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1、吉林建筑大学吉林建筑大学电气与电子信息工程学院电气与电子信息工程学院现代交换技术现代交换技术课程设计报告课程设计报告设计题目：设计题目：基于单片机的简易程控交换的系统设计基于单片机的简易程控交换的系统设计 专业班级：专业班级： 电子信息工程电子信息工程 111 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 10210134 指导教师：指导教师： 杨佳杨佳 吴贺君吴贺君 设计时间：设计时间： 2014.12.222015.01.02 教师评语：成绩 评阅教师 日期 摘要本次课程设计介绍了一种基于 STC90C516RD+单片机控制的小型程控空分交换系统。利用空分交换芯片 MT8816、双音多频芯片MT8
2、870、STC90C516RD+单片机以及外围电路组成。本文详细介绍了 MT8816以及 MT8870 芯片的工作原理以及工作单元电路设计，整体方案设计和电路设计，使其性能更加的稳定。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三大部分组成。交换网络执行交换机的传送功能。从原理上看，最基本的交换网络是一个交叉接点矩阵，它提供任意输入与输出之间的可控的连接。控制器执行交换机的控制面功能因此需要多种接口，以实现相应的适配功能，根据要求本系统不详细介绍和应用接口电路。目录一、设计的作用、目的 1二、设计任务及要求 1三、设计内容 1四、设计原理 14.1 交换
3、原理简述14.2 双音多频信号的工作原理 3五、硬件系统框图 4六、硬件系统设计 56.1 设计思路 56.2 器件清单66.3 器件介绍 66.3.1 MT8816 芯片的介绍 66.3.2 MT8870 芯片的介绍 76.3.3 单片机 STC90C516RD+的介绍 86.4 单元电路 106.4.1 上电复位电路 106.4.2 上电指示灯电路 106.4.3 晶振电路 106.4.4 电源电路 116.4.5 数码显示电路 116.4.6 解码电路 126.4.7 交换网络电路 12七、系统软件设计 137.1 软件设计思路 137.2 程序流程图 14八、心得体会 15九、参考文献
4、 15附录一（电路原理图）16附录二（源程序）17- 1 -一、设计的作用、目的一、设计的作用、目的课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次课程设计一方面通过对交换网络的设计，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。二、设计任务及要求二、设计任务及要求1、掌握时分交换网络的原理及具体实现方法；2、掌握空分交换网络的原理及具体实现方法；3、掌握基于单片机的时空交换网络系统的设计；4、利用相关软件实现电路图的绘制。三、设计内容三、设计内容1、有上电指示灯；2、
5、能正确手动复位；3、交换器采用 T 型接线器；4、使用双音多频解调电路读取电话号码；5、电话号码在数码管中显示；6、其它扩展功能四、设计原理四、设计原理4.1 交换原理简述在程控交换机中交换网络由一个或多个交换单元构成。交换单元一般被封装成集成(交换网络芯片)，这样就可以根据需要组成大小不同的交换网络。交换单元有很多种，最典型的交换单元是开关阵列，它是用各种各样的开关所构成的，是最基本、最直接、也是最早使用的交换单元。 在交换单元内部，要建立任意入线和任意出线之间的连接，最简单最直接的想法就是使用开关。在每条入线和每条出线之间都各自接上一个开关，所有的开关就构成了交换单元内部的开关阵列。若交换
6、单元的每条入线能够与每条出线相连接，则被称为全连接交换单元；若交换单元的每条入线只能够与部分出线连接，则被称为部分连接交换单元或非全连接交换单元。若交换单元是由空间上分离的多个小的交换部件或开关部件按一定的规律连接构成，则称其为空分交换单元。开关阵列是一种空分交换单元。开关阵列中的开关通常有两状态:接通成断开。当开关接通时，该开关对应的入线和出线就被连起来；当开关断开时，入线和出线就不被连接。开关阵列拓补结构上可排成方型或矩形二维阵列，井分别被称为 N*N 方形开关阵列和- 2 -M*N 矩形开关阵列。如下图，图中表示了用 M*N 有向矩形开关阵列实现的M*N 有向交换单元及 M*N 无向矩形
7、阵列。其中，连接线代表入线和出线，交叉点(实心圆点)代表开关，则共有 M*N 个开关。图 4.1 M*N 无向矩形开关阵列 图 4.2 M*N 有向矩形开关阵列1、因为每条入线和每条出线的组合都对应着一个单独的开关，所以在任何时间，任何入线都可以连接任何出线。而且由于从任何给定的入线到出线的通道上只存在一个开关，所有开关控制简单，具有均匀的单位延迟时间。2、一个交叉点代表一个开关，因此通常用交叉点数目表示开关数目。因为对指定入线和出线数的交换单元，其开关数反映了实现的复杂程度和成本的高低，所以应尽量减少交叉点数目。减少交叉点数目是交换领域的重要研究课题。开关阵列的交叉点数取决于交换单元的入线和
8、出线数，是两者的乘积，当入线和出线数增加时，交叉点数目会迅速增加，因此开关阵列适合于构成较少的交换单元。3、当某条入线与其连接的所有出线间的一行开关部分成全部处于接通状态，开关阵列很容易地实现了同时发送功能。同样，若干条出线对应的一列开关部分或全部接通，若干条入线同时接至一条出线，也很容易产生出线冲突。所以，一列开关只能有一个处于接通状态。4、由于开关是开关阵列中的唯一部件，所以交换单元的性能依赖于所使用的开关。如果开关是可以双向转送信息的，则可构成无向交换单元(图 4.1)；如果开关只能单向转送信息，则可构成有向交换单元(图 4.2)。如果开关是用于传送数字信息的，则交换单元也用于交换数字信
9、息；如果开关是用于传送模拟信息的，则交换单元也用于交换摸拟信息；用光开关还构成光交换单元。5、开关阵列具有控制端和状态端。在最简单的情况下，每个开关都有一个控制端和一个状态端，分别是用于控制和表示开关的通断状态.因为开关的状态只有两种，所以，控制端的控制信号和状态端的状态描述信号均可用两种电平 0 或者 1 来表示，如果某个开关某时刻的控制信号为 1，则需要该开关接通；控制010 N-1010 M-1出线入线010 N-1010 M-1出线入线- 3 -信号为 0，则将该开关断开。4.2 双音多频信号的工作原理1、双音多频拨号和脉冲拨号在电话单机中，有两种拨号方式，即脉冲拨号和双音多频拨号。双
10、音多频，简写 DTMF（Dual Tone Multi Frequency） 。本文介绍的 DTMF 信号的接收电路是由 STC90C516RD+单片机控制大规模集成电路 MT8870 芯片以及外围电路所构成的。外围电路主要由标准晶振（3.58MHz）和有关的电子元件组成，电源电压为+5V。大规模集成电路 MT8870 芯片包括 DTMF 分组滤波器和 DTMF 译码器，其基本原理如图 4.3 所示。图 4.3 DTMF 接收器的的原理框图双音多频(DTMF)拨号方式中的双音多频是指用两个特定的单音频信号的来代表数字或者功能，两个单音频的频率不同，所代表的数字和功能也不同，在双音多频电话机中有
11、 16 个按健，其中有 10 个数字键 0-9，6 个功能键*，#， A，B，C，D，按照组合的原理，它有 8 种不同的单音颇信号，由于采用的频率有 8 种，故又称为多频，又因以 8 种频率中任意抽出 2 种进行组合，又称为8 中取 2 的编码方法.根据 CCITT 的建议，国际上采用697Hz，770Hz，852Hz，941Hz，1209Hz，1336Hz，1477Hz，1633Hz，把这 8种频率分成两个群，即高频群和低频群，从高频群和低频群中任意抽出一种频率进行组合，共有 16 种不间组合，代表 16 种不同数字功能(见表 4.1)。输入电路高阻带通 滤波器过 零检测器低阻带通 滤波器码
12、 变 换过 零检测器锁 存 与 缓 冲DTMF 信 号Q1Q2Q3Q4- 4 -表 4.1 音多频高频低频组合频率高频低频号码1029Hz1336Hz1447Hz1633Hz697 Hz123A770 Hz456B852 Hz789C941 Hz*0#D多频信号的组合标准是由国际电报电话咨询委员会向世界各国推荐的。它共有 8 个不同的频率，1000 赫兹以下的频率称为低频群，1000 赫兹以上的频率为高频群。每一个低频和一个高频代表电话机一个选号，8 个频率共有 16 种不同组合，分别代表 16 个信号。普通型的双音频电话机。双音频属带内信号，在线路越长时，其衰耗也越大，为了满足程控交换机接收
13、器对呼叫信号的要求和防止相邻线间的相互串扰，对双音频信号电平有比较严格的要求，目前世界各国根据本国的线路状况，作出了一些相应的规定。为了防止市话交换机接收器的误动作， 双音频信号还必须满足以下要求：（1）高、低频各 1 个且必须同时出现，才能被接收器检出为呼叫信号。（2）高、低频率的误差要小。我国的标准为正负百分之一点八，国外有的规定为正负百分之一点五，精度要求更高。由于交换机的窄带滤波器的通频带做得非常窄，如果选号信号频率误差过大，交换机就将其作为干扰信号处理。表 4.2 MT8870 译码表fL（Hz ）fH(Hz)NO.END04D03D02D0169712091HLLLH69713362HLLHL69714773HLLHH77012094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779HHLLH94113360HHLHL9411209*HHLHH9411477#HHHLL6971633AHHHLH- 5 -7701633BHHHHL8521633CHHHHH9411633DHLLLLLZZZZ方式是按一定断续和速率
