簡單用戶電路話路測試電路的設(shè)計

王寶霆

摘 要:本文針對交換機(jī)工作特點,設(shè)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(huán)音頻譯碼器LM567。文中著重介紹了各個芯片的應(yīng)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(jī)用戶電路的檢測。

關(guān)鍵詞:用戶電路AT89S51LM567MC145503

中圖分類號:TN97 文獻(xiàn)標(biāo)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(chǎn)的一種帶4K字節(jié)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(qiáng)、可靠性高、開發(fā)較容易等特點。

在本設(shè)計中,采用AT89S51芯片來實現(xiàn)電路中的測試和控制功能。89S51與89C51相比在工藝上進(jìn)行了改進(jìn),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(shè)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(fù)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(jī)內(nèi)部,它是一個反相放大器的輸入端。這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器,當(dāng)采用外接晶體振蕩器時,此引腳應(yīng)接地。

XTAL2(18腳):接外部晶體的另一端,在單片機(jī)內(nèi)部接至內(nèi)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(nèi)部時鐘發(fā)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(nèi)外程序存儲器選擇控制端。當(dāng)保持低電平時,只訪問外部程序存儲器。

2 集成鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567

集成鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的56系列集成鎖相環(huán)路中的一種,它設(shè)計精巧,電路簡潔,良好的噪聲抑制能力和中心頻率穩(wěn)定性,在各種譯碼電路中得到了廣泛的應(yīng)用。

LM567的工作原理及引腳連接(圖1)

工作原理:當(dāng)音頻譯碼器LM567工作時,由電壓控制振蕩器(VCO)驅(qū)動振蕩器確定譯碼器中心頻率,其鎖相環(huán)內(nèi)部電壓控制振蕩器產(chǎn)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(jìn)行比較,若連續(xù)輸入的信號頻率落在給定的通頻帶時,鎖相環(huán)即將這個信號鎖定,同時LM567的內(nèi)部晶體管受控導(dǎo)通,引腳8輸出端輸出低電平。 LM567的引腳5輸出內(nèi)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(nèi)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(dá)500KHz,靜態(tài)工作電流僅8mA,推薦使用8V。故設(shè)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(nèi)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(wǎng)絡(luò)和環(huán)路低通濾波網(wǎng)絡(luò),其中第2腳所接電容決定了鎖相環(huán)路的捕捉帶寬,電容數(shù)值越大,環(huán)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(shù)字化或還原的設(shè)備。它最初用于促進(jìn)電話網(wǎng)中語音的交換和傳輸。MC145503是Motorola公司生產(chǎn)的PCM單路編譯碼濾波器。它采用CMOS技術(shù),有可靠的低功耗性能,適合于復(fù)雜的超大規(guī)模集成電路設(shè)計,是用在數(shù)字程控交換機(jī)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(yīng)用中,VLS接數(shù)字地,與VAG一同接地。

VAG:模擬地輸入輸出。在雙電源系統(tǒng)中(±5,±6等)VAG可外接到系統(tǒng)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(fā)送數(shù)字時鐘輸入,RDC:接收數(shù)據(jù)時鐘輸入,它與TDC引腳相連,為傳輸與接收數(shù)據(jù)寄存器提供時鐘。

TDE:發(fā)送數(shù)據(jù)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(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)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(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入。與用戶電路的TDD引腳相連,作為檢驗發(fā)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(kuò)D3數(shù)據(jù)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(fā)送模擬輸入,+TX:正TX放大器輸入,-TX:負(fù)TX放大器輸入。這些引腳通過外接電阻來調(diào)節(jié)進(jìn)入放大器端口信號的輸入增益。其電阻阻值應(yīng)該在10K范圍內(nèi),這里設(shè)置+TX無效,它內(nèi)接到VAG。

在該±5V的雙電源供電系統(tǒng),其顯著電源供應(yīng)分布是:VDD=+5V,VSS=-5V,VLS=0V(關(guān)于TTL邏輯電平的數(shù)字地),VAG=0V作為系統(tǒng)模擬

4 系統(tǒng)設(shè)計

考慮到為了能夠在測試時比較容易地檢出是發(fā)送支路還是接收支路出現(xiàn)了故障,要分別對這兩條支路進(jìn)行測試。同時,為了簡化電路設(shè)計,合理利用所選芯片,在硬件設(shè)計中采用單片機(jī)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(fā)送和接收兩路的檢測。

系統(tǒng)原理框圖(圖2,3)

硬件電路設(shè)計

系統(tǒng)總體硬件電路設(shè)計如圖4所示:

控制和檢測功能的實現(xiàn)

對繼電器的控制和對電平信號的檢測功能是由單片機(jī)AT89S51來實現(xiàn)的。在設(shè)計中采用了89S51芯片的最小應(yīng)用系統(tǒng),即使用內(nèi)部時鐘方式和上電自動復(fù)位方式。開始測試發(fā)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(jù)此判斷發(fā)送支路是否工作正常。若發(fā)送支路工作正常(即檢測到低電平)則89S51向繼電器發(fā)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(xù)執(zhí)行檢測功能,以確認(rèn)接收支路是否正常工作。

單路編譯碼濾波器電路

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

音調(diào)譯碼鎖相環(huán)電路

測試電路在工作前,要先將LM567的中心頻率fT調(diào)到與音源的頻率f0相同,即使fT=f0。在電路工作中,當(dāng)接收(或發(fā)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(nèi),8腳內(nèi)部三極管截止,此時為集電極開路輸出;當(dāng)接收(或發(fā)送)支路正常工作,LM567的3腳輸入信號頻率f便進(jìn)入了捕捉范圍內(nèi),這時8腳內(nèi)部三集管導(dǎo)通,輸出變?yōu)榈碗娖健＜?

當(dāng)f≠fT時,V8=“1”(代表懸空輸出);

當(dāng)f=fT時,V8=“0”。

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

軟件流程圖(圖5)

5結(jié)語

綜上所述,該電路針對交換機(jī)用戶電路的工作特點和工作環(huán)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(jī)用戶電路的發(fā)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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