摘 要： 介紹一種新型的單片機(jī)電話電機(jī)測試儀的工作原理、實(shí)現(xiàn)電路、程序設(shè)計(jì)和功能。給出了串行數(shù)據(jù)流在單片機(jī)內(nèi)存中的存儲格式及快速處理方法。
關(guān)鍵詞： 單片機(jī)、串行數(shù)據(jù)A/D測試儀

隨著我國電訊業(yè)的迅速發(fā)展，電話單機(jī)需求量激增，為此研制了一種能快速、準(zhǔn)確測試電話單機(jī)主要性能并對其故障定位的測試儀器。測試儀的特點(diǎn)為：信號方式、接口形式符合有關(guān)用戶交換機(jī)的國家標(biāo)準(zhǔn)；操作方法上符合人們的操作習(xí)慣；功能較全、測試速度快、定位準(zhǔn)確。

單片機(jī)電話測試儀的主要功能為：
·環(huán)阻測量：測量用戶摘機(jī)狀態(tài)環(huán)路接通電阻Ron和掛機(jī)狀態(tài)的漏電流Ioff；
·脈沖撥號測量：包括測量脈沖串的個(gè)數(shù)、速率、斷續(xù)比、間隔等參數(shù)；
·雙音撥號測量：測量譯碼準(zhǔn)確性、持續(xù)時(shí)間、間隔等參數(shù)；
·5km仿真功能：模擬話機(jī)應(yīng)用的真實(shí)環(huán)境，測量話機(jī)功能是否正常；
·振鈴測試功能；
·內(nèi)部通話功能。

用戶電路向話機(jī)提供饋電，并在用戶摘機(jī)呼出后，將呼出信號送單片機(jī)。單片機(jī)控制信號音驅(qū)動(dòng)單元向用戶發(fā)送撥號音，同時(shí)監(jiān)視用戶是否撥號。收到撥號信號后，馬上關(guān)閉信號音驅(qū)動(dòng)單元，轉(zhuǎn)入信號掃描程序。
進(jìn)入信號掃描程序后，單片機(jī)首先確認(rèn)是脈沖撥號還是雙音撥號。如果是脈沖撥號，單片機(jī)執(zhí)行脈沖信號掃描程序，對脈沖串計(jì)數(shù)、測量其速率、斷續(xù)比、數(shù)字間隔等參數(shù)。如果是雙音多頻撥號，則單片機(jī)接收譯碼結(jié)果、持續(xù)時(shí)間、間隔等參數(shù)。測量完成后，顯示測量結(jié)果，并做出判決。在振鈴測試狀態(tài)下，單片機(jī)控制鈴流信號發(fā)生器向話機(jī)送出鈴流信號，檢測話機(jī)收鈴單元是否正常。通話是在兩部話機(jī)之間進(jìn)行。通過兩部話機(jī)之間的通話，確定話機(jī)的送話、受話的質(zhì)量。另外，單片機(jī)接收鍵盤命令，實(shí)現(xiàn)環(huán)阻測量、控制轉(zhuǎn)換及5km仿真線的接入等。

2 硬件電路設(shè)計(jì)及測量原理
硬件電路分話路電路和單片機(jī)測量與控制電路兩大部分。
2.1 話路電路
話路電路包括用戶電路、振鈴驅(qū)動(dòng)電路、信號音驅(qū)動(dòng)電路、交換網(wǎng)絡(luò)等。
用戶電路由三端穩(wěn)壓器、光電耦合器、與非門、電阻及二極管組成。三端穩(wěn)壓器接成恒流源組態(tài)，產(chǎn)生20mA恒定電流。光電耦合器實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。當(dāng)用戶摘機(jī)呼出后，直流環(huán)路閉合，有20mA電流流過，光電耦合器輸出低電平，經(jīng)與非門整形后送單片機(jī)輸入端口ST1。單片機(jī)對該輸入口循環(huán)檢測，得到脈沖串個(gè)數(shù)、速率、斷續(xù)比、間隔等數(shù)據(jù)信息。
根據(jù)用戶摘機(jī)時(shí)環(huán)路電平UA，測量環(huán)路電阻：Ron=，其中UD為二極管的壓降。
設(shè)用戶負(fù)載電阻為100kΩ時(shí)環(huán)路電位為Uoff′(該值預(yù)先存儲在單片機(jī)內(nèi)存中)，用戶掛機(jī)時(shí)環(huán)路電位為Uoff，若Uoff≥Uoff′，說明Ioff指標(biāo)合格；若Uoff＜Uoff′，說明Ioff指標(biāo)不合格。
單片機(jī)由P3.1輸出25Hz方波信號，控制晶體管的通斷，使其集電極輸出25Hz、幅度為90V的方波信號，經(jīng)π型低通濾波器濾除高次諧波分量后，得到25Hz正弦信號作為鈴流信號。
單片機(jī)由P1.0輸出450Hz信號，送三態(tài)門輸入端，通過P1.1、P2.2控制三態(tài)門的使能端，產(chǎn)生撥號音、忙音、回鈴音等信號。由交換網(wǎng)絡(luò)將信號送給選定的話機(jī)。
交換網(wǎng)絡(luò)由J1~J6繼電器構(gòu)成，在不同的測試要求下，各繼電器動(dòng)作情況如表1所示。其中，NC代表靜合觸點(diǎn)接通；NO代表動(dòng)合觸點(diǎn)接通。

2.2 單片機(jī)測量與控制電路
單片機(jī)測量與控制電路設(shè)計(jì)包括單片機(jī)及外圍接口電路、環(huán)路電平變換及數(shù)據(jù)采集、雙音多頻譯碼等單元。
單片機(jī)選用AT89C51，其內(nèi)部的4Kbyte E2PROM作為程序存儲器，選用6264作為外部數(shù)據(jù)寄存器，鍵盤顯示接口電路選用8279芯片。
用戶話機(jī)饋電電壓為48V，A/D轉(zhuǎn)換芯片選用MC14433，其模擬輸入電壓值為2V，需電平轉(zhuǎn)換，由高壓集成運(yùn)放完成電平轉(zhuǎn)換電路。另外，雙音多頻譯碼接收電路采用G8870芯片。

3.5 鍵盤顯示程序
單片機(jī)將顯示緩存區(qū)內(nèi)容轉(zhuǎn)換成顯示字模送入8279顯示RAM。同時(shí)讀取8279的狀態(tài)字，查詢是否有鍵按下。當(dāng)有鍵按下時(shí)，讀入鍵值、譯碼并轉(zhuǎn)到相應(yīng)的命令入口。