。另一端的电阻从I/O接口卡连接至+5V。输出引脚4（发射极）和5（集电极）连接地和I/O接口卡。第六章 结束语本课题是围绕单片机控制技术在生产和
43、生活中的应用而开展的，重点着重于“智能化”和“开放性”。在研究课题开始时，我对远程控制技术、单片机原理、语音提示和DTMF技术等方面的资料进行了系统的学习和研究。由于本系统的设计是在平时常用的实验设备仪器的基础上进行研究的，所以我对这些实验设备的硬件和软件环境比较熟悉，从而便于对本设计进行彻底的研究和剖析。因为在本系统中选用了一些结构简单但是性能可靠的硬件电路来实现部分功能，以及性价比很高的芯片，由于资料芯片多是英文资料，使我在设计中的难度加大。经过有计划的对相关知识的学习、强化，以及系统总体方案的制定，硬件电路图的绘制，完成了本系统的硬件电路设计和部分软件程序的编写。本系统设计的中央处理部分
44、采用单片机AT89S52，语音提示芯片是ISD2590，TDMF双音频解码芯片是MT8870等芯片，还采用了其他可靠元器件，如光控三极管、D触发器、74SL04反相器、二极管等。本设计能够满足在家庭或其他无人坚守岗位的实际应用，并且具有以下的优势：1、 采用硬件电路实现部分功能，从而是整个系统的性能更可靠。2、 使用灵活和操作方便。本系统既可作为嵌入部分，亦可作为独立部分使用。3、 可扩展性强，升级方便。4、 适应性强，不仅可以完成一定范围内的实时控制，而且经过改进可以完成长距离的控制应用。但在本课题的设计中，由于课题时间有限，以及本人知识和实际设计经验不足，本系统在硬件和软件方面有很多不足之
45、处，从而整个系统还有很多需要改进和完善的地方，下一步的工作需要对其进行深度优化和细节处理。我想应该从以下几个方面：1、 优化单片机的端口分配，使整个系统的运行更协调。2、 对软件进一步的完善和细化，使系统的功能更稳定、可靠。3、 完善系统的对外扩展端口，增强系统的可扩展性。4、 改善系统的硬件电路模块的设计方式和换用功能强大的芯片，从而提高系统的实际功能，满足更加复杂的工作条件的应用。致谢这次毕业设计既是对大学所学知识的总结和运用，更是一次创造性的实践活动。通过此次实践学到了不少东西，归纳起来，主要有以下六点：1、大学不仅要学好专业理论基础知识，更要学以致用。由于我在平时的实验活动中有意识的锻
46、炼和提高动手能力，已经掌握了一定的实践能力，沟通能力也不错。但是经过这次设计，接触了更多平时没有接触到的软件、元器件及相关的调试经验，发现自己仍然有很多的不足之处。我还体会到了所学专业理论知识的重要性，所谓的博观而约取，厚积而薄发正是这个道理，知识掌握得越多，设计得就更全面、更顺利、更得心应手。2、了解了进行一项科技设计所必不可少的阶段。毕业设计能够从理论设计和工程实践相结合、巩固基础知识与培养创新意识相结合、个人作用和集体协作相结合等方面培养学生的全面素质。经过这次系统的设计，熟悉了一项课题进行研究、设计和实验的详细过程及和导师寻求必要帮助的沟通能力。这些能力将会在以后的工作和学习中发挥不可估量的作用。3、学会了如何搜集、归纳、分析所需资料和利用工具书。平时课堂上所学习的知识大多比较教
