控程交换信令音信号源的设计.docx

1、控程交换信令音信号源的设计 题目： 程控交换信令音信号源的设计姓名：专业：通信工程班级学号：同组人 ：指导教师： 20 14 年 6月25日 专业 课程设计任务书20132014学年 第 2 学期第 16 周 19 周 题目程控交换信令音信号源的设计内容及要求（1）用单片机产生450Hz方波，经滤波产生正弦信号；（2）用单片机产生控制信号。进度安排 第16周：查阅资料，确定方案，完成原理图设计及仿真；第17周：领取元器件、仪器设备，制作、焊接电路；第18周：调试电路，完成系统的设计；第19周：检查设计结果、撰写课设报告。学生姓名：指导时间：第1619周指导地点：E楼603室任务下达2014年

2、6 月2 日任务下达2014年 6 月2 日考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师指导教师摘 要 在许多领域中，程控交换信令音信号源都得到了普遍应用，比如在控制交换机动作，在通信中保护用户信息有效可靠传输等等。可见程控交换信令音信号源的设计在现代社会中显得尤为重要。该设计采用单片机通过定时器中断产生频率为450Hz的方波信号，方波信号通过一个带通滤波器和一个低通滤波器得到一个同频率的正弦波信号，再经过模拟开关电路（单片机产生控制信号）得到一个信令音信号源。最终单片机通过定时器中断产生频率为450Hz的方波信号，方波信号通过带通滤波器的低通滤波器转换成同频率正弦波信号，再经过

3、模拟开关电路得到程控交换信令音信号源。关键字：程控交换、信令音、带通滤波器、低通滤波器目 录前 言 1第一章 系统组成及工作原理 21.1 系统组成 21.2 工作原理 22.1 电路方案设计 32.2 方案选择 4第三章 单元电路设计、参数计算和器件选择 53.1 方波产生器 53.2 带通滤波器 63.3 模拟开关电路 73.4 控制信号产生电路 83.5 音频输出电路 8第四章 软件设计 104.1 程序流程图 104.2 程序代码 11第五章 仿真和调试 145.1 Proteus仿真电路的组成 145.2 调试 15第六章 结论 17参考文献 18前 言自动电话交换由“机电”方式向“

4、程控”方式演变，是20世纪电话通信的又一次重大变革。程控电话交换机就是电子计算机控制的电话交换机。它是利用电子计算机技术，用预先编好的程序来控制电话的接续工作。从技术结构上划分为程控空分用户交换机和程控数字用户交换机。前者是对模拟信号进行交换，属于模拟交换范畴。后者交换的是PCM数字语音信号，是数字交换机的一种类型。在网络中传输着各种信号，其中一部分是我们需要的（例如打电话的语音，上网的数据包等等），而另外一部分是我们不需要的（只能说不是直接需要）它用来专门控制电路的，这一类型的信号我们就称之为信令，信令的传输需要一个信令网。信令是在电信网的两个实体之间，传输专门为建立和控制接续的信息。信令音

5、分为拨号音、回铃音、忙音和振铃信号。目前国内外本课题相关设计有主要以下几个方法：（1）、采用软件设计的方法，即用定时器中断产生一个450Hz的方波信号，通过一个滤波器得到正弦波信号，再通过模拟开关电路驱动蜂鸣器得到程控信令音信号源；（2）、用555芯片产生一个频率为450Hz的方波信号，通过一个带通滤波器得到正弦波信号，再通过模拟开关电路驱动蜂鸣器得到程控信令音信号源。（3）、直接用单片机产生一个频率为450Hz的正弦波信号，通过模拟开关电路驱动蜂鸣器得到程控信令音信号源。第一章 系统组成及工作原理1.1 系统组成本次课程设计题目程控交换信令音信号源主要由五个模块组成，方波产生器，滤波器，模拟

6、开关电路，控制信号产生电路，蜂鸣器产生信令音信号源。系统的模块组成如图1.1所示。图1.1 系统模块组成1.2工作原理450Hz方波信号由单片机定时器中断产生。方波信号经过带通滤波器和低通滤波器转换成同频率的正弦波信号，与此同时，单片机产生控制信号控制模拟开关电路工作，最终驱动蜂鸣器产生信令音信号源。单片机控制信号是由单片机学习板上的独立按键来完成的，模拟开关电路可以采用芯片4066来实现。 第二章 电路方案设计及方案选择2.1 电路方案设计方案一：采用单片机定时器中断产生450Hz方波信号，再通过带通滤波器滤波和低通滤波器变成同频率的正弦波信号，再通过单片机产生控制信号控制4066芯片的通断

7、来驱动蜂鸣器产生三种不同的信令音信号源。单片机产生控制信号是由单片机学习板自带的独立按键来实现的，当按下三个不同的按键时分别产生三种不同的信令音信号源。模拟开关电路是由4066芯片来实现的，当4066芯片的控制引脚接上高电平时，信号通过。当接上低电平时，信号则不能通过。设计总原理图如图2.1所示。图2.1 方案一方案二：采用单片机定时器中断产生450Hz方波信号。经过一个五阶的低通滤波器得到同频率的正弦波信号。再通过单片机产生控制信号控制4066芯片的通断来驱动蜂鸣器产生三种不同的信令音信号源。单片机产生控制信号是由单片机学习板自带的独立按键来实现的，当按下三个不同的按键时分别产生三种不同的信

8、令音信号源。模拟开关电路是由4066芯片来实现的，当4066芯片的控制引脚接上高电平时，信号通过。当接上低电平时，信号则不能通过。设计总原理图如图2.2所示。图2.2 方案二2.2 方案选择 方案一和方案二的设计原理基本相同，都采用了单片机定时器中断产生方波信号和单片机产生模拟开关电路控制信号，所不同的是方案一方波信号转换成正弦波信号主要是由带通滤波器完成的，而方案二主要采用低通滤波器。经仿真以及成本比较，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。综合分析，在保证设计尽可能的准确，本次设计采用方案一。第三章 单元电路设计、参数计算和器件选择3.1 方波产生器 450Hz的

9、方波信号可以由单片机定时器中断产生。单片机最小系统由单片机、时钟电路和复位电路组成。原理图如图3.1所示。图3.1 单片机最小系统原理图时钟电路：在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器。晶振的取值范围一般为024MHz，此处我们选用12 MHz。外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率的作用。原理图如图3.2所示。图3.2 时钟电路复位电路：上电复位电路中，利用电容充电来实现复位。在电源接通瞬间，RST引脚上的电位是高电平，电源接通后对电容进行快速充电，随着充电的进行，RST引

10、脚的电位也会逐渐下降为低电平。只要保证RST引脚上高电平出现的时间大于两个机器周期，便可以实现正常复位。原理图如图3.3所示。图3.3 复位电路3.2 带通滤波器 带通滤波器是由低通滤波器和高通滤波器构成的。带通滤波器电路图如图3.4所示。图3.4 带通滤波器 公式一3.3 模拟开关电路模拟开关电路是由4066芯片来完成的。控制信号是由单片机提供的。当控制信号为高电平时，信号通过，当控制信号为低电平时，信号截止。电路原理如图3.5所示。图3.5 模拟开关电路3.4 控制信号产生电路 控制信号是通过单片机学习板的独立按键来实现的。当按下不同的按键时，蜂鸣器会发出不同的信令音。原理图如3.6所示。

11、图3.6 控制信号产生电路3.5 音频输出电路音频输出电路（如图3.4）由蜂鸣器和三极管构成，三极管起开关作用，其基极的高电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极低电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。音频输出电路图如图3.7所示。图3.7 音频输出电路第4章 软件设计4.1 程序流程图否是 是 否图4.1 程序流程图4.2程序代码#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit out_rectangle=P10;sbit key1=P20;sbit key2=P21;sbit key3=P22;sbit con

12、trol=P13;uint num,i;void intial(void) control=0; num=0; TMOD=0x01; /设置定时器0为工作方式1 TH0=(65536-1111)/256; /装初值1.111ms一次中断 TL0=(65536-1111)%256; EA=1; /开总中断 ET0=1; /开定时器0中断 TR0=1; /启动定时器0void delayms(uint k) /延时函数 uint k1,k2; for(k1=k;k10;k1-) for(k2=110;k20;k2-);void keyscan() /按键扫描函数 if(key1=0) /按键1 4

13、50Hz的信号的拨号音 delayms(10); if(key1=0) control=0; if(key2=0) /按键2 4s通，1s断的5s断续的450Hz信号的回铃音 delayms(10); if(key2=0) for(i=0;i4;i+) control=0; delayms(4000); control=1; delayms(1000); if(key3=0) /按键3 0.35秒送，0.35秒断的0.7秒断续的450Hz信号忙音 delayms(10); if(key3=0) for(i=0;i10;i+) control=0; /4066通 delayms(350); co

14、ntrol=1; delayms(350); /4066断 void main() intial(); while(1) keyscan(); void T0_time() interrupt 1 TH0=(65536-1111)/256; TL0=(65536-1111)%256; num+; if(num=1) num=0; out_rectangle=out_rectangle; 第五章 仿真和调试5.1 Proteus仿真电路的组成程控交换信令音信号源仿真电路图如图5.1所示，仿真结果图如图5.2所示。 图5.1 仿真电路当按下s1按键时，蜂鸣器一直在发出声音；当按下s2按键时，蜂鸣器

15、发出4s的声音和1s断的声音；当按下s3按键时，蜂鸣器发生0.35ms通的声音，0.35ms断的声音。5.2 调试 电路的调试具体步骤大致可分为：通电观察、静态调试和动态调试。（1）通电观察：通电后不要马上测量电气指标，如高低电平，脉冲信号等，而要观察电路有无异常现象，例如有无冒烟，有无异味，手摸集成电路外壳是否发烫等，如果出现异常现象，应立即断开电源开关，待排除故障后再通电。（2）静态调试：通过和理论估算值比较，结合电路原理的分析，判断电路直流工作状态是否正常，及时发现电路中已损坏或处于临界工作状态的元器件。通过更换器件或调整电路参数，使电路直流工作状态符合设计要求。（3）动态调试：动态调试

16、是在静态调试的基础上进行的，在电路的输入端加入合适的信号，按信号的流向，顺序检测各测试点的输出信号，若发现不正常现象，应分析其原因，并排除故障，在进行调试，直到满足要求。图5.2 实物图前 言 1第一章 系统组成及工作原理 21.1 系统组成 21.2工作原理 22.1 电路方案设计 32.2 方案选择 4第三章 单元电路设计、参数计算和器件选择 53.1 方波产生器 53.2 带通滤波器 63.3 模拟开关电路 73.4 控制信号产生电路 83.5 音频输出电路 8第四章 软件设计 104.1 程序流程图 104.2程序代码 11第五章 仿真和调试 145.1 Proteus仿真电路的组成

17、145.2 调试 15第六章 结论 16参考文献 17第六章 结论在此次课程设计中，将课本理论知识与实际应用联系起来。按照书本上的知识和老师讲授的方法，首先和同学一起分析研究此次电路设计任务和要求，然后按照分析的结果进行实际连接操作，检测和校正，再进一步完善电路。在其中遇到一些不解和疑惑的地方，还有出现的一些未知问题，都认真分析讨论，然后对讨论出的结果进行实际检测校正，对一些疑难问题也认真向老师询问请教，和老师一起探讨解决。尽管本次设计结果很好地达到设计要求，最终电路能实现450Hz的方波信号转变为同频率的正弦波信号，也能通过单片机控制4066芯片使蜂鸣器发出三种不同的信令音。但是还存在很大的

18、不足。主要有以下几点：（1）电路设计的比较复杂，导致焊接时跳了好多线，而且制作的成本也比较高。（2）尽管是采用单片机定时器中断产生450Hz的方波信号，但是实际测量的方波频率为446Hz,与所给定的值还是有点差距。（3）本次设计还用到了延时函数，延时函数有点不精确，改进的方法是采用定时器中断。参考文献【1】钱培怡.电子电路实验及课程设计.西安电子科技大学出版社.1992【2】张先庭.单片机原理、接口与C51应用程序设计.国防工业出版社.2011【3】陈有卿.集成电路妙用巧用300例.人民邮电出版社.1999【4】谢自美.电子线路设计实验测试.华中科技大学出版社.2000【5】周常森.电子电路计

19、算机仿真技术.山东科学技出版社.2000目录第一章项目基本情况 3一、项目情况说明 3二、可行性研究的依据 5第二章项目建设的必要性与可行性 8一、项目建设背景 8二、项目建设的必要性 9三、项目建设的可行性 14第三章市场供求分析及预测 17一、项目区生猪养殖和养殖粪污的利用现状 17二、禽畜粪污产量、沼气及沼肥产量调查与分析 18三、项目产品市场前景分析 20第四章项目承担单位的基本情况 21一、养殖场概况 21二、资产状况 21三、经营状况 21第五章项目地点选择分析 23一、选址原则 23二、项目选点 23三、项目区建设条件 24第六章 工艺技术方案分析 27一、污水处理模式的选择 2

20、7二、处理工艺的选择 29三、项目工艺流程 31四、主要技术参数 35五、主要设备选型 39第七章项目建设目标 40一、项目建设目标 40二、项目建设规模 40第八章项目建设内容 42一、建安工程 42二、仪器设备 46第九章投资估算和资金筹措 48一、投资估算的范围 48二、投资估算的依据 48三、投资估算 49四、资金使用计划 54五、资金筹措 54第十章建设期限和实施进度安排 55一、项目建设期限 55二、项目实施进度安排 55第十一章土地、规划和环保 57一、土地与规划 57二、环境保护 57三、安全防护 60第十二章项目组织管理与运行 63一、项目建设组织管理 63二、项目建成后运行管理 66三、项目运行费用 67第十三章效益分析与风险评价 69一、经济效益分析 69二、项目风险评价 72三、生态效益 75四、社会效益 76五、附表 77第十四章招标方案 78一、编制依据 78二、招标范围 78三、招标方式 78四、招标组织形式 79有关证明材料及附件 81