1、一、 設(shè)計(jì)目的1 在全面正確理解設(shè)計(jì)課題及其任務(wù)要求的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)課題進(jìn)行整體介紹；2 根據(jù)課題設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的論證和選擇；3 對(duì)課題設(shè)計(jì)所涉及的單片機(jī)、FPGA或DSP等硬件及其開發(fā)環(huán)境和工具，及匯編語言等軟件開發(fā)語言進(jìn)行有針對(duì)性的簡(jiǎn)介；4 具體的硬件設(shè)計(jì)電路介紹，給出原理圖，并對(duì)電路設(shè)計(jì)過程進(jìn)行詳細(xì)介紹，這是本設(shè)計(jì)報(bào)告的主要內(nèi)容；5 對(duì)軟件開發(fā)過程進(jìn)行詳細(xì)介紹，給出主要的源程序代碼，并進(jìn)行相應(yīng)的解釋說明，這是本設(shè)計(jì)報(bào)告的另一主要內(nèi)容；6 對(duì)整個(gè)課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)行總結(jié)。二、 設(shè)計(jì)原理及過程用戶線接口電路(Subscriber Line Interface Circuit, SLIC)

2、一般具有B(饋電),R(振鈴),S(監(jiān)視),C(編譯碼),H(混合),T(測(cè)試),O(過壓保護(hù))7大功能。傳統(tǒng)的用戶線接口電路都少不了鈴流發(fā)生器和繼電器,電路體積龐大,使用不便。自從愛立信公司推出用戶線接口電路芯片PBL38710/1后,情況大為改觀。這種芯片在振鈴電路的設(shè)計(jì)上做了重大改進(jìn),去掉了鈴流發(fā)生器等裝置,使用戶電路的體積大大減小,外圍電路也非常簡(jiǎn)單,不但減小PCB面積,降低了成本,而且使用也非常方便;即使在供電電壓低至-21V時(shí)也能正常工作。本文從應(yīng)用角度出發(fā),介紹PBL38710的原理及應(yīng)用。1、芯片簡(jiǎn)介圖1為PBL38710/1引腳排列,可以看出,PBL38710/1共有28個(gè)引

3、腳,采用PLCC封裝。下面分別列出各引腳功能。引腳1(BGND):電池地,須與AGND連接。引腳2(VBAT2):低電池供電端。引腳3(VBAT):高電池供電端。引腳4(VCC):+5V電源端。引腳5(HB):在待機(jī)狀態(tài)時(shí)提供高電池饋電,這時(shí)能夠提供高的開環(huán)電壓,(通過控制引腳進(jìn)行狀態(tài)切換)。引腳6(NC):空引腳(注:此引腳并未與芯片內(nèi)部相連,留做以后使用,切記必須懸空,以下同)。引腳7(VR):振鈴信號(hào)端,任意波形的低電壓振鈴信號(hào)在這里輸入。引腳8(RSG):內(nèi)部飽和防護(hù)電阻RSG由此接線端接到VEE。 圖1 PBL38710/1引腳引腳9(E1):與TTL兼容的使能輸入端,控制DET(引

4、腳11)的輸出。引腳10(VBAT):這個(gè)引腳通常在內(nèi)部與VBAT(-48V)相連。引腳11(DET):檢測(cè)器輸出端。與控制輸入端C1,C2及使能輸入端E1有關(guān),DET輸出低電平時(shí)為選擇的檢測(cè)器被觸發(fā),DET為內(nèi)部帶有上拉電阻(約15k8)的集電極開路輸出。引腳12(C2):與TTL兼容輸入端,用于控制SLIC的工作狀態(tài)。引腳13(C1):同引腳12。引腳14(RDC):與RSN(引腳16)之間接有2只串聯(lián)電阻,用來編程恒流饋電,電阻的接點(diǎn)需對(duì)交流隔離(對(duì)地接電容)。引腳15(AGND):模擬地,須與BGND連接。引腳16(RSN):輸入信號(hào)匯接點(diǎn)。恒流饋電、二線阻抗及接收增益的編程網(wǎng)絡(luò)均連接

5、到RSN端。引腳17(VBAT):在芯片內(nèi)部通常與3腳相連。引腳18(VEE):-5V電源端。引腳19(VTX):音頻輸出端。TIPX和RINGX間的交流電壓不同,由VTX輸出一個(gè)新的對(duì)地非平衡信號(hào)。VTX和RSN之間接有二線阻抗編程網(wǎng)絡(luò)。引腳20(HPT):交流直流隔離電容CHP的一端,CHP的另一端接引腳HPR(引腳21)。引腳21(HPR):交流直流隔離電容CHP的另一端,CHP的另一端接引腳HPT(引腳20)。引腳22(RD):摘機(jī)檢測(cè)編程電阻RD與濾波器電容CD并聯(lián)后由此引腳連接到VEE。引腳23(RDR):與振鈴檢測(cè)電阻相連。引腳24(VBAT):同引腳17。引腳25(NC):空引

6、腳。引腳26(TIPX)、引腳27(RINGX):這2個(gè)引腳經(jīng)過壓保護(hù)接到二線接口的TIP和RING端。引腳28(NC):空引腳2、PBL387101的特性 (1)除去了振鈴繼電器和傳統(tǒng)的鈴流發(fā)生器; (2)支持正弦波和梯形波振鈴; (3)支持高電壓振鈴信號(hào)(-85V電池供電); (4)片內(nèi)自動(dòng)電池饋電切換; (5)可編程電池饋電; (6)供電電壓可低至-21V,用于低功耗線路設(shè)計(jì); (7)低掛機(jī)功耗; (8)環(huán)路電流、振鈴和地鍵檢測(cè)功能; (9)可編程環(huán)路電流檢測(cè)器門限; (10)可編程振鈴檢測(cè)器門限; (11)與所有類型編程器濾波器的混合功能; (12)可編程線路終端阻抗; (13)掛機(jī)傳

7、輸。 (14)用戶環(huán)路電源故障時(shí)振鈴電路開路3、 結(jié)構(gòu)組成及工作原理通過圖2我們可以看出,PBL38710/1主要由二線接口(Two wire Interface),振鈴檢測(cè)(Ring Trip Detector),地鍵檢測(cè)(Ground Key Detector),線路饋電控制及縱向信號(hào)抑制(Line Feed Controllerand Longitudinal Signal Suppression),摘機(jī)檢測(cè)(Off hook Detector),話音信號(hào)傳輸(VF Signal Transmission),振鈴控制(Ringing Control),電池切換(Battery switc

8、h),輸入檢測(cè)控制(Input Decoderand Control)等幾部分組成。下面進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。 （1）電池饋電當(dāng)振鈴電壓VTR低于飽和防護(hù)電壓值VSGREF時(shí),用戶接口電路將在活動(dòng)狀態(tài)下表現(xiàn)為恒定的電流饋電形式,這個(gè)電流的取值與實(shí)際電池電壓值無關(guān)。當(dāng)振鈴電壓值超過VSGREF值時(shí),饋電電流將變?yōu)榻坪愣ǖ闹?這時(shí),用戶接口電路將自動(dòng)調(diào)整振鈴電壓VTR為最大安全電壓值。 圖2 結(jié)構(gòu)框圖當(dāng)用戶接口電路處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)(C1=1,C2=1),電池將處于持續(xù)饋電狀態(tài),同時(shí)電池從VBAT2饋電切換到VBAT饋電,以便使環(huán)路開路電壓盡可能達(dá)到最大值。當(dāng)用戶接口電路處于振鈴狀態(tài)時(shí),VBAT可使饋電電壓

9、盡可能達(dá)到一個(gè)最大值,同時(shí)斷開電池饋電編程連接。 （2）環(huán)路監(jiān)視功能環(huán)路電流、地鍵和振鈴檢測(cè)器的狀態(tài)都是基于同一個(gè)公共輸出端DET,并且這3個(gè)檢測(cè)器都是通過輸入控制來決定與公共輸出端DET的連接。環(huán)路電流檢測(cè)器環(huán)路電流檢測(cè)器用來檢測(cè)用戶的摘機(jī)狀態(tài),此時(shí)DET為邏輯低電平。環(huán)路電流的門限值ILTh可通過選擇環(huán)路電流編程電阻RD的阻值來確定。RD位于引腳RD與VEE之間。地鍵檢測(cè)器地鍵檢測(cè)器用來指示地鍵的狀態(tài),當(dāng)?shù)劓I壓下(激活)時(shí),DET輸出邏輯低電平。地鍵檢測(cè)器電路可以檢測(cè)TIPX和RINGX中的電流差。振鈴檢測(cè)器振鈴檢測(cè)器通過DET輸出邏輯低電平來確定是否振鈴變?yōu)檎獧C(jī)狀態(tài),此時(shí)線路阻抗發(fā)生改變

10、,因而可檢測(cè)到線路電流的變化。同樣環(huán)路電流的門限值ILTh可通過選擇電阻RDR的阻值來確定。RDR位于引腳RDR與VEE之間。 (3)控制輸入用戶接口電路PBL387101有4個(gè)兼容TTL的數(shù)字輸入端HB,E1,C2和C1。在SLIC內(nèi)部有一個(gè)譯碼器解釋輸入條件并設(shè)置命令操作狀態(tài),如表1所示工作狀態(tài)HBE1C2C1DET輸出電池饋電開路××00邏輯電平高元振鈴××01振鈴檢測(cè)VBAT有源×010地鍵檢測(cè)CBAT2有源×110環(huán)流檢測(cè)VBAT2待機(jī)0011地鍵檢測(cè)VBAT2待機(jī)0111環(huán)流檢測(cè)VBAT2待機(jī)1011地鍵檢測(cè)VBAT待機(jī)1

11、111環(huán)流檢測(cè)VBAT注：“×”表示無關(guān)開路狀態(tài)(C2=0,C1=0)在開路狀態(tài)TIPX和RINGX線路驅(qū)動(dòng)放大器以及其他的電路模塊均為省電模式,這是因?yàn)镾LIC對(duì)線路呈高阻抗。此時(shí)功耗最小,沒有檢測(cè)器處于激活狀態(tài)。振鈴狀態(tài)(C2=0,C1=1)當(dāng)選擇振鈴狀態(tài)時(shí),為得到高電壓振鈴信號(hào),電池饋電選用高電壓VBAT。SLIC將自動(dòng)切換到這個(gè)高電壓。在引腳VR低電壓振鈴信號(hào)被放大并轉(zhuǎn)換為平衡振鈴信號(hào)后送到用戶端。激活狀態(tài)(C2=1,C1=0)此時(shí)音頻信號(hào)正常傳輸,環(huán)路電流檢測(cè)器和地鍵檢測(cè)器均處于激活狀態(tài),E1控制檢測(cè)器的選擇輸出到DET端。待機(jī)狀態(tài)(C2=1,C1=1)這種狀態(tài)下禁止信號(hào)傳

12、輸,線路驅(qū)動(dòng)放大器處于斷開狀態(tài),環(huán)路饋電也處于持續(xù)階段。電池切換輸入信號(hào)HB控制饋電電池的選擇。 使能輸入(E1)與TTL兼容的輸入端E1控制激活狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)時(shí)DET端輸出的功能。在開路狀態(tài)和振鈴狀態(tài),基于輸入信號(hào)C2和C1的不同,由SLIC自動(dòng)完成檢測(cè)器與DET的連接。如表1所示。電池切換控制(HB)在待機(jī)狀態(tài)下,與TTL兼容的輸入端HB控制電池在引腳VBAT的VBAT和引腳VBAT2的VBAT2之間進(jìn)行切換,此時(shí)VBAT>VBAT2(注:由C2和C1確定的振鈴狀態(tài)后SLIC將自動(dòng)切換到VBAT)。 (4)過壓保護(hù)PBL387101在電話線上必須進(jìn)行過壓保護(hù),以防止閃電及交流電的接觸

13、和感應(yīng)造成的故障。 (5)加電順序必須保證引腳VBAT的基本電壓總是比其他任何腳上的電壓更負(fù),最優(yōu)的加電順序是:地、VBAT和其他電源、信號(hào)端。 (6)印刷電路板的設(shè)計(jì)在進(jìn)行PCB布線時(shí)特別要注意合理性,連接到引腳RSN的元件在布線時(shí)應(yīng)盡可能接近引腳RSN,這樣可以保證在引腳RSN沒有干擾;可采取環(huán)繞一圈地的方法。在PCB上應(yīng)將模擬地(AGND)與電池地(BGND)連接起來。使用中的注意事項(xiàng) （1）必須保證腳VBAT的電壓比其它任何腳上的電壓更負(fù)，最理想的加電順序是：地、VBAT、其它電源、信號(hào)端。為確保在腳VBAT上有更負(fù)的電壓，可在VEE和腳VBAT之間接保護(hù)二極管DBE。腳VBAT和VB

14、AT2的上電速率不能超過由5.1電阻和0.47F電容組成的RC網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)。 （2）在PCB布線時(shí)，連接到腳RSN的元件應(yīng)盡可能靠近RSN，以減少干擾；在PCB上應(yīng)將模擬地（AGND）與電池地（BGND）用一點(diǎn)連接起來。 （3）為防電話線上的過壓，對(duì)PBL38710/1進(jìn)行過壓保護(hù)是必要的。圖3中保護(hù)電路采用TISP61089過壓保護(hù)器及限流電壓RF1和RF2作為次級(jí)保護(hù)。4、 在用戶電路中的應(yīng)用PBL38710/1在用戶電路中的連接如圖3所示。用戶話機(jī)通過TIP,RING線與OVP相連,然后接至PBL38710/1的TIPX和RINGX引腳。OVP為過壓保護(hù)器,可防止電話線上的過壓(主要是

15、對(duì)地保護(hù)與抗雷電保護(hù)等)。PBL38710/1完成用戶摘掛機(jī)檢測(cè)、饋電、2/4線變換、振鈴等功能。圖4為語言發(fā)送支路,由PBL38710/1的VTX端輸出的話音信號(hào)送至運(yùn)放TL082放大輸出(VIT1)。圖5為在話音接收支路,接收的模擬信號(hào)(VIR1)經(jīng)運(yùn)放TL082放大輸入到PBL38710/1中。在這里,接收支路接收的信號(hào)有來自PCM單元的話音信號(hào)、撥號(hào)音信號(hào)、忙音信號(hào)、回鈴音信號(hào)等。這些不同的信號(hào)經(jīng)由CD4066模擬開關(guān)電路,由主處理器(這里未畫出)控制選擇其中的一個(gè)信號(hào)送入用戶接口電路PBL38710/1中,從而實(shí)現(xiàn)電話用戶的連接。額定電流應(yīng)大于或等于線路計(jì)算電流1。可選用C45M型斷

16、路器產(chǎn)品2,如C45AD2P(用于動(dòng)力線路控制和保護(hù),極數(shù)為兩極)和C45Mvigi2p(用于有漏電保護(hù)功能的漏電斷路器,極數(shù)為兩極)。(4)交流接觸器(圖1的1KM和4KM)的額定電流應(yīng)約為被控設(shè)備額定電流的1125倍?？蛇x用GMC系列交流接觸器。如GMC12220和GMC18220等。(5)液位控制器選用2位控制的YK1。3.4 使用中的注意事項(xiàng)（1）必須保證腳VBAT的電壓比其它任何腳上的電壓更負(fù)，最理想的加電順序是：地、VBAT、其它電源、信號(hào)端。為確保在腳VBAT上有更負(fù)的電壓，可在VEE和腳VBAT之間接保護(hù)二極管DBE。腳VBAT和VBAT2的上電速率不能超過由5.1電阻和0.4

17、7F電容組成的RC網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)。（2）在PCB布線時(shí)，連接到腳RSN的元件應(yīng)盡可能靠近RSN，以減少干擾；在PCB上應(yīng)將模擬地（AGND）與電池地（BGND）用一點(diǎn)連接起來。（3）為防電話線上的過壓，對(duì)PBL38710/1進(jìn)行過壓保護(hù)是必要的。圖3中保護(hù)電路采用TISP61089過壓保護(hù)器及限流電壓RF1和RF2作為次級(jí)保護(hù)。6、用戶線接口電路原理 為簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)起見，反映用戶狀態(tài)的信號(hào)一般都是直流信號(hào)，當(dāng)用戶摘機(jī)時(shí)，用戶環(huán)路閉合，在用戶線上有直流電流流過。主叫摘機(jī)表示呼叫信號(hào)，被叫摘機(jī)，則表示應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)用戶掛機(jī)時(shí)，用戶環(huán)路斷開，用戶線上的直流電流也斷開，因此交換機(jī)可以通過檢測(cè)用戶線上直流電

18、流的有無來區(qū)分用戶狀態(tài)。 TP14-TP24-TP34-TP44TP13-TP23-TP33-TP43TP12-TP22-TP32-TP42TP11-TP21-TP31-TP41 由于4個(gè)用戶線接口電路的測(cè)量點(diǎn)相同，即： TP14：振鈴控制信號(hào)輸入，高電平有效。即工作時(shí)為高電平，常態(tài)為低電平。 TP13：摘掛機(jī)狀態(tài)檢測(cè)測(cè)量點(diǎn)。掛機(jī)：TP13=低電平；摘機(jī)：TP13=高電平。 TP12：通信時(shí)有接收話音波形：摘機(jī)后撥號(hào)前有450 Hz撥號(hào)音信號(hào)；不通時(shí)則此點(diǎn)無波形。 TP11：通信時(shí)有發(fā)送話音波形；撥號(hào)時(shí)有瞬間DTMF波形；不通信時(shí)則此點(diǎn)無波形。 當(dāng)用戶聽到450 Hz撥號(hào)音信號(hào)時(shí)，用戶開始撥電話號(hào)碼，雙音多頻號(hào)碼檢測(cè)電路檢測(cè)到號(hào)碼時(shí)通知CPU進(jìn)行處理，CPU命令450 Hz撥號(hào)音發(fā)生器停止送撥號(hào)音，用