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1、 单片机设计的电话 交换机语音处理系统 系 （部）：信息科学与技术系专 业 班：电子信息工程0602班姓 名：车俊杰学 号：20061186053指导教师：陈 青 2010年5月II单片机设计的电话交换机语音处理系统Design of Telephone Switch with Voice Processing System Based on Single-Chip Microcomputer摘 要随着经济的发展和人民生活水平的提高，电话通讯在生活及工作中发挥了重大作用，但普通的一个或多个话机并行接入一根外线的模式已经远远不能满足生活和工作上的需要，并带来许多不便；专用的交换机又太昂贵及功能太
2、过强大造成浪费。小型程控交换机便是为了填补这个空白而设计的.本文将主要从硬件构架和软件工作原理上讨论一个一拖三的小型程控交换机的设计。用户交换机是构成现代交换式通信网的重要设备,主要由用户线接口部分、交换网络和控制系统3大部分组成。控制系统依靠单片机存储器中的程序和数据，引导单片机对各种信令进行相应的处理，对交换网络和接口进行控制。实际中实现交换系统的方案有较大差别，缺乏统一模式,我考虑将单片机知识与程控交换的基本原理相结合来设计简易的交换系统。该系统采用开关矩阵芯片，DTMF解码芯片和用户接口电路,以单片机为核心来实现电话交换机的呼叫处理、应答、话路接续及复位拆线等基本功能。关键词: 单片机
3、 DTMF译码 交换网络 用户接口电路Abstract With the development of the economy and the peoples living standards, telephone communication plays a major role in both life and work. But the ordinary model of accesssing several phones to an outline parallelly could no longer meet the demands of the life and work, and
4、it also brings much inconvenience.A special switch is far too expensive and powerful which is a kind of wastage. PABX（Private Automatic Branch Exchange）is designed to fill this blank.This paper is mainly about the design of a switch of one-out to three-in based on hardware structure and software wor
5、king thoery. User-switch is an important constitution of modern communications network device.It mainly contains the subscriber line interface,switch network and control system. Control system depends on the procedures and data to control single-chip microcomputer to deal with various signals,switch
6、 network and interface. Practical designs of phone switch differ greatly without a unified model.So I consider to combine the knowledge of single-chip with the basic thoery of switch to design a simple switch system. The system uses single-chip microcomputer, network switching chip and user interfac
7、e circuit to realize the function such as dial-handling,answering ,line-connection and system reset. Key Words: Single-Chip Microcomputer DTMF Decoding Switching Network Subscriber Line Interface 目 录摘要IAbstractII绪论11 设计方案概述21.1 系统的基本组成21.2 各个模块实现方法21.3 系统工作过程22 硬件电路设计42.1 系统主要芯片42.1.1 单片机AT89C5242.1
8、.2 矩阵开关CD2210042.1.3 DTMF译码芯片MT887052.1.4 语音芯片ISD142072.2 系统硬件电路功能92.2.1 用户接口电路模块92.2.2 交换网络模块112.2.3 DTMF解码电路122.2.4 语音提示模块132.2.5中继线铃流检测与模拟摘挂机模块142.2.6 系统电源模块152.2.7 系统控制模块153 软件设计163.1 系统总程序相关子函数及各变量功能说明163.2 系统总程序工作过程概述163.3程序流程图及程序代码173.3.1主程序代码及流程图173.3.2 中继呼叫子程序183.3.3 内线用户呼叫子程序203.3.4 分机振铃子程
9、序203.3.5 交换网络清零子程序213.3.6 被叫应答摘机子程序224 硬件安装调试与软件调试234.1 元件焊接与硬件调试234.1.1 电源部分的调试234.1.2 振铃检测与模拟摘挂机部分的调试244.1.3 语音提示模块的调试254.1.4 DTMF解码部分的调试254.1.5 用户接口电路的调试254.1.6 交换网络模块的调试264.2 软件调试27结论28致谢29参考文献30附录1 系统原理图31附录2 PCB图32附录3 系统总程序33附录4 毕业设计实物图4143绪 论话音信息的交换仍然是当今社会信息交换的重要内容之一，方便、快捷的公共交换电话网(PSTN)线路遍布世界
10、各地，已经成为生活中不可缺少的部份，它具有成本低，范围广，重复建设少等优点。PSTN通信网基于电路交换方式，其核心设备电路交换机如同是交换网的“立交桥”。 交换技术从早期的人工交换、机电交换发展到电子交换，从模拟交换发展到数字交换，从布控发展到程控13。如今先进的电路交换机同时采用数字交换、空分交换、时隙交换和程序控制等技术，因此具有抗干扰能力强，交换容量大以及控制灵活等特点。 电话通信的最基本原理就是每个用户使用一部电话机，用导线将话机连接起来，通过声能与电能的转换，使两地的用户可以互相通话。现今使用的交换设备都是程控交换机。如果细分可以分为模拟程控交换机和数字程控交换机，本设计属于模拟程控
11、交换机,与数字程控交换机的主要区别是语音信号没有经过PCM编码。该设计是将在程控交换里应用广泛的“电路交换”以实物的形式展现出来。这台小型程控交换机模拟了程控交换网中的电路交换的全过程，既可以形象地作为教学的实物例子,也可以当做产品用于日常通话。该课题能够使我们掌握电话交换机工作的基本原理和设计方法，能够加深对电话交换机、局、各种电话信号音等概念的理解，并且能够将大学期间所学的各种相关知识运用到实际项目中，让我们对以前学过的理论知识有一个更直观的理解和认识。经过设计本课题，我们还可以复习提高51单片机硬软件的设计方法，同时也能掌握与设计相关的软件的使用方法，为以后做项目积累宝贵的实战经验。所以
12、，研究本课题对工作和学习都是有积极意义的。 1 设计方案概述1.1 系统的基本组成本系统的基本组成模块包括：用户接口电路模块、交换网络模块、语音提示模块、中继线铃流检测与模拟摘挂机模块、系统电源模块和系统控制模块。在控制系统的控制下，各个模块协调工作，共同完成通话过程中各种动作。其中，控制系统以单片机为核心，对摘机检测信号和DTMF译码信号，做出相应的处理，并对模拟摘挂机电路、交换网络电路和语音提示电路做相应的控制。用户接口电路模块主要完成振铃信号的控制和电话机工作电压的提供。交换网络用来实现各个话路的空分交换。语音提示模块用来提供通话过程中必要的提示信息。中继线铃流检测电路提供铃流信号供单片
13、机查询。电源模块为整个系统提供24V，10V直流电压和60V交流电压。1.2 各个模块实现方法控制系统采用单片机AT89C52，用户接口电路用模拟电路实现，包括产生摘机信号和提供振铃。交换网络采用开关矩阵芯片MT8804或CD22100，由于CD22100容易购买，所以最终采用CD22100矩阵开关芯片来实现交换网络。语音提示部分采用ISD1420语音芯片实现，语音总长度不超过20秒，对于存放电话提示音是足够的。中继线铃流检测与模拟摘挂机模块用模拟电路来实现。系统电源模块由变压器抽头输出的24V和10V交流电，经过整流桥得到直流电给系统供电。1.3 系统工作过程首先，系统查询外线铃流信号和内线
14、的摘机信号，如果外线有铃流信号过来，控制系统首先给模拟摘机电路提供高电平，实现模拟摘机，然后将外线与语音提示线连接上，提示外线用户拨打分机号码，同时系统处于接收分机号码的状态。系统根据接收到的号码向对应的内线用户发送铃流信号，并检测被叫用户的摘机信号，一旦被叫摘机，则将主叫与被叫的通话线路接通。双方挂机则断开连接，继续进入查询状态。若是内线呼叫，则首先实现模拟摘机，再将内线与外线接通，利用外线提供信号音，若内线拨打的第一个号码不是“*”，则表示用户需要外线服务，系统不再干预通话，只查询挂机信号，做挂机处理。如果用户拨打的第一个号码是“*”，则表示用户需要内线服务，系统断开外线，但保持模拟摘机状
15、态，屏蔽外线呼叫，同时系统接收被叫的用户号码，依次给被叫送振铃信号，检测呼叫应答信号，等待挂机信号，最后做挂机处理。在久呼不答、无法接通时，语音芯片会给出提示8。 2 硬件电路设计2.1 系统主要芯片2.1.1 单片机AT89C52AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系列及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机适用于许多较为复杂的控制应用场合。单片机89C52引脚图如图2-1所示1,3：功能特性概述： 图2-1 单片机89C52引脚图
