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

　　單片機電話測試儀的主要功能為：

　　·環(huán)阻測量：測量用戶摘機狀態(tài)環(huán)路接通電阻Ron和掛機狀態(tài)的漏電流Ioff；

　　·脈沖拔號測量：包括測量脈沖串的個數(shù)、速率、斷續(xù)比、間隔等參數(shù)；

　　·雙音拔號測量：測量譯碼準確性、持續(xù)時間、間隔等參數(shù)；

　　·5km仿真功能：模擬話機應用的真實環(huán)境，測量話機功能是否正常；

　　·振鈴測試功能；

　　·內(nèi)部通話功能。

　　1 硬件框圖及工作原理

　　硬件框圖如圖1所示。用戶電路向話機提供饋電，并在用戶摘機呼出后，將呼出信號送送片機。單片機控制信號音驅(qū)動單元向用戶發(fā)送拔號音，同時監(jiān)視用戶是否拔號。收到拔號信號后，馬上關閉信號音驅(qū)動單元，轉(zhuǎn)入信號掃描程序。

　　進入信號掃描程序后，單片機首先確認是脈沖拔號還是雙音拔號。如果是脈沖拔號，單片機執(zhí)行脈沖信號掃描程序，對脈沖串計數(shù)、測量其速率、斷續(xù)比、數(shù)字間隔等參數(shù)。如果是雙音多頻拔號，則單片機接收譯碼結(jié)果、持續(xù)時間、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，單片機控制鈴流信號發(fā)生器向話機送出鈴流信號，檢測話機收鈴單元是否正常。通話是在兩部話機之間進行。通過兩部話機之間的通話，確定話機的送話、受話的質(zhì)量。另外，單片機接收鍵盤命令，實現(xiàn)環(huán)阻測量、控制轉(zhuǎn)換及5km仿真線的接入等。

　　2 硬件電路設計及測量原理

　　硬件電路分話路電路的和單片機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)動電路、信號音驅(qū)動電路、交換網(wǎng)絡等。

　　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。光電耦合器實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。當用戶摘機呼出后，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輸入端口ST1。單片機對該輸入口循環(huán)檢測，得到脈沖串個數(shù)、速率、斷續(xù)比、間隔等數(shù)據(jù)信息。

　　根據(jù)用戶摘機時環(huán)路電平UA，測量環(huán)路電阻：Ron=（UA-UD）/I0，其中UD為二極管的壓降。

　　設用戶負載電阻為100kΩ時環(huán)路電位為Uoff'（該值預先存儲在單片機內(nèi)存中），用戶掛機時環(huán)路電位為Uoff，若Uoff≥Uoff'，說明Ioff指標合格；若Uoff<Uoff'，說明Ioff指標不合格。

　　單片機由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)絡將信號送給選定的話機。

　　交換網(wǎng)絡由J1～J6繼電器構(gòu)成，在不同的測試要求下，各繼電器動作情況如表1所示。其中，NC代表靜合觸點接通；NO代表動合觸點接能。

　　表1 繼電器在不同測試要求下的工作情況

　　繼電器編號

　　測試類型 J1 J2 J3 J4 J5 J6

　　環(huán)阻測量 摘機 NC NC NC NC NO NC

　　掛機 NC NC NC NC NO NC

　　撥號測量 脈沖 NC NC NC NO NC NC

　　雙音多頻 NC NC NC NO NC NC

　　振鈴測試 NO NO NC NC NC NC

　　內(nèi)部通話 NC NC NC NC NC NO

　　5km仿真 NC NC NO NO NC NC

　　2.2 單片機測量與控制電路

　　單片機測量與控制電路設計包括單片機及外圍接口電路、環(huán)路電平變換及數(shù)據(jù)采集要、雙音多頻譯碼等單元。

　　單片機選用AT89C51，其內(nèi)部的4Kbyte E 2PROM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。

　　用戶話機饋電電壓為48V，A/D轉(zhuǎn)換芯片選用MC1443，其模擬輸入電壓值為2V，需電平轉(zhuǎn)換，由高壓集成運放完成電平轉(zhuǎn)換電路。另外，雙音多頻譯碼接收電路采用G8870芯片。

　　3 系統(tǒng)軟件設計

　　軟件部分由話機狀態(tài)檢測程序、信號掃描程序、數(shù)據(jù)采集程序、鍵盤顯示程序等模塊組成。

　　3.1 話機狀態(tài)檢測程序

　　檢測話機的摘、掛機狀態(tài)，當檢測到用戶摘機時，用戶摘機標志置1，并送出撥號音，同時啟動中斷定時器T0.

　　3.2 信號掃描程序

　　定時器T0作為中斷定時器，每隔1ms產(chǎn)生中斷，單片機響應中斷，執(zhí)行信號掃描程序，流程圖如圖2所示。每次進入信號掃描程序，首先識別是脈沖還是雙音多頻撥號，收號計數(shù)器加1，然后判別脈沖的上跳沿和下跳沿，決定是否將收號計數(shù)器內(nèi)容送數(shù)據(jù)存儲區(qū)，供分析處理程序采用。如果連續(xù)10s內(nèi)沿有跳變沿出現(xiàn)，收號計數(shù)器清零。

　　3.3 數(shù)據(jù)采集程序

　　單片機采用了查詢方式對環(huán)路電平UA進行測量。首先判斷是環(huán)路電阻Ron測量還是漏電流Ioff測量。如果測量Ron，則計算出相應的電阻值并到小數(shù)點后2位，送顯示單元顯示。如果測量Ioff，則與存儲在單片機內(nèi)的標準值比較，做出判決并顯示。

　　3.4 分析處理程序

　　話機在摘機撥號狀態(tài)下，輸入口ST1端為斷續(xù)信號波形。設置斷寄存器和續(xù)寄存器分別存儲回路斷開時的計數(shù)值M1和回路接通時的計數(shù)值M2，每個寄存器占有2個字節(jié)。從斷到續(xù)，有下跳沿出現(xiàn)。脈沖間隔和位間隔可用續(xù)存儲器值M2的大小表征。首先根據(jù)撥號標志確定存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)是脈沖撥號計算值還是雙音撥號計數(shù)值，如果是脈沖撥號計數(shù)值，則首先找出位間隔，然后計算兩位間隔之間M1的個數(shù)，即為所撥的數(shù)字號；計算兩人盯鄰的繼續(xù)存儲器中計數(shù)和，取倒數(shù)即為速率；繼續(xù)比為M1/M2。如果是雙音多頻撥呈，M1為間隔值，M2為持續(xù)時間，譯碼結(jié)果從譯碼存儲單元讀出。其流程圖如圖3所示。

　　單片機將顯示緩存區(qū)內(nèi)容轉(zhuǎn)換成顯示字模送入8279顯示RAM。同時讀取8279的狀態(tài)了，查詢是否有鍵按下。當有鍵按下時，讀入鍵值、譯碼并轉(zhuǎn)到相應的命令入口。

　　單片機電話單機測試儀，利用單片機實現(xiàn)智能化電話單片機測試，用軟件產(chǎn)生各種信號波形，簡化了硬件電路。經(jīng)實際使用，該測試儀具有測試速度快、故障定位準確等優(yōu)點，在電話機、傳真機的維修方面，取得了較好的效果。