摘? 要: 介紹一種新型的單片機電話電機測試儀的工作原理、實現電路、程序設計和功能。給出了串行數據流在單片機內存中的存儲格式及快速處理方法。

　　關鍵詞: 單片機? 串行數據? A/D? 測試儀

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

　　單片機電話測試儀的主要功能為:

　　·環(huán)阻測量:測量用戶摘機狀態(tài)環(huán)路接通電阻Ron和掛機狀態(tài)的漏電流I_off;

　　·脈沖撥號測量:包括測量脈沖串的個數、速率、斷續(xù)比、間隔等參數;

　　·雙音撥號測量:測量譯碼準確性、持續(xù)時間、最小間隔等參數;

　　·5km仿真功能:模擬話機應用的真實環(huán)境,測量話機功能是否正常;

　　·振鈴測試功能;

????·內部通話功能。

1 硬件框圖及工作原理

　　硬件框圖如圖1所示。用戶電路向話機提供饋電,并在用戶摘機呼出后,將呼出信號送單片機。單片機控制信號音驅動單元向用戶發(fā)送撥號音,同時監(jiān)視用戶是否撥號。收到撥號信號后,馬上關閉信號音驅動單元,轉入信號掃描程序。

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　　進入信號掃描程序后,單片機首先確認是脈沖撥號還是雙音撥號。如果是脈沖撥號,單片機執(zhí)行脈沖信號掃描程序,對脈沖串計數、測量其速率、斷續(xù)比、數字間隔等參數。如果是雙音多頻撥號,則單片機接收譯碼結果、持續(xù)時間、最小間隔等參數。測量完成后,顯示測量結果,并做出判決。在振鈴測試狀態(tài)下,單片機控制鈴流信號發(fā)生器向話機送出鈴流信號,檢測話機收鈴單元是否正常。通話是在兩部話機之間進行。通過兩部話機之間的通話,確定話機的送話、受話的質量。另外,單片機接收鍵盤命令,實現環(huán)阻測量、控制轉換及5km仿真線的接入等。

2 硬件電路設計及測量原理

　　硬件電路分話路電路和單片機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、振鈴驅動電路、信號音驅動電路、交換網絡等。

　　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),產生20mA恒定電流。光電耦合器實現電平轉換。當用戶摘機呼出后,直流環(huán)路閉合,有20mA電流流過,光電耦合器輸出低電平,經與非門整形后送單片機輸入端口ST1。單片機對該輸入口循環(huán)檢測,得到脈沖串個數、速率、斷續(xù)比、間隔等數據信息。

　　根據用戶摘機時環(huán)路電平UA,測量環(huán)路電阻:,其中UD為二極管的壓降。

　　設用戶負載電阻為100kΩ時環(huán)路電位為U_off′(該值預先存儲在單片機內存中),用戶掛機時環(huán)路電位為U_off,若U_off≥U_off′,說明I_off指標合格;若U_offoff′,說明I_off指標不合格。

　　單片機由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,產生撥號音、忙音、回鈴音等信號。由交換網絡將信號送給選定的話機。

　　交換網絡由J1～J6繼電器構成,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代表靜合觸點接通;NO代表動合觸點接通。

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2.2? 單片機測量與控制電路

??? 單片機測量與控制電路設計包括單片機及外圍接口電路、環(huán)路電平變換及數據采集、雙音多頻譯碼等單元。

單片機選用AT89C51,其內部的4KByte E2PROM作為程序存儲器,選用6264作為外部數據寄存器,鍵盤顯示接口電路選用8279芯片。

　　用戶話機饋電電壓為48V,A/D轉換芯片選用MC14433,其模擬輸入電壓最大值為2V,需電平轉換,由高壓集成運放完成電平轉換電路。另外,雙音多頻譯碼接收電路采用G8870芯片。

3 系統(tǒng)軟件設計

　　軟件部分由話機狀態(tài)檢測程序、信號掃描程序、數據采集程序、鍵盤顯示程序等模塊組成。

3.1 話機狀態(tài)檢測程序

　　檢測話機的摘、掛機狀態(tài),當檢測到用戶摘機時,用戶摘機標志置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產生一次中斷,單片機響應中斷,執(zhí)行信號掃描程序,流程圖如圖2所示。每次進入信號掃描程序,首先識別是脈沖還是雙音多頻撥號,收號計數器加1,然后判別脈沖的上跳沿和下跳沿,決定是否將收號計數器內容送數據存儲區(qū),供分析處理程序采用。如果連續(xù)10s內沒有跳變沿出現,收號計數器清零。

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3.3 數據采集程序

　　單片機采用了查詢方式對環(huán)路電平UA進行測量。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,則計算出相應的電阻值并精確到小數點后2位,送顯示單元顯示。如果測量Ioff,則與存

儲在單片機內的標準值比較,做出判決并顯示。

3.4 分析處理程序

　　話機在摘機撥號狀態(tài)下,輸入口ST1端為斷續(xù)信號波形。設置斷寄存器和續(xù)寄存器分別存儲回路斷開時的計數值M1和回路接通時的計數值M2,每個寄存器占用2個字節(jié)。從斷到續(xù),有下跳沿出現。脈沖間隔和位間隔可用續(xù)存儲器值M2的大小表征。首先根據撥號標志確定存儲區(qū)中的數據是脈沖撥號計算值還是雙音撥號計數值。如果是脈沖撥號計數值,則首先找出位間隔,然后計算兩位間隔之間M1的個數,即為所撥的數字號;計算兩個相鄰的斷續(xù)存儲器中的計數和,取倒數即為速率;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,譯碼結果從譯碼存儲單元讀出。其流程圖如圖3所示。

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3.5 鍵盤顯示程序

　　單片機將顯示緩存區(qū)內容轉換成顯示字模送入8279顯示RAM。同時讀取8279的狀態(tài)字,查詢是否有鍵按下。當有鍵按下時,讀入鍵值、譯碼并轉到相應的命令入口。

　　單片機電話單機測試儀,利用單片機實現智能化電話單機測試,用軟件產生各種信號波形,簡化了硬件電路。經實際使用,該測試儀具有測試速度快、故障定位準確等優(yōu)點,在電話機、傳真機的維修方面,取得了較好的效果。

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參考文獻

1 陳錫生.程控交換機原理.北京:人民郵電出版社

2 何立民.單片機應用系統(tǒng)設計.北京:北京航空航天大學出版社

3 電話機檢驗規(guī)程.中華人民共和國通信行業(yè)標準YD/T720-1998