小型程控電路交換機(jī)的硬件設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
方便、快捷的公共交換電話網(wǎng)(PSTN)線路遍布世界各地，已經(jīng)成為生活中不可缺少的部份，它具有成本低，范圍廣，重復(fù)建設(shè)少等優(yōu)點(diǎn)。PSTN通信網(wǎng)基于電路交換方式，其核心設(shè)備――電路交換機(jī)如同是交換網(wǎng)的“立交橋”。交換技術(shù)從早期的人工交換、機(jī)電交換發(fā)展到電子交換，從模擬交換發(fā)展到數(shù)字交換，從布控發(fā)展到程控。如今先進(jìn)的電路交換機(jī)同時(shí)采用數(shù)字交換、空分交換、時(shí)隙交換和程序控制等技術(shù)，因此具有抗干擾能力強(qiáng)，交換容量大以及控制靈活等特點(diǎn)。
目前市場(chǎng)上類似高端產(chǎn)品，如日本NEC公司生產(chǎn)的NEAX一61系列、美國(guó)ATT公司生產(chǎn)的No．5ESS系列等。這類產(chǎn)品都擁有強(qiáng)勁的性能，超高的穩(wěn)定性和完善的支援系統(tǒng)，自然也就擁有天價(jià)。而在市場(chǎng)上大多數(shù)產(chǎn)品雖然稱為“程控交換機(jī)”，但據(jù)其表現(xiàn)，充其量只能算是一個(gè)電話線路分離器，無論是在參數(shù)指標(biāo)上還是在可靠性等方面，都沒有很好地達(dá)到國(guó)際電信協(xié)會(huì)建議的標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)部分的機(jī)型仍然運(yùn)用模擬電路搭建交換陣列，導(dǎo)致可靠性差。
該設(shè)計(jì)是將在程控交換里應(yīng)用廣泛的“電路交換”以實(shí)物的形式體現(xiàn)出來。這臺(tái)小型程控交換機(jī)模擬了程控交換網(wǎng)中的電路交換的全過程，既可以形象的作為教學(xué)的實(shí)物例子，也是一臺(tái)實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)小型電話交換機(jī)，其性能很好地達(dá)到國(guó)際電信協(xié)會(huì)建議的標(biāo)準(zhǔn)。稍加改進(jìn)后又可用于諸如視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)、智能家居管理系統(tǒng)、樓宇門禁管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸和小區(qū)安防管理系統(tǒng)等。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)是一個(gè)8口(含一個(gè)中繼接口)小型程控電話交換機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。用戶終端和中繼設(shè)備通過接口電路，經(jīng)由CPU模塊控制的交換網(wǎng)絡(luò)控制各個(gè)話路的接續(xù)和釋放。
1．1 系統(tǒng)模塊
按功能可分為MCU模塊、I／O擴(kuò)展模塊、“看門狗”模塊、雙音多頻(Double Tone MultiFrequency，DTMF)模塊、空分交換模塊、信號(hào)音模塊、電源模塊、用戶接口模塊、中繼模塊、振鈴模塊。
MCU模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心。上電后，由MCU模塊對(duì)周邊各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，初始化完成后，掃描用戶端口的狀態(tài)，并根據(jù)端口狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的指令。
I／O擴(kuò)展模塊是因?yàn)閱纹瑱C(jī)I／O口數(shù)量不夠，必須進(jìn)行I／O口的擴(kuò)展。采用一片8255A并行I／O擴(kuò)展芯片對(duì)外進(jìn)行擴(kuò)展，可將I／0口數(shù)量擴(kuò)充到原先的2倍。
“看門狗”模塊是一個(gè)定時(shí)復(fù)位芯片，當(dāng)系統(tǒng)程序出現(xiàn)“跑飛”或者由于外界干擾等一系列原因而出現(xiàn)異常時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)RESET(復(fù)位)信號(hào)，讓系統(tǒng)恢復(fù)正常，因此，“看門狗”模塊對(duì)于系統(tǒng)來說是非常重要的。DTMF模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)雙音多頻信號(hào)的接收、譯碼功能。當(dāng)DTMF模塊收到有效的DTMF信號(hào)時(shí)，以一個(gè)中斷的形式向MCU發(fā)出請(qǐng)求，MCU響應(yīng)采取相應(yīng)的收號(hào)操作?？辗纸粨Q模塊是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的話路切換、信號(hào)音的傳送。信號(hào)音模塊提供符合國(guó)際電信標(biāo)準(zhǔn)的撥號(hào)音、提示音以及忙音等提示音。信號(hào)音通過空分交換模塊與用戶接口相連。電源模塊提供程控交換機(jī)所需的一48 V和±5 V饋電。其中：±5 V提供給DTMF模塊、空分交換模塊、中繼模塊；+5 V提供給MCU模塊、I／O擴(kuò)展模塊、“看門狗”模塊、信號(hào)音模塊、用戶接口模塊；一48 V提供給用戶接口模塊、振鈴模塊；用戶接口模塊負(fù)責(zé)進(jìn)行2／4線轉(zhuǎn)換，將電話線上的TIP―RING信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以在空分交換矩陣中傳輸?shù)?線制信號(hào)?？紤]到防雷等安全性，還在用戶接口上進(jìn)行了防雷處理，可承受4 000 V的雷擊。
中繼模塊是一個(gè)用于與電信運(yùn)營(yíng)商大型程控交換機(jī)進(jìn)行級(jí)聯(lián)的接口，它要求具有模擬摘掛機(jī)、振鈴響應(yīng)、2變4線轉(zhuǎn)換的功能，模擬摘掛機(jī)是提供給電信運(yùn)營(yíng)商交換機(jī)的一個(gè)模擬信號(hào)，振鈴響應(yīng)是指響應(yīng)中繼接口上的振鈴信號(hào)。
振鈴模塊提供符合國(guó)際電信標(biāo)準(zhǔn)的90VAC 25 Hz的振鈴信號(hào)，該振鈴信號(hào)送至用戶接口模塊，即可實(shí)現(xiàn)振鈴提示。
1．2 功能實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)上電復(fù)位后，依次對(duì)各個(gè)用戶接口模塊、I／O擴(kuò)展模塊、空分交換模塊進(jìn)行初始化，設(shè)定這幾個(gè)模塊的工作方式，并賦初值。由MCU模塊(AT89C55單片機(jī))對(duì)各路話機(jī)的端口進(jìn)行掃描，每個(gè)用戶接口都有1個(gè)摘機(jī)標(biāo)志位，接至單片機(jī)的1個(gè)I／O口，讀取這幾個(gè)I／O口的值，即可判斷出對(duì)應(yīng)的話機(jī)摘、掛機(jī)狀態(tài)。識(shí)別用戶摘機(jī)后，程序控制將話機(jī)的輸出與DTMF模塊相連接，進(jìn)行雙音多頻信號(hào)的譯碼，每收到一個(gè)DTMF信號(hào)，DTMF模塊即可譯出相應(yīng)的BCD碼，同時(shí)給單片機(jī)送1個(gè)“己譯出”的信號(hào)，作為中斷信號(hào)使單片機(jī)轉(zhuǎn)至控制I／0擴(kuò)展模塊讀出譯出的BCD碼。振鈴的功能由振鈴模塊配合振鈴控制模塊來實(shí)現(xiàn)的。振鈴模塊僅產(chǎn)生一個(gè)幅度90 V，頻率25 Hz的高壓交流信號(hào)；振鈴控制模塊產(chǎn)生通l s斷4 s的脈沖信號(hào)，控制高壓交流信號(hào)的通斷比。信號(hào)音由3個(gè)獨(dú)立的555電路產(chǎn)生。信號(hào)頻率為450 Hz的撥號(hào)音信號(hào)；通1 s斷4 s的回鈴音信號(hào)；通O．5 s斷0．5 s的忙音信號(hào)。鏈路建立主要是由一個(gè)空分交換IC“MT8816”的芯片來實(shí)現(xiàn)，該芯片具有鏈路導(dǎo)通阻抗低和自我保持功能。對(duì)該Ic的控制端口寫控制字，對(duì)地址控制口寫交換地址值即可實(shí)現(xiàn)鏈路的交換。
用戶接口芯片MH88612C，配合少量的外部分立元件較好地實(shí)現(xiàn)了BORSC：HT七項(xiàng)功能中的5項(xiàng)，進(jìn)行2／4線轉(zhuǎn)換，摘掛機(jī)標(biāo)識(shí)等功能。
2 硬件主要部份設(shè)計(jì)
系統(tǒng)模塊較多．所需技術(shù)涉及模擬電子、數(shù)字電子、單片機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助制圖等多方面，因篇幅有限，僅介紹比較特殊的幾個(gè)主要功能模塊。
2．1 用戶接口模塊
用戶接口模塊主要采用的是加拿大Mitel公司的M卜t88612C接口芯片。芯片是2／4線厚膜混合用戶線接口電路。包含功能有：恒流饋電、饋送鈴流、摘機(jī)后自行截除鈴流、摘掛機(jī)的檢測(cè)及音頻或脈沖信號(hào)的識(shí)別、接口否有話機(jī)、語音信號(hào)的2／4線轉(zhuǎn)換以及外接振鈴繼電器驅(qū)動(dòng)輸出。芯片用戶電路的雙向傳輸衰耗均為一1 dB，供電電源+5 V，一5 V和一48 V，接口電路原理如圖2所示。
DIY機(jī)械鍵盤相關(guān)社區(qū):機(jī)械鍵盤DIY
交換機(jī)相關(guān)文章:交換機(jī)工作原理
評(píng)論