程控信令信號(hào)源

1、1 專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目： 程控交換信令音信號(hào)源的設(shè)計(jì) 姓名：專業(yè)：通信工程班級(jí)學(xué)號(hào)：同組人 ：指導(dǎo)教師： 20 14 年 6月25日 專業(yè) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20132014學(xué)年 第 2 學(xué)期第 16 周 19 周 題目程控交換信令音信號(hào)源的設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）用單片機(jī)產(chǎn)生450Hz方波，經(jīng)濾波產(chǎn)生正弦信號(hào)；（2）用單片機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)。450Hz正弦波產(chǎn)生電路模擬開關(guān)電路控制信號(hào)產(chǎn)生電路進(jìn)度安排 第16周：查閱資料，確定方案，完成原理圖設(shè)計(jì)及仿真；第17周：領(lǐng)取元器件、儀器設(shè)備，制作、焊接電路；第18周：調(diào)試電路，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第19周：檢查設(shè)計(jì)結(jié)果、撰寫課設(shè)報(bào)告。學(xué)生姓名：指導(dǎo)時(shí)間：第16

2、19周指導(dǎo)地點(diǎn)：E樓603室任務(wù)下達(dá)2014年 6 月2 日任務(wù)下達(dá)2014年 6 月2 日考核方式1.評(píng)閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 4.其它指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師摘 要 在許多領(lǐng)域中，程控交換信令音信號(hào)源都得到了普遍應(yīng)用，比如在控制交換機(jī)動(dòng)作，在通信中保護(hù)用戶信息有效可靠傳輸?shù)鹊取？梢姵炭亟粨Q信令音信號(hào)源的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代社會(huì)中顯得尤為重要。該設(shè)計(jì)采用單片機(jī)通過定時(shí)器中斷產(chǎn)生頻率為450Hz的方波信號(hào)，方波信號(hào)通過一個(gè)帶通濾波器和一個(gè)低通濾波器得到一個(gè)同頻率的正弦波信號(hào)，再經(jīng)過模擬開關(guān)電路（單片機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)）得到一個(gè)信令音信號(hào)源。最終單片機(jī)通過定時(shí)器中斷產(chǎn)生頻率為450Hz的方波信號(hào)，方波信號(hào)通過帶通

3、濾波器的低通濾波器轉(zhuǎn)換成同頻率正弦波信號(hào)，再經(jīng)過模擬開關(guān)電路得到程控交換信令音信號(hào)源。關(guān)鍵字：程控交換、信令音、帶通濾波器、低通濾波器 目 錄前 言1第一章 系統(tǒng)組成及工作原理21.1 系統(tǒng)組成21.2 工作原理22.1 電路方案設(shè)計(jì)32.2 方案選擇4第三章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇53.1 方波產(chǎn)生器53.2 帶通濾波器63.3 模擬開關(guān)電路73.4 控制信號(hào)產(chǎn)生電路83.5 音頻輸出電路8第四章 軟件設(shè)計(jì)104.1 程序流程圖104.2 程序代碼11第五章 仿真和調(diào)試145.1 Proteus仿真電路的組成145.2 調(diào)試15第六章 結(jié)論17參考文獻(xiàn)18前 言自動(dòng)電話交換由“機(jī)電

4、”方式向“程控”方式演變，是20世紀(jì)電話通信的又一次重大變革。程控電話交換機(jī)就是電子計(jì)算機(jī)控制的電話交換機(jī)。它是利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，用預(yù)先編好的程序來控制電話的接續(xù)工作。從技術(shù)結(jié)構(gòu)上劃分為程控空分用戶交換機(jī)和程控?cái)?shù)字用戶交換機(jī)。前者是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行交換，屬于模擬交換范疇。后者交換的是PCM數(shù)字語音信號(hào)，是數(shù)字交換機(jī)的一種類型。在網(wǎng)絡(luò)中傳輸著各種信號(hào)，其中一部分是我們需要的（例如打電話的語音，上網(wǎng)的數(shù)據(jù)包等等），而另外一部分是我們不需要的（只能說不是直接需要）它用來專門控制電路的，這一類型的信號(hào)我們就稱之為信令，信令的傳輸需要一個(gè)信令網(wǎng)。信令是在電信網(wǎng)的兩個(gè)實(shí)體之間，傳輸專門為建立和控制接續(xù)的信

5、息。信令音分為撥號(hào)音、回鈴音、忙音和振鈴信號(hào)。目前國內(nèi)外本課題相關(guān)設(shè)計(jì)有主要以下幾個(gè)方法：（1）、采用軟件設(shè)計(jì)的方法，即用定時(shí)器中斷產(chǎn)生一個(gè)450Hz的方波信號(hào)，通過一個(gè)濾波器得到正弦波信號(hào)，再通過模擬開關(guān)電路驅(qū)動(dòng)蜂鳴器得到程控信令音信號(hào)源；（2）、用555芯片產(chǎn)生一個(gè)頻率為450Hz的方波信號(hào)，通過一個(gè)帶通濾波器得到正弦波信號(hào)，再通過模擬開關(guān)電路驅(qū)動(dòng)蜂鳴器得到程控信令音信號(hào)源。（3）、直接用單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)頻率為450Hz的正弦波信號(hào)，通過模擬開關(guān)電路驅(qū)動(dòng)蜂鳴器得到程控信令音信號(hào)源。第一章 系統(tǒng)組成及工作原理1.1 系統(tǒng)組成本次課程設(shè)計(jì)題目程控交換信令音信號(hào)源主要由五個(gè)模塊組成，方波產(chǎn)生器，濾

6、波器，模擬開關(guān)電路，控制信號(hào)產(chǎn)生電路，蜂鳴器產(chǎn)生信令音信號(hào)源。系統(tǒng)的模塊組成如圖1.1所示。模擬開關(guān)電路方波經(jīng)濾波器變成正弦波方波產(chǎn)生器控制信號(hào)產(chǎn)生電路蜂鳴器產(chǎn)生信令音圖1.1 系統(tǒng)模塊組成1.2工作原理450Hz方波信號(hào)由單片機(jī)定時(shí)器中斷產(chǎn)生。方波信號(hào)經(jīng)過帶通濾波器和低通濾波器轉(zhuǎn)換成同頻率的正弦波信號(hào)，與此同時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)控制模擬開關(guān)電路工作，最終驅(qū)動(dòng)蜂鳴器產(chǎn)生信令音信號(hào)源。單片機(jī)控制信號(hào)是由單片機(jī)學(xué)習(xí)板上的獨(dú)立按鍵來完成的，模擬開關(guān)電路可以采用芯片4066來實(shí)現(xiàn)。 第二章 電路方案設(shè)計(jì)及方案選擇2.1 電路方案設(shè)計(jì)方案一：采用單片機(jī)定時(shí)器中斷產(chǎn)生450Hz方波信號(hào)，再通過帶通濾波器

7、濾波和低通濾波器變成同頻率的正弦波信號(hào)，再通過單片機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)控制4066芯片的通斷來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器產(chǎn)生三種不同的信令音信號(hào)源。單片機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)是由單片機(jī)學(xué)習(xí)板自帶的獨(dú)立按鍵來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)按下三個(gè)不同的按鍵時(shí)分別產(chǎn)生三種不同的信令音信號(hào)源。模擬開關(guān)電路是由4066芯片來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)4066芯片的控制引腳接上高電平時(shí)，信號(hào)通過。當(dāng)接上低電平時(shí)，信號(hào)則不能通過。設(shè)計(jì)總原理圖如圖2.1所示。圖2.1 方案一方案二：采用單片機(jī)定時(shí)器中斷產(chǎn)生450Hz方波信號(hào)。經(jīng)過一個(gè)五階的低通濾波器得到同頻率的正弦波信號(hào)。再通過單片機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)控制4066芯片的通斷來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器產(chǎn)生三種不同的信令音信號(hào)源。單片機(jī)產(chǎn)生控制

8、信號(hào)是由單片機(jī)學(xué)習(xí)板自帶的獨(dú)立按鍵來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)按下三個(gè)不同的按鍵時(shí)分別產(chǎn)生三種不同的信令音信號(hào)源。模擬開關(guān)電路是由4066芯片來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)4066芯片的控制引腳接上高電平時(shí)，信號(hào)通過。當(dāng)接上低電平時(shí)，信號(hào)則不能通過。設(shè)計(jì)總原理圖如圖2.2所示。圖2.2 方案二2.2 方案選擇 方案一和方案二的設(shè)計(jì)原理基本相同，都采用了單片機(jī)定時(shí)器中斷產(chǎn)生方波信號(hào)和單片機(jī)產(chǎn)生模擬開關(guān)電路控制信號(hào)，所不同的是方案一方波信號(hào)轉(zhuǎn)換成正弦波信號(hào)主要是由帶通濾波器完成的，而方案二主要采用低通濾波器。經(jīng)仿真以及成本比較，方案一的效果比方案二的效果要好，但是方案一的成本要比方案二要高。綜合分析，在保證設(shè)計(jì)盡可能的準(zhǔn)確，本次設(shè)

9、計(jì)采用方案一。第三章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇3.1 方波產(chǎn)生器 450Hz的方波信號(hào)可以由單片機(jī)定時(shí)器中斷產(chǎn)生。單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī)、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成。原理圖如圖3.1所示。圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖時(shí)鐘電路：在單片機(jī)XTAL1和XTAL2引腳上跨接上一個(gè)晶振和兩個(gè)穩(wěn)頻電容，可以與單片機(jī)片內(nèi)的電路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。晶振的取值范圍一般為024MHz，此處我們選用12 MHz。外接電容的作用是對(duì)振蕩器進(jìn)行頻率微調(diào)，使振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率一致，同時(shí)起到穩(wěn)定頻率的作用。原理圖如圖3.2所示。圖3.2 時(shí)鐘電路復(fù)位電路：上電復(fù)位電路中，利用電容充電來實(shí)現(xiàn)復(fù)位。在電源接通瞬

10、間，RST引腳上的電位是高電平，電源接通后對(duì)電容進(jìn)行快速充電，隨著充電的進(jìn)行，RST引腳的電位也會(huì)逐漸下降為低電平。只要保證RST引腳上高電平出現(xiàn)的時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期，便可以實(shí)現(xiàn)正常復(fù)位。原理圖如圖3.3所示。圖3.3 復(fù)位電路3.2 帶通濾波器 帶通濾波器是由低通濾波器和高通濾波器構(gòu)成的。帶通濾波器電路圖如圖3.4所示。圖3.4 帶通濾波器公式一3.3 模擬開關(guān)電路模擬開關(guān)電路是由4066芯片來完成的?？刂菩盘?hào)是由單片機(jī)提供的。當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，信號(hào)通過，當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，信號(hào)截止。電路原理如圖3.5所示。圖3.5 模擬開關(guān)電路3.4 控制信號(hào)產(chǎn)生電路 控制信號(hào)是通過單片機(jī)學(xué)習(xí)板的

11、獨(dú)立按鍵來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)按下不同的按鍵時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出不同的信令音。原理圖如3.6所示。圖3.6 控制信號(hào)產(chǎn)生電路3.5 音頻輸出電路音頻輸出電路（如圖3.4）由蜂鳴器和三極管構(gòu)成，三極管起開關(guān)作用，其基極的高電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極低電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。音頻輸出電路圖如圖3.7所示。圖3.7 音頻輸出電路第4章 軟件設(shè)計(jì)4.1 程序流程圖主程序入口初始化判斷K2按鍵是否按下判斷K1按鍵是否按下否是 是 否P13一直輸出低電平。P13輸出4s低電平,1s的高電平矩形波信號(hào)P13輸出低電平350ms,高電平350ms的方波信號(hào)結(jié)束圖4.1 程序流程圖4.2程序代碼#

12、include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit out_rectangle=P10;sbit key1=P20;sbit key2=P21;sbit key3=P22;sbit control=P13;uint num,i;void intial(void)control=0;num=0;TMOD=0x01;/設(shè)置定時(shí)器0為工作方式1TH0=(65536-1111)/256;/裝初值1.111ms一次中斷TL0=(65536-1111)%256;EA=1;/開總中斷ET0=1;/開定時(shí)器0中斷TR0=1;/啟動(dòng)定時(shí)

13、器0void delayms(uint k)/延時(shí)函數(shù)uint k1,k2;for(k1=k;k10;k1-)for(k2=110;k20;k2-);void keyscan()/按鍵掃描函數(shù)if(key1=0)/按鍵1 450Hz的信號(hào)的撥號(hào)音delayms(10);if(key1=0)control=0;if(key2=0) /按鍵2 4s通，1s斷的5s斷續(xù)的450Hz信號(hào)的回鈴音delayms(10);if(key2=0)for(i=0;i4;i+)control=0;delayms(4000);control=1;delayms(1000); if(key3=0) /按鍵3 0.35

14、秒送，0.35秒斷的0.7秒斷續(xù)的450Hz信號(hào)忙音delayms(10);if(key3=0)for(i=0;i10;i+)control=0; /4066通delayms(350);control=1;delayms(350); /4066斷 void main()intial();while(1)keyscan();void T0_time() interrupt 1TH0=(65536-1111)/256;TL0=(65536-1111)%256;num+;if(num=1)num=0;out_rectangle=out_rectangle;第五章 仿真和調(diào)試5.1 Proteus仿真

15、電路的組成程控交換信令音信號(hào)源仿真電路圖如圖5.1所示，仿真結(jié)果圖如圖5.2所示。 圖5.1 仿真電路當(dāng)按下s1按鍵時(shí)，蜂鳴器一直在發(fā)出聲音；當(dāng)按下s2按鍵時(shí)，蜂鳴器發(fā)出4s的聲音和1s斷的聲音；當(dāng)按下s3按鍵時(shí)，蜂鳴器發(fā)生0.35ms通的聲音，0.35ms斷的聲音。5.2 調(diào)試 電路的調(diào)試具體步驟大致可分為：通電觀察、靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。（1）通電觀察：通電后不要馬上測(cè)量電氣指標(biāo)，如高低電平，脈沖信號(hào)等，而要觀察電路有無異?，F(xiàn)象，例如有無冒煙，有無異味，手摸集成電路外殼是否發(fā)燙等，如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)立即斷開電源開關(guān)，待排除故障后再通電。（2）靜態(tài)調(diào)試：通過和理論估算值比較，結(jié)合電路原理的分

16、析，判斷電路直流工作狀態(tài)是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中已損壞或處于臨界工作狀態(tài)的元器件。通過更換器件或調(diào)整電路參數(shù)，使電路直流工作狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。（3）動(dòng)態(tài)調(diào)試：動(dòng)態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在電路的輸入端加入合適的信號(hào)，按信號(hào)的流向，順序檢測(cè)各測(cè)試點(diǎn)的輸出信號(hào)，若發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，應(yīng)分析其原因，并排除故障，在進(jìn)行調(diào)試，直到滿足要求。圖5.2 實(shí)物圖前 言1第一章 系統(tǒng)組成及工作原理21.1 系統(tǒng)組成21.2工作原理22.1 電路方案設(shè)計(jì)32.2 方案選擇4第三章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇53.1 方波產(chǎn)生器53.2 帶通濾波器63.3 模擬開關(guān)電路73.4 控制信號(hào)產(chǎn)生電路83.5

17、音頻輸出電路8第四章 軟件設(shè)計(jì)104.1 程序流程圖104.2程序代碼11第五章 仿真和調(diào)試145.1 Proteus仿真電路的組成145.2 調(diào)試15第六章 結(jié)論16參考文獻(xiàn)17第六章 結(jié)論在此次課程設(shè)計(jì)中，將課本理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來。按照書本上的知識(shí)和老師講授的方法，首先和同學(xué)一起分析研究此次電路設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，然后按照分析的結(jié)果進(jìn)行實(shí)際連接操作，檢測(cè)和校正，再進(jìn)一步完善電路。在其中遇到一些不解和疑惑的地方，還有出現(xiàn)的一些未知問題，都認(rèn)真分析討論，然后對(duì)討論出的結(jié)果進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)校正，對(duì)一些疑難問題也認(rèn)真向老師詢問請(qǐng)教，和老師一起探討解決。盡管本次設(shè)計(jì)結(jié)果很好地達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最終電路能實(shí)現(xiàn)450Hz的方波信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的正弦波信號(hào)，也能通過單片機(jī)控制4066芯片使蜂鳴器發(fā)出三種不同的信令音。但是還存在很大的不足。主要有以下幾點(diǎn)：（1）電路設(shè)計(jì)的比較復(fù)雜，導(dǎo)致焊接時(shí)跳了好多線，而且制作的成本也比較高。（