1、吉林建筑大學電氣與電子信息工程學院現代交換技術課程設計報告設計題目：基于單片機的簡易程控系統設計 專業班級： 學生姓名： 學 號： 102112 指導教師： 楊佳 吳賀君 設計時間： 2014.12.22 2015.01.02 教師評語：成績 評閱教師 日期 摘要程序部分包括操作系統程序和應用程序。前者用于任務調度、輸入輸出控制、障礙檢測和恢復處理、障礙診斷、命令執行控制等；后者用于實施各種電話交換事件與狀態處理、硬件資源管理、用戶服務類別管理、話務量統計、服務觀察、軟件維護和自動測試,程控交換機是程序控制的，由時分復用網絡進行物理上的電路交換的一種電話接續交換設備。該系統以AT89C51單片

2、機和MT8870雙音多頻解碼集成電路為核心對“振鈴檢測、模擬摘掛機控制、雙音頻解碼，語音提示”等電路作了詳細的說明。交換網絡的基本功能是根據用戶的呼叫要求，通過控制部分的接續命令，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陣列構成的空分交換網絡，和由存儲器等電路構成的時分接續網絡。用戶電路的作用是實現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。根據交換機制式和應用環境的不同，用戶電路也有多種類型，對于程控數字交換機來說，目前主要有與模擬話機連接的模擬用戶線電路及與數字話機，數據終端(或終端適配器)連接的數字用戶線電路。

3、關鍵詞：單片機AT89C51，雙音頻編解碼，振鈴檢測目錄摘要1一、設計的作用、目的3二、設計任務及要求3三、設計內容3四、設計原理3五、硬件系統框圖5六、硬件系統設計6七、系統軟件設計10八、心得體會11九、參考文獻12附錄一（電路原理圖）13附錄二（源程序）14一、 設計的作用、目的課程設計是理論學習的延伸，是掌握所學知識的一種重要手段，對于貫徹理論聯系實際、提高學習質量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次課程設計一方面通過對交換網絡的設計，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理論知識作一個總結和補充。二、 設計任務及要求1.掌握空分交換網絡的原理及具體實現方

4、法；2.掌握基于單片機的時空交換網絡系統的設計；3.利用相關軟件實現電路圖的繪制。三、設計內容1.實現電話線路的空分交換；2.可以實現雙音多頻撥號音的識別；3.電話號碼在數碼管中顯示；4.其它擴展功能。四、設計原理4.1程控交換機的基本原理 程控交換機是程序控制的，由時分復用網絡進行物理上的電路交換的一種電路接續交換設備。其結構有很多種，常見的有集中控制、分散控制或兩者結合。技術指標有很多，BHCA/呼損接通率，無故障間隔時間等。4.2程控交換機工作狀況簡介本系統是依據程控交換原理設計的微型空分交換系統。其基本工作原理：當用戶1摘機呼叫用戶2時，交換機向主叫方發送撥號音，同時由單片機將主叫號碼

5、送LCD顯示器顯示，主叫方撥打相應號碼后,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讀入數據同時顯示被叫號碼,此時交換機切斷撥號音并檢測被叫方狀態，若被叫用戶忙則交換機向主叫方發送忙音，否則，向被叫方送鈴流、向主叫方送回鈴音。當被叫方摘機后，交換機切斷鈴流和回鈴音，接續話路，雙方開始通話并啟動通話計時。移位寄存電源信號音外線來電AT89C51 振 鈴掛機狀態圖4.2.1 程控交換機結構框圖程序設計思路是根據程控交換機工作過程而制定的，采

6、用分時控制，充分利用CPU 資源，實現程控交換機功能：(1)內部分機間通話：撥打內部分機需先按Flash 鍵，聽到內線撥號音后,再輸入分機號碼18。如聽到忙音，說明線路在“忙”或被叫分機未掛機。當任何一根外線被占用為內部分機間通話時，為保證外線來電優先接通。此時CPU將內部通話分機調度到其它空線上或向占線分機發送“嘟嘟”提示音。(2)打出：打外線電話時，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，則直接掛內線，CPU發送內線撥號音；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

7、聽回鈴音。當主叫方或被叫方中有一方掛機后，另一方將與外線繼續通話；雙方均不掛機，且有一方撥“#”號后,則三機共線構成三方通話。三方通話時，只有當二只分機全部掛機后才結束本次服務。主叫方不掛機，被叫方不摘機在被叫方響六聲鈴內仍不摘機時，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，長途加鎖設置程控交換機上電時，全部分機處于長途加鎖狀態也可設置密碼，任一分機解鎖使用。4.3 程控交換機程序流程 根據程控交換機功能, 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

8、變量、變量單元、位標志、中斷設置、定時器設置/啟動分機工作初始狀態等。 摘機處理模塊主要判別是外線來電摘機、內線來電摘機還是要撥打外線或內線電話。掛機處理模塊比較復雜, 既有內外線通話結束掛機, 又有內外線通話中止掛機, 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內線掛機、1號分機功能設置完畢掛機等。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內線占用; 占用的話, 則要將該繩路調度到其它繩路去; 無空繩路時, 則要給占用本繩路的分機發送“嘟嘟”聲, 提示用戶有外線來電。振鈴處理模塊是在發生摘/掛機和撥號呼叫后, 產生相應的分機振鈴聲、內線撥號音、回音鈴、忙

9、音和證實音及振鈴時間到后處理等等。4.4 DTMF發送器的原理與構成（1）晶體振蕩器：外接晶體（通常采用3.58Hz）與片內電路構成振蕩器，經分頻產生參考信號。（2）鍵控可變時鐘產生電路：它是一種可空分頻比的分頻器，通常由N級移位寄存器與鍵控反饋邏輯單元組成。（3）正選撥產生電路：它由正弦波編碼器與D/A變換器構成，通常，可變速時鐘信號先經過5位移位寄存器，產生一種5位移位代碼，再由課編程邏輯陣列（PLA）將其轉換成二進制代碼，加到D/A變換器形成臺階型正弦波。顯然臺階的寬度等于時鐘頻率的倒數，這樣形成的正弦波信號頻率必然對應于時鐘的速率和按鍵號碼。（4）混合電路：將鍵盤所對應產生的行、列正弦

10、波信號（即低、高群FL、FH）相加、混合形成雙音信號輸出。 五、硬件系統框圖 交 換 網 絡單片機顯示電路 解碼 圖5.1 硬件系統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。當主叫摘機時，聽到撥號音才能撥號；主叫撥完號碼，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字信號音兩種，對于不同時間斷續的撥號音、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先編制的程序控制接續的自動電話交換機，全稱存儲程序控制電話交換機。程控電話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

11、程序部分和數據部分。中繼線與交換網絡的接口，基本功能一般有：發送與接收表示中繼線狀的線路信號。轉發與接收代表被叫號碼的記發器信號。供給通話電源和信號音。向控制設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，若采用其它更為復雜的信號方式，則中繼器應實現相應的話音，信令的傳輸與控制功能。在交換機內各部分之間或者交換機與用戶，交換機與交換機間，以保證交換機協調動作，完成用戶呼叫的處理，接續，控制與維護管理功能?？偟膩碚f，交換網絡的功能是實現話音的無阻塞交換，即完成時隙交換，也就是完成任意PCM復用線上任意時隙之間的信息交換。在具體實現時應具備以下兩種基本

12、功能：在一條復用線上進行時隙交換功能，在復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。中心控制單元由一片單片機芯片控制著各模塊協調有序的完成呼叫的全過程。六、硬件系統設計6.1元件清單如下： 表6.1.1：元器件清單元件名稱型號及數量單片機STC89C516一個空分交換芯片74HC595兩個電阻R10k的電阻兩個 300的十七個電容C47pF兩個 100pF三個直流電源VCC+5V一個晶振XTAL一個6.2器件介紹（1） 單片機STC89C516圖6.2.1單片機示意圖VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源XTAL1(Pin19)：片內振蕩電路的輸入端X

13、TAL2(Pin20)：片內振蕩電路的輸出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)：程序存儲器的內外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內部程序存儲器讀指令。RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現2個機器周期的高電平將使單片機復位。PO口（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P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8

14、位準雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7（2）復位電路圖6.2.2 上電復位電路顯示圖單片機在啟動運行時都需要復位，復位使CPU和系統中的其他部件都處于一個確定的工作狀態，并從這個狀態開始工作。在系統中，有時也會出現顯示不正常，也為了調試方便，需要設計一個復位電路，復位電路主要完成系統的上電復位和系統在運行時用戶的按鍵復位功能。在此系統中單片機的復位靠外部電路實現的，STC89C516單片機有一個復位引腳RST，高電平有效。只要RST保持高電平，單片機便保持復位狀態。此時，ALE/PSEN、P0、P1、P2、P3口都輸出高電平。RST變成低電平后，退出復位狀態，CPU開始正常工作。需要注意的

15、是，復位操作不影響片內RAM的內容。復位電路的基本功能是系統上電時提供復位信號直至系統電源穩定后撤銷復位信號。上圖為基本RC復位電路，其電路為高電平復位有效。S為手動復位開關，可以實現上述基本功能。（3） 晶振電路圖6.2.3 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，當然超出單片機的工作頻率的時鐘也會導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：作節奏。CPU就是通過復雜的時序電路完成不同的指令功能的。51單片機的時鐘信號可以由兩種方式，一種是內部方式，利用芯片內部的振蕩電路，產生時鐘信

16、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生時鐘驅動單片機，單片機是無法工作的。（4）上電指示燈電路圖6.2.4 上電指示燈電路顯示圖當打開開關時，系統開始工作，上電指示燈亮起。（5）DTMF(雙音多頻信號)模塊圖6.2.5 MT8870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、解碼方式在電話撥號系統中應用非常廣泛，其突出的優點是抗干擾能力很強，電視監控系統的具體控制要求是：在主控臺或分控臺處，將所有控制信號進行DTMF編碼，然后發送出去。DTMF是用2個特定的單音頻組合信號來代表數字信號以實現其功能的一種編碼技術。（

17、6） 八段數碼管工作電路 圖6.2.6 八段數碼管工作電路顯示圖LED數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數位。靜態驅動的優點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O埠多，如驅動5個數碼管靜態顯示則需要58=40根I/O口來驅動，要知道一個89S51單片機可用的I/O口才32個呢。七、系統軟件設計接收號器送撥號音等待收號A掛機撥號T0超時停撥號音送忙音停止撥號音復原收號器聽忙音號碼存儲空閑號碼收全空閑 圖7.1 軟件系統框圖(1)系統初始化程序對STC89C516設置中斷及內部數據存儲器單元清零，8155和8255進行端口功能設置。(2)主叫摘機檢測程序主

18、叫方摘機后，顯示電路顯示主叫號碼，撥號音控制信號置高電平，交換網絡向主叫方送撥號音，等待主叫方撥打電話號碼。(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，STC89C516響應中斷讀取電話號碼對應的二進制編碼。若被叫號碼對應的話機不存在或被叫方處于狀態，則忙音控制信號置高電平，交換網絡向主叫方送忙音，催其掛機；若號碼檢測正確則鈴流控制信號置、回鈴音控制信號置高電平，交換網絡向被叫方送鈴流信號，同時向主叫方送回鈴音。八、心得體會九、參考文獻1 金惠文現代交換原理電子工業出版社2006年.2 羅國慶軟交換的工程實現人民郵電出版社2000年.3 沈鑫剡IP交換網原理技術及實現人民郵電

19、出版社2000年.4 馮徑多協議標記交換技術人民郵電出版社2000年.5 尤克現代交換技術機械工業出版社2000年.6 羅國慶軟交換的工程實現人民郵電出版社2004年.附錄一（電路原理圖）附錄二（源程序）org 0000hajmp startorg 000bhajmp timer0start: mov sp,#6fhmov 30h,#00hmov 2ah,#00hmov 2bh,#00hmov 2ch,#00hmov tmod,#01hmov th0,#0echmov tl0,#78hmov ie,#82hmov r4,#200setb tr0loop: jb p0.0,next2acall

20、delayjb p0.0,next2next1: jnb p0.0,next1mov a,2chadd a,#01hda amov 2ch,acjne a,#60,next2mov 2ch,#00next2: jb p0.1,next4acall delayjb p0.1,next4next3: jnb p0.1,next3mov a,2bhadd a,#01da amov 2bh,acjne a,#60,next4mov 2bh,#00next4: jb p0.2,loopacall delayjb p0.2,loopnext5: jnb p0.2,next5mov a,2ahadd a,#01hda amov 2ah,acjne a,#24,loopmov 2ah,#00ajmp