單片機簡易程控系統(tǒng)設(shè)計方案及對策

1、現(xiàn)代交換技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計題目：基于單片機的簡易程控系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級：電子信息工程101學(xué)生：邢運星學(xué)號：10210109指導(dǎo)教師：佳王超設(shè)計時間：2013.12.162013.12.27教師評語:摘要程序部分包括操作系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。前者用于任務(wù)調(diào)度、輸入輸出控制、障礙檢測和恢復(fù)處理、障礙診斷、命令執(zhí)行控制等；后者用于實施各種交換事件與狀態(tài)處理、硬件資源管理、用戶服務(wù)類別管理、話務(wù)量統(tǒng)計、服務(wù)觀察、軟件維護和自動測試,程控交換機是程序控制的，由時分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)進行物理上的電路交換的一種接續(xù)交換設(shè)備。該系統(tǒng)以AT89C51單片機和MT8870雙音多頻解碼集成電路為核心對“振鈴檢測、模擬摘掛機控

2、制、雙音頻解碼，語音提示”等電路作了詳細的說明。交換網(wǎng)絡(luò)的基本功能是根據(jù)用戶的呼叫要求，通過控制部分的接續(xù)命令，建立主叫與被叫用戶間的連接通路。在縱橫制交換機中它采用各種機電式接線器，在程控交換機中目前主要采用由電子開關(guān)陣列構(gòu)成的空分交換網(wǎng)絡(luò)，和由存儲器等電路構(gòu)成的時分接續(xù)網(wǎng)絡(luò)。用戶電路的作用是實現(xiàn)各種用戶線與交換之間的連接，通常又稱為用戶線接口電路。根據(jù)交換機制式和應(yīng)用環(huán)境的不同，用戶電路也有多種類型，對于程控數(shù)字交換機來說，目前主要有與模擬話機連接的模擬用戶線電路及與數(shù)字話機，數(shù)據(jù)終端（或終端適配器）連接的數(shù)字用戶線電路。關(guān)鍵詞：單片機AT89C51,雙音頻編解碼，振鈴檢測目錄 TOC o

3、 1-5 h z 摘要1一、設(shè)計的作用、目的4二、設(shè)計任務(wù)及要求4三、設(shè)計容4四、設(shè)計原理4五、硬件系統(tǒng)框圖5六、硬件系統(tǒng)設(shè)計7七、系統(tǒng)軟件設(shè)計12八、心得體會13九、參考文獻14附錄一（電路原理圖）15附錄二（源程序）16設(shè)計的作用、目的課程設(shè)計是理論學(xué)習(xí)的延伸，是掌握所學(xué)知識的一種重要手段，對于貫徹理論聯(lián)系實際、提高學(xué)習(xí)質(zhì)量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次課程設(shè)計一方面通過對交換網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，使我們加深對理論知識的理解，同時增強其邏輯思維能力，另一方面對課堂所學(xué)理論知識作一個總結(jié)和補充。設(shè)計任務(wù)及要求.掌握空分交換網(wǎng)絡(luò)的原理及具體實現(xiàn)方法；.掌握基于單片機的時空交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計；.利用相

4、關(guān)軟件實現(xiàn)電路圖的繪制。三、設(shè)計容.實現(xiàn)線路的空分交換；.可以實現(xiàn)雙音多頻撥號音的識別；.在數(shù)碼管中顯示；.其它擴展功能。四、設(shè)計原理程控交換機工作狀況簡介本系統(tǒng)是依據(jù)程控交換原理設(shè)計的微型空分交換系統(tǒng)。其基本工作原理：當(dāng)用戶1摘機呼叫用戶2時,交換機向主叫方發(fā)送撥號音,同時由單片機將主叫送LCD顯示器顯示,主叫方撥打相應(yīng)后,程序控制將話機的輸出與DTMF模塊相連接，進行雙音多頻信號的譯碼，每收到一個DTMF信號，DTMF模塊即可譯出相應(yīng)的BCD碼，同時給單片機送1個“己譯出”的信號，作為中斷信號使單片機中斷，AT89C51讀入數(shù)據(jù)同時顯示被叫，此時交換機切斷撥號音并檢測被叫方狀態(tài)，若被叫用戶

5、忙則交換機向主叫方發(fā)送忙音，否則，向被叫方送鈴流、向主叫方送回鈴音。當(dāng)被叫方摘機后，交換機切斷鈴流和回鈴音，接續(xù)話路，雙方開始通話并啟動通話計時。移位寄存外線來電信號音_WAT89C51掛機狀態(tài)圖1程控交換機結(jié)構(gòu)框圖程序設(shè)計思路是根據(jù)程控交換機工作過程而制定的,采用分時控制,充分利用CPU資源,實現(xiàn)程控交換機功能：(1)部分機間通話：撥打部分機需先按Flash鍵，聽到線撥號音后，再輸入分機18。如聽到忙音,說明線路在“忙”或被叫分機未掛機。當(dāng)任何一根外線被占用為部分機間通話時,為保證外線來電優(yōu)先接通。此時CPU將部通話分機調(diào)度到其它空線上或向占線分機發(fā)送“嘟?嘟?”提示音。(2)打出:打外線時

6、,摘機后聽到外線撥號音,直接撥號即可,也可按重撥鍵重撥。直撥外線時,先掛A線，后掛B線。若外線忙時，則直接掛線,CPU發(fā)送線撥號音。若無空線，則送忙音。(3)還有另外有以下幾種情況:主叫方不掛機,被叫方摘機主叫方和被叫方建立征詢通話時,外線聽回鈴音。當(dāng)主叫方或被叫方中有一方掛機后,另一方將與外線繼續(xù)通話。雙方均不掛機且有一方撥“#”號后,則三機共線構(gòu)成三方通話。三方通話時,只有當(dāng)二只分機全部掛機后才結(jié)束本次服務(wù)。主叫方不掛機,被叫方不摘機在被叫方響六聲鈴仍不摘機時,被叫方停止振鈴,主叫方重新接通外線。主叫方掛機,被叫方摘機在主叫方撥打被叫方后掛機,被叫方摘機后接入外線通話，長途加鎖設(shè)置程控交換

7、機上電時,全部分機處于長途加鎖狀態(tài)也可設(shè)置密碼,任一分機解鎖使用。4.2程控交換機程序流程根據(jù)程控交換機功能,整個程序分成初始化、摘機處理、按鍵處理、掛機處理、外線來電處理、振鈴處理和定時器處理七個模塊,初始化模塊主要是定義常數(shù)變量、變量單元、位標志、中斷設(shè)置、定時器設(shè)置/啟動分機工作初始狀態(tài)等。摘機處理模塊主要判別是外線來電摘機、線來電摘機還是要撥打外線或線。掛機處理模塊比較復(fù)雜,既有外線通話結(jié)束掛機,又有外線通話中止掛機,還有三方通話主叫機掛機或從叫機掛機,其它有中止撥打外線線掛機、1號分機功能設(shè)置完畢掛機等。外線來電處理模塊查詢外線有否來電,若來電,還要判別本外線是否被線占用。占用的話,

8、則要將該繩路調(diào)度到其它繩路去。無空繩路時,則要給占用本繩路的分機發(fā)送“嘟?嘟?”聲,提示用戶有外線來電。振鈴處理*II塊是在發(fā)生摘/掛機和撥號呼叫后，產(chǎn)生相應(yīng)的分機振鈴聲、線撥號音、回音鈴、忙音和證實音及振鈴時間到后處理等等。五、硬件系統(tǒng)框圖圖2硬件系統(tǒng)框圖信號音指的是交換機送往用戶的信號，如撥號音、忙音、回鈴音等。當(dāng)主叫摘機時，聽到撥號音才能撥號；主叫撥完，如果被叫閑則會聽到交換機送來的回鈴音，否則聽到忙音。信號音可有模擬信號音和數(shù)字信號音兩種，對于不同時間斷續(xù)的撥號音、忙音、和回鈴音，是使用同一450Hz的單頻信號，由硬件或軟件控制其通斷。程控交換是計算機按預(yù)先編制的程序控制接續(xù)的自動交換

9、機，全稱存儲程序控制交換機。程控交換機由硬件和軟件組成：硬件包括話路部分、控制部分和輸入輸出部分。軟件包括程序部分和數(shù)據(jù)部分。中繼線與交換網(wǎng)絡(luò)的接口，基本功能一般有：發(fā)送與接收表示中繼線狀的線路信號。轉(zhuǎn)發(fā)與接收代表被叫的記發(fā)器信號。供給通話電源和信號音。向控制設(shè)備提供所接收的線路信號。對于最簡單的情況，某一交換機的中繼器通過實線中繼線與另一交換機連接，若采用其它更為復(fù)雜的信號方式，則中繼器應(yīng)實現(xiàn)相應(yīng)的話音，信令的傳輸與控制功能。在交換機各部分之間或者交換機與用戶，交換機與交換機間，以保證交換機協(xié)調(diào)動作，完成用戶呼叫的處理，接續(xù)，控制與維護管理功能?？偟膩碚f，交換網(wǎng)絡(luò)的功能是實現(xiàn)話音的無阻塞交換

10、，即完成時隙交換，也就是完成任意PCM復(fù)用線上任意時隙之間的信息交換。在具體實現(xiàn)時應(yīng)具備以下兩種基本功能：在一條復(fù)用線上進行時隙交換功能，在復(fù)用線之間進行同一時隙的交換功能。這兩種基本功能分別由時間接線器和空間接線器實現(xiàn)。中心控制單元由一片單片機芯片控制著各模塊協(xié)調(diào)有序的完成呼叫的全過程。六、硬件系統(tǒng)設(shè)計6.1元件清單如下：表1:元器件清單元件名稱型號及數(shù)量單片機AT89C51一個空分交換芯片MT8870一個電阻R10k的電阻八個電容C30pF一個100pF兩個直流電源Vcc+5V一個晶振XTAL一個6.2器件介紹(1)單片機AT89C51圖3單片機示意圖VCC(Pin40)：電源輸入，接+5

11、V電源XTAL1(Pin19):片振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20):片振蕩電路的輸出ALE/PROG(Pin30)地址鎖存允許信號PSEN(Pin29):外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31):程序存儲器的外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從部程序存儲器讀指令。RST/VPP(Pin9):復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。POH(Pin39Pin32):8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口(Pin1Pin8):8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7P2口(Pin21Pin28):8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0P

12、2.7P3口(Pin10Pin17):8位準雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7(2)上電復(fù)位電路圖4上電復(fù)位電路顯示圖單片機在啟動運行時都需要復(fù)位，復(fù)位使CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的工作狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。在系統(tǒng)中，有時也會出現(xiàn)顯示不正常，也為了調(diào)試方便，需要設(shè)計一個復(fù)位電路，復(fù)位電路主要完成系統(tǒng)的上電復(fù)位和系統(tǒng)在運行時用戶的按鍵復(fù)位功能。在此系統(tǒng)中單片機的復(fù)位靠外部電路實現(xiàn)的，AT89C51單片機有一個復(fù)位引腳RST,高電平有效。只要RST保持高電平，單片機便保持復(fù)位狀態(tài)。此時，ALE/PSENP0、P1、P2、P3口都輸出高電平。RST變成低電平后，退出復(fù)位狀態(tài)，C

13、PU開始正常工RC復(fù)位電路，其電路為高電平作。需要注意的是，復(fù)位操作不影響片RAM的容。復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位信號。上圖為基本復(fù)位有效。s為手動復(fù)位開關(guān)，可以實現(xiàn)上述基本功能。(3)晶振電路X1C2CRYSTALC3II1nFR2010k1nFR2110k圖5晶振電路顯示圖單片機時鐘電路是用來配合外部晶體實現(xiàn)振蕩的電路，這樣可以為單片機提供運行時鐘，如果運行時鐘為0的話，單片機就不工作，當(dāng)然超出單片機的工作頻率的時鐘也會導(dǎo)致單片機不工作時鐘電路是微型計算機的心臟，它控制著計算機的二：作節(jié)奏。CPU就是通過復(fù)雜的時序電路完成不同的指令功能的。51單片

14、機的時鐘信號可以由兩種方式，一種是部方式，利用芯片部的振蕩電路，產(chǎn)生時鐘信號：另一種為外部方式，時鐘信號由外部引入。如果沒有時鐘電路來產(chǎn)生時鐘驅(qū)動單片機，單片機是無法工作的。(4)上電指示燈電路圖6上電指示燈電路顯示圖當(dāng)打開開關(guān)時，系統(tǒng)開始工作，上電指示燈亮起。(5)DTMF儂音多頻信號)模塊MT8870C2R4COM1B1C2B2C3B3C4B4C5B5C6B6C7B7C8B8C105+PWM5VOUT-PWM/RAMP+VSCLKOUTVCCCLKINAOUTGNDBOUTINTOUTILIMSHDN+INTISENSEA-INTISENSEB1=118-6-131rtd217181031

15、61712415714514416613311712R82158LR610k10k二C31nF4)圖7MT8870工作電路顯示圖選用了編、解碼的傳輸方式進行控制，編、解碼方式采用雙音多頻(DTMF)。DTMF編、解碼方式在撥號系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，其突出的優(yōu)點是抗干擾能力很強，電視監(jiān)控系統(tǒng)的具體控制要：在主控臺或分控臺處，將所有控制信號進行DTMF編碼，然后發(fā)送出去。DTMF是用2個特定的單音頻組合信號來代表數(shù)字信號以實現(xiàn)其功能的一種編碼技術(shù)。(6)八段數(shù)碼管工作電路I I I I I II圖8八段數(shù)碼管工作電路顯示圖LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要

16、的數(shù)位。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O埠多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58=40根I/O口來驅(qū)動，要知道一個89S51單片機可用的I/O口才32個呢。七、系統(tǒng)軟件設(shè)計圖9軟件系統(tǒng)框圖(1)系統(tǒng)初始化程序?qū)T89C51設(shè)置中斷及部數(shù)據(jù)存儲器單元清零，8155和8255進行端口功能設(shè)置。(2)主叫摘機檢測程序主叫方摘機后，顯示電路顯示主叫，撥號音控制信號置高電平，交換網(wǎng)絡(luò)向主叫方送撥號音，等待主叫方撥打。(3)撥號檢測與等待摘機程序檢測到撥號脈沖后，立刻切斷撥號音，AT89C51響應(yīng)中斷讀取對應(yīng)的二進制編碼。若被叫對應(yīng)的話機不存在或被叫方處于狀態(tài)，則忙音控制信號置高電

17、平，交換網(wǎng)絡(luò)向主叫方送忙音，催其掛機；若檢測正確則鈴流控制信號置、回鈴音控制信號置高電平，交換網(wǎng)絡(luò)向被叫方送鈴流信號，同時向主叫方送回鈴音。八、心得體會本次設(shè)計綜合利用了現(xiàn)代交換技術(shù)專業(yè)各方面的知識，設(shè)計用到了數(shù)字電字技術(shù)，模擬電子技術(shù)，單片機原路及接口技術(shù)等專業(yè)知識。涉及到的專業(yè)知識面廣，技術(shù)要求高，難度也較大，很好的運用了四年以來所學(xué)的專業(yè)知識。對未來的工作和繼續(xù)學(xué)習(xí)將會有很大的幫助。通過這次課程設(shè)計，我不僅加深了對現(xiàn)代交換技術(shù)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己。我覺得做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強。通過這次課程設(shè)

18、計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中，發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。在設(shè)計中遇到了很多專業(yè)知識問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時，在老師的身上我們學(xué)也到很多實用的知識，在次我們表示感！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感！九、參考文獻1金惠文現(xiàn)代交換原理電子工業(yè)2006年.2羅國慶軟交換的工程實現(xiàn)人民郵電2000年.3鑫劊IP交換網(wǎng)原理技術(shù)及實現(xiàn)人民郵電2

19、000年.4徑多協(xié)議標記交換技術(shù)人民郵電2000年.5尤克現(xiàn)代交換技術(shù)機械工業(yè)2000年.6羅國慶軟交換的工程實現(xiàn)人民郵電2004年.jz*附錄一（電路原理圖）VCCA.1nFR2110kR2010k19U118bXTAL1XTAL2P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3RSTP0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7PSENALEEA1-2三V-1三7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0

20、/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD21222324252627281234567N.INV2INV2VO2INV1FILTEROUTLSHVO1CLKRAGNDV-V+CLKINVOSADJFILTERIN141312111098AT89C51R5100i1161218131714715416317210+PWM-PWM/RAMPCLKOUTCLKINGNDINTOUT+INT-INT5VOUT-+VS，VCC-AOUT-BOUT-ILIMSHDN-ISENSEAISENSEE.113101214161115,C

21、31nFR610k123456781B2B3B4B5B6B7B8BCOM1C2C3C4C5C6C7C8C1018171615141312R81110k1234U2X1VS+X2WY1ZY2VS-AD633J8765附錄二（源程序）org0000hajmpstartorg000bhajmptimer0start:movsp,#6fhmov30h,#00hmov2ah,#00hmov2bh,#00hmov2ch,#00hmovtmod,#01hmovth0,#0echmovtl0,#78hmovie,#82hmovr4,#200setbtr0loop:p0.0,next2acalldelayp0.0,next2next1:jnbp0.0,next1mova,2chadda,#01hdaamov2ch,acjnea,#60,next2mov2ch,#00next2:p0.1,next4acalldelayp0.1,next4next3:jnbp0.1,next3mova,2bhadda,#01daamov2bh,acjn