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电话单机测试仪的硬件框图及工作原理

 随着我国电讯业的迅速发展,电话单机需求量激增,为此研制了一种能快速、准确测试电话单机主要性能并对其故障定位的测试仪器。测试仪的特点为:信号方式、接口形式符合有关用户交换机的国家标准;操作方法上符合人们的操作习惯;功能较全、测试速度快、定位准确。
    单片机电话测试仪的主要功能为:
    环阻测量:测量用户摘机状态环路接通电阻Ron和挂机状态的漏电流Ioff;
    脉冲拨号测量:包括测量脉冲串的个数、速率、断续比、间隔等参数;
    双音拨号测量:测量译码准确性、持续时间、最小间隔等参数;
    5km仿真功能:模拟话机应用的真实环境,测量话机功能是否正常;
    振铃测试功能;
    内部通话功能。
    1 硬件框图及工作原理
    用户电路向话机提供馈电,并在用户摘机呼出后,将呼出信号送单片机。单片机控制信号音驱动单元向用户发送拨号音,同时监视用户是否拨号。收到拨号信号后,马上关闭信号音驱动单元,转入信号扫描程序。
    进入信号扫描程序后,单片机首先确认是脉冲拨号还是双音拨号。如果是脉冲拨号,单片机执行脉冲信号扫描程序,对脉冲串计数、测量其速率、断续比、数字间隔等参数。如果是双音多频拨号,则单片机接收译码结果、持续时间、最小间隔等参数。测量完成后,显示测量结果,并做出判决。在振铃测试状态下,单片机控制铃流信号发生器向话机送出铃流信号,检测话机收铃单元是否正常。通话是在两部话机之间进行。通过两部话机之间的通话,确定话机的送话、受话的质量。另外,单片机接收键盘命令,实现环阻测量、控制转换及5km仿真线的接入等。
    2 硬件电路设计及测量原理
    硬件电路分话路电路和单片机测量与控制电路两大部分。
    2.1 话路电路
    话路电路包括用户电路、振铃驱动电路、信号音驱动电路、交换网络等。
    用户电路由三端稳压器、光电耦合器、与非门、电阻及二极管组成。三端稳压器接成恒流源组态,pcb抄板产生20mA恒定电流。光电耦合器实现电平转换。当用户摘机呼出后,直流环路闭合,有20mA电流流过,光电耦合器输出低电平,经与非门整形后送单片机输入端口ST1。单片机对该输入口循环检测,得到脉冲串个数、速率、断续比、间隔等数据信息。
    根据用户摘机时环路电平UA,测量环路电阻:Ron=,其中UD为二极管的压降。
    设用户负载电阻为100kΩ时环路电位为Uoff′(该值预先存储在单片机内存中),用户挂机时环路电位为Uoff,若Uoff≥Uoff′,说明Ioff指标合格;若Uoff<Uoff′,说明Ioff指标不合格。
    单片机由P3.1输出25Hz方波信号,控制晶体管的通断,使其集电极输出25Hz、幅度为90V的方波信号,经π型低通滤波器滤除高次谐波分量后,得到25Hz正弦信号作为铃流信号。
    单片机由P1.0输出450Hz信号,送三态门输入端,通过P1.1、P2.2控制三态门的使能端,产生拨号音、忙音、回铃音等信号。由交换网络将信号送给选定的话机。
    交换网络由J1~J6继电器构成,在不同的测试要求下,各继电器动作情况如表1所示。其中,NC代表静合触点接通;NO代表动合触点接通。
    2.2 单片机测量与控制电路
    单片机测量与控制电路设计包括单片机及外围接口电路、环路电平变换及数据采集、双音多频译码等单元。
    单片机选用AT89C51,其内部的4Kbyte E2PROM作为程序存储器,选用6264作为外部数据寄存器,键盘显示接口电路选用8279芯片。
    用户话机馈电电压为48V,A/D转换芯片选用MC14433,其模拟输入电压最大值为2V,需电平转换,由高压集成运放完成电平转换电路。另外,双音多频译码接收电路采用G8870芯片。
    3 系统软件设计
    软件部分由话机状态检测程序、信号扫描程序、数据采集程序、键盘显示程序等模块组成。
    3.1 话机状态检测程序
    检测话机的摘、挂机状态,当检测到用户摘机时,用户摘机标志置1,并送出拨号音,同时启动中断定时器T0。
    3.2 信号扫描程序
    定时器T0作为中断定时器,每隔1ms产生一次中断,单片机响应中断,执行信号扫描程序,流程图如图2所示。
    每次进入信号扫描程序,首先识别是脉冲还是双音多频拨号,收号计数器加1,然后判别脉冲的上跳沿和下跳沿,电路板克隆决定是否将收号计数器内容送数据存储区,供分析处理程序采用。如果连续10s内没有跳变沿出现,收号计数器清零。
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