毕业设计（论文）-程控交换系统实现.doc

摘要随着信息技术的发展，信息己成为现代社会重要的战略资源，面对信息时代的到来，人们在领略信息社会的乐趣的同时，也遇到了各式各样的挑战，网络于是演化成为信息传输的平台，而交换就是网络的核心。交换网络成为通信网络中必不可少的一部分，本课题是基于程控交换系统实现的设计，交换系统中的空分交换主要是MT8816通过结点的选择实现用户线路的连通和断开，从而实现用户之间话音信号的控制。交换系统需要通过空分网络控制忙音，拨号音，回铃音，振铃的传送，这些信号音要有逻辑的选择控制，根据不同用户的状态选择正确的铃音进行反馈。根据空分交换网络的传送需要完成空分交换话音信号接续设计和信号音控制电路的设计，在硬件电路的基础上，利用汇编完成软件的设计。关键字：程控交换；MT8816；信号音；控制The implementation of SPC switching systemABSTRACTWith the development of information technology, information had become the important strategic resources in modern society, facing the arrival of information age, people at enjoy the fun of the information society at the same time, also met all kinds of challenges, and then evolved into the information network transmission platform, and exchange was the core of the network.Switching network become an indispensable part of communication in the network, the design of this topic was based on SPC switching system, exchange system of the air separation exchanged mainly MT8816 through nodes choose to implement user circuit connected and disconnected, so as to realized the control of voice signals between users. Exchange system needed by air separation control network busy tone, dial tone, tone, ringing in the transmission, the signal would have the choice of logical control, depending on the state of the user to select the correct ring tone for feedback. According to air separation exchange network transfer needed to be done air separation exchange voice signal in the design and the design of signal control circuit, on the basis of the hardware circuit, using the assembly to complete the software design.Keywords：SPC；MT8816；signal；control目录 1引言11.1引言11.2课题背景及研究意义11.3课题的研究目标与内容21.4论文结构2 2程控交换系统实现的硬件组成32.1中央控制处理模块32.2MT881652.3外接扩口82557 3 空分交换的基本原理和设计83.1主要设计方案83.2交换网络83.2.1空分交换网络93.2.2 自动交换93.3信号音的控制12 4 软件设计164.1信号音控制的软件设计164.1.1与CPU连接部分164.1.2与外设接口部分164.1.3控制器174.2交换网络软件设计18 5结论21 参考文献22 致谢231引言1.1引言进入21世纪以来，随着通信网向下一代网络的演进和发展，交换技术发生了很大的变化，交换和网络的关系越来越密不可分。公用电话交换网是基于电路交换技术建立的最早的电信网络，是至今为止规模最大的电信网络。电话交换网经历了从机电式电话交换，到模拟程控交换再到数字程控交换：机电式电话交换依靠布线连接成具有一定控制功能的逻辑电路来控制接续，它是硬件控制；模拟程控交换是指控制部分采用存储程序控制方式，而话路部分传送和交换的是模拟的话音信号，它是由软件来控制交换机的动作；数字程控交换在话路部分交换的是经过脉冲编码调制变换后的数字化的话音信号，交换机中的交换矩阵要采用数字交换网络，它也是由软件来控制交换机的动作。程控交换的特点是控制系统依靠事先存储的程序和数据引导微处理器对各种信令进行适当处理，对交换网络和接口进行必要的控制。它除了能明显改善呼叫处理速度、质量和效率外，其最大优点是系统只需通过变动软件,就能改变交换系统的组成和功能，增添了许多方便用户的业务，提高了系统硬件结构模块化和标准化水平，十分便于系统的升级和更新。从根本上改变了以往这些工作几乎完全依靠人工的状况，显著的提高了网络运行管理和维护的自动化程度，加强了系统的灵活性，可操作性和可靠性。1.2课题背景及研究意义随着当今通信业务的快速增长，通信技术得到迅猛的发展，目前有多种通信方式并存，多种通信网络并存，其中，电话通信网是目前业务网中规模最大、用户最普遍、覆盖面最广的网络，电话通信以其传递信息快捷、准确、实时性强，以及使用方便等优点，成为现代社会中最重要、应用最广泛的通信方式之一，尤其是移动电话的出现和发展，使信息交流更加方便、快捷，一个地区科技和经济的发展水平，也可以在电话的普及率上得到反映，电话通信成为当前通信的主要手段和主要收入来源川。 社会需求的不断增加，用户数量的持续上升，导致对这方面相关的技术人才的需求也日益增多，而以电路交换技术为基础的程控交换技术，是现代电话交换的主要技术，因此，目前各高等院校电子通信类专业也纷纷开设有程控交换技术及原理的相关课程，该课程已成为这些专业学生的必修课程之一。课程的内容主要介绍交换机的软件、硬件结构、交换原理，本课题它可以帮助我建立起对交换系统的概念，深入了解并探索交换系统的基本原理和关键技术，更好地理解和掌握好课程内容。1.3课题的研究目标与内容 利用交换机识别并准备好有关设备，在交换系统、传输系统及信号系统的配合下实现两路模拟信号的交换，并根据用户的状态，进行信号音的控制，设计出控制忙音、回铃音、拨号音、振铃音的电路。 程控交换空分交换网络由两大部分组成，话路部分和控制部分，话路部分包括交换网络，用户电路出中继电路，入中继电路，收号器，音信号发生器以及信号设备等，控制部分则是一台电子计算机，它包括中央处理器，存储器和输入、输出设备。在掌握程控空分交换网络的原理的基础之上，本课题主要完成信号音的控制和话音交换部分。 课题的研究内容是程控交换系统的简单设计与实现，本课题包含硬件和软件两大部分。在硬件方面，需要空分交换话音电路的设计和信号音控制的电路；软件方面需要提供支撑硬件运行的控制程序，使各硬件组成部分在CPU的控制下协调地工作，实现各部分功能。1.4论文结构 论文结构安排如下: 第一章对课题背景及意义作简要论述，并对课题的研究目标和内容作简要介绍。 第二章介绍开发程控交换系统实现所涉及的硬件和基本原理。第三章根据需求规划本次课题所需要的各种模块，制定实现方案，通过对各个组成模块的详细阐述及对芯片和电路的分析，完成系统硬件电路设计:空分交换网络、信号音的控制。第四章对空分交换网络及信号音控制的软件进行分析设计，为硬件的运行提供可靠的支撑。2程控交换系统实现的硬件组成2.1中央控制处理模块的功能和构成CPU中央控制处理模块需要完成对系统电路的各种控制，如控制交换网络进行话路的接续和拆除，信号的检测，键盘输入信息的处理等功能。设计中选用51系列单片机80C51包含：（1）8位CPU，含布尔处理器；（2）时钟电路；（3）总线控制逻辑；（4）4K字节的程序存储器；（5）128字节的数据存储器（RAM，可在外扩64KB)；（6）特殊功能寄存器；（7）4个并行I/O口；（8）1个全双工异步串行口；（9）2个16位定时/计数器；（10）中断系统（5个中断源、2个优先级）。 中央控制处理模块的主要构成如下:1.CPU中央处理单元:即单片机80C51，是控制电路的核心，其外部引脚图如图2-1所示图2-180c51引脚图Vss:接地；VCC: 主电源+5V；XTAL1:接外部晶体的一端。在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该端引脚必须接地；对于CHMOS单片机，此引脚作为驱动端；XTAL2: 接外部晶体的另一端。在片内它是一个振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率是晶体振荡频率。若需采用外部时钟电路，对于HMOS单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚应悬浮；RST: 单片机刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在该脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位（RESET）；PSEN: 在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。CPU在向片外存储器取指令期间，PSEN信号在12个时钟周期中两次生效。不过，在访问片外数据存储器时，这两次有效PSEN信号不出现。PSEN端同样可驱动8个LSTTL负载；ALE/PROG:在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选通信号。CPU在向片外存储器取指令期间，PSEN信号在12个时钟周期中两次生效。不过，在访问片外数据存储器时，这两次有效PSEN信号不出现。PSEN端同样可驱动8个LSTTL负载；EA/VPP: 当EA端输入高电平时，CPU从片内程序存储器地址0000H单元开始执行程序。当地址超出4KB时，将自动执行片外程序存储器的程序。当EA输入低电平时，CPU仅访问片外程序存储器。在对87C51EPROM编程时，此引脚用于施加编程电压VPP；输入/输出引脚：P0.0P0.7，P1.0P1.7，P2.0P2.7 。 2.2空分交换网络因为空分交换网络的核心芯片是MT8816（如图2-2 MT8816管脚图），我们在了解其芯片内部结构和原理的同时，更要对它的引脚有熟悉的掌握，下面是对MT8816管脚的说明：图2-2MT8816管脚排列图COL0COL7:列输入输出，开关阵列8路列输入或输出；ROW0ROW15 :列输入输出，开关阵列16路列输入或输出；ACOL0ACOL2: 列地址码输入，对开关阵列进行列寻址；AROW0AROW3:行地址码输入，对开关阵列进行行寻址；ST:选通脉冲输入，高电平有效，使地址码与数据得以控制相开关 的通、断。在ST 上升沿前，地址必须进入稳定态，在ST下降沿处，数据也应该是稳定的；DI:数据输入，若DI为高电平，不管CS处于什么电平，均将全部开关置于截止状态； RESET:复位信号输入，若为高电平，不管CS处于什么电平，均将全部开关置于截止状态；CS :片选信号输入，高电平有效；VDD :正电源，电压范围为4.513.2V；VEE :负电源，通常接地。本系统空分交换采用MITEL公司的MT8816芯片，它是专为模拟程控交换机进行空分交换而研制的16X8交叉点矩阵开关，是目前集成开关规模较大的电路，在本设计中用于实现话音和信号音的交换，其中表2-1为MT8816的地址译码真值表。表2-1 MT8816地址译码真值表ACOL2ACOL1ACOL0AROW3AROW2AROW1AROW0选择开关电路LLLLLLLROW0COL0LLLLLLHROW1COL0LLLLLHLROW2COL0LLLLLHHROW3COL0LLLLHLLROW4COL0LLLLHLHROW5COL0LLLLHHLROW6COL0LLLLHHHROW7COL0LLLHLLLROW8COL0LLLHLLHROW9COL0LLLHLHLROW10COL0LLLHLHHROW11COL0LLLHHLLROW12COL0LLLHHLHROW13COL0LLLHHHHROW14COL0LLLHHHHROW15COL0LLH同上ROWCOL1LHL同上ROWCOL2LHH同上ROWCOL3HLL同上ROWCOL4HLH同上ROWCOL5HHL同上ROWCOL6HHH同上ROWCOL72.3外接扩口8255图2-3 8255引脚说明RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式；CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输；RD:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/RD产生一个低脉冲且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据；WR:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/WR产生一个低脉冲且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255；D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。8255具有3个相互独立的输入/输出通道端口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作。方式0基本输入输出方式；方式1选通输入/出方式；方式2双向选通输入/输出方式；PA0PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入锁存器。 工作于三种方式中的任何一种；PB0PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器， 一个8位的输入输出缓冲器。 不能工作于方式二；PC0PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口， 每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。不能工作于方式一或二。A1,A0:地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器。当A1=0，A0=0时，PA口被选择；当A1=0,A0=1时，PB口被选择；当A1=1，A0=0时，PC口被选择；当A1=1.A0=1时，控制寄存器被选择。 3 空分交换的基本原理和设计3.1主要设计方案主要功能电路组成、功能及实现方案设计如下: 1.交换网络系统 交换网络是程控交换机的核心组成部分，本系统空分交换拟采用MITEL公司的MT8816芯片，MT8816是8X16模拟开关阵列，它内含7-128线地址译码器、控制锁存器与8X16交叉点开关阵列。2.信号控制电路因为信号音的控制需要单片机80c51和作为外接扩口的8255以及锁存器74ls373共同配合。外接扩口8255的外设接口分别对忙音，回铃音，拨号音，振铃的进行设置完成信号音控制电路的设计。 3.控制模块 控制模块是整个设计的核心控制各模块实现整个通话，系统的初始化，摘挂机控制，及其控制电路信号音等。采用单片机AT80C51，配接口芯片8255,为了更好地实现控制适当的加入锁存器74LS373和74LS374，能够更好的实现对系统电路的各种控制功能。3.2交换网络 交换网络是程控交换机的核心组成部分，它的基本功能是根据用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户间的连接通路。在程控交换机中目前主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络，和由存储器等电路构成的时分交换网络，下面只是针对空分交换网络进行设计。电子接线器是空分交换网络的核心部件，我们采用MT8816来完成通话双方线路的接续。MT8816芯片是816的模拟开关阵列，8路列输入/输出（colcol7）和16路行输入/输出（row0row15）形成模拟交换矩阵，芯片有保持电路，可保持任一交叉点处于接通状态，直至接收到复原信号为止。AT89C51 的P0口通过列地址线Acol0Acol2和行地址线Arow0Arow3控制列线与行线选择需要接通的交叉点(例如，要接通col0和row1间的交叉点需向Acol0Acol2 送000，向Arow0Arow3送1000)。DATA为交叉点开关控制位，高电平时交叉点开关连通相反则断开。交叉点开关阵列电路主要是由地址译码器、控制存储器(或锁存器)与交叉点电子开关阵列组成。地址输入(AO-A3)经译码后的信号有效与否，由选通脉冲ST确定，当其有效时，相对应交叉点上的模拟开关接通或断开，由接通或断开控制数据DI确定，DI为高电平时，被选开关导通;DI为低电平时，被选开关断开，从而实现与该接点相连的输入输出线的接续。RST为复位信号输入，高电平时全部开关均置于截止状态。STB为选通脉冲输入，AT89C51送入列、行地址码后还必须给STB端送一脉冲信号同时DATA置高电平，才能使MT8816完成接续工作，MT8816拆线复原的过程与接续过程类似，此时只须将DATA置低电平即可。交换网络向用户端发送的各种信号音的接通和切断可通过相应的信号音控制信号(8255的PA、PB口)选通CD4066来实现。3.2.1空分交换网络 从图中3-2可以看出，右面为816和模拟交换矩阵。它是由816=128个“电子开关”（电子接点）组成。任何一个电子接点闭合就可接通相应的COL和ROW。图中左面部分为控制部分，由816=128个锁存器（触发器）组成一个控制存储器。每一个触发器控制一个相应交叉点的电子接点，触发器的工作相当于一个D触发器。其中AROW端送数据。ACOL端经过ACOL译码后送地址。而D触发器的Q端（输出端）送出对交叉接点的控制信号。片选端CS接所有触发器的清零端，在电路处于正常开、关工作状态下，CS应为高电平，能将全部触发器清零，从而使全部交叉的接点打开，RESET为低电平，地址码输入选择锁存单元及开关阵列对应的交叉点处于开的状态，这样数据DI在ST下降沿时刻被异步写入锁存单元，并控制所选交叉点开关的通、断，若DI为低电平，则开关截止。图3-2MT8816的方框图3.2.2自动交换系统中电话线路的自动交换是由Mitel公司的电子接线器MT8816完成的，MT8816的行列地址输入和接通、断开控制输入由74LS373缓冲驱动。在MT8816行列地址输入端加一组数据，通过接通控制，即可将对应的一条链路接通。建立通话线路时，要分两次接通两条链路，即主叫发与被叫收，主叫收与被叫发两条通路。前面对各个硬件模块分别进行了讨论和设计，在此，给出硬件的总体逻辑结构，并对一次完整的呼叫过程中随着状态的转换各个信号之间的逻辑关系进行描述。举例说明2路用户模块的通话过程，即用户1和用户2，对用户1呼叫用户2并完成一次通话的过程分过程如下。首先，用户1摘机，用户线监视扫描发现其摘机后，向CPU发送摘机信号1 SHK CPU的P1.0口收到此信号后，判断其为主叫，即通过并行接口芯片8255的PB4送出控制信号1CC450，由其控制模拟开关CD4066 ( UE3，此芯片用于对用户1的控制)，得到450Hz正弦波(拨号音)的通断控制信号1 C450此处为持续的高电平，再去控制450Hz正弦波，得到送往用户1的拨号音。 当用户1按时拨完被叫的两位号码后，CPU从P1.4送出1RDTMF，去控制模拟开关CD4066，禁止其接收用户1拨打的号码，然后开始判断被叫的号码是否是拨打中继，本例不是，判断有效否，是用户2，有效，当判断被叫是处于空闲状态后，通过8255的PA4送出控制信号1C4/1, PAS口送出2C4/1, PA1口送出2CRING.。由1 C4/1控制模拟开关CD4066 ( UE3，得到450Hz正弦波(拨号音)的通断控制信号1 C450，此处为4秒:1秒断通比的脉冲信号，再去控制450Hz正弦波，得到送往主叫用户1的回铃音;由2C4/1控制模拟开关CD4066 ( UE4,此芯片用于对用户2的控制)，得到450Hz正弦波(拨号音)的断通控制信号2C450,此处为4秒:1秒的脉冲信号，再由2CRINCz去控制此2C450，得到送往被叫用户2的断通比为4秒:1秒的振铃控制信号2RINGCC，此信号为高电平时，振铃继电器动作，将铃流信号RING通过芯片内部送到用户电话线，产生断通比为4秒:1秒的振铃信号。 当被叫用户2听到振铃声，在系统设置的最长延时时间内摘机后，被用户线监视扫描发现，同上所述，向CPU发送摘机信号2SHK, CPU收到并判断其为被叫，然后然后通过8255的PC送出控制信号1 C4/1, PA口送出2C4/1,PC口送出2CRINCx，使送往主叫用户1的回铃音，和送往被叫用户2的振铃音，CPU通过74LS374 (UCP2)向空分交换网络MT8816发出欲接通的输入输出交叉点(主叫用户1去话1 AT与被叫用户2来话2AR交叉，被叫用户2去话2AT与主叫用户1来话lAR交叉)对应的行列地址码AROWO-AROW3和ACOL0-ACOL2，并通过74LS374向空分交换网络MT8816送出地址码选通信号ST和交叉点开关控制信号DT，使用户1和用户2话路接通。当任一方先挂机，就向另一方送忙音并拆线。如主叫用户1挂机，CPU收到此信号后，判断其为通话的一方主叫，即向空分交换网络MT8816发出需要拆除的输入输出交叉点对应的行列地址码AROWO-AROW3和ACOL0-ACOL2，并送出地址码选通信号ST和交叉点开关控制信号DT，使用户1和用户2话路拆除。同时，通过8255的PB送出控制信号2C313，由其控制模拟开关CD4066，得到450Hz正弦波(拨号音)的通断控制信号2C450，此处为通断比为0.3 5秒:0.35秒的控制脉冲，再去控制50Hz正弦波，得到送往被叫用户2的忙音。当用户2挂机后通信过程结束。在实现用户链路的接通时，空分交换网络中的MT8816需要行列地址的输入、接通和断开控制输入由74LS373缓冲驱动实现,我们对其在系统中实现的控制驱动和缓冲驱动要有一定的掌握，以方便实现空分交换网络电路设计的完成，图3-3为74LS374的管脚图，图3-374ls374引脚管脚图 74ls374为具有三态输出的八D边沿触发器,74ls374的输出端O0O7可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，O0O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当时钟端CP脉冲上升沿的作用下，O随数据D而变。由于CP端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。引出端符号： D0D7 数据输入端； OE 三态允许控制端（低电平有效）； CP 时钟输入端； O0O7 输出端。综上所得，单片机80c51通过控制驱动和地址行列驱动对MT8816进行控制，目的用最简单的线路连接实现最基础的功能，具体连接方式：P0.0-P0.3接MT8816的arow0-arow3行地址；P0.4-P0.6接MT8816的acol0-acol2列地址；P0.0-PO.4经锁存器接内线信号请求端；P2.7接锁存器的允许输出控制位；P1.0接MT8816的片选和复位；P1.4接MT8816的数据输入控制所选的开关通断。由单片机80c51控制路由器选通MT8816的结点完成话音接续设计，为了实现电路的设计我们需要熟悉掌握Protel 99SE制图工具，熟悉元件的绘制及元器件的内部引脚的定义，用Protel 99SE对编辑好的线路连线进行连接，经过布局和线路设计。所实现的空分交换电路如图3-4所示。图3-4空分交换电路图3.3信号音的控制信号检测电路用来检测用户的状态并接收用户拨打的电话号码，并根据用户状态启动相应的信号音控制信号。采用AT80C51的P1口与用户接口电路相连，用以检测是否有用户呼叫并控制DTMF解码电路。P1.0、P1.1用于接收主、被叫方的摘挂机信号，用户摘机则话机经P1.0、 P1.1向AT80C51发出一高电平信号，此时表示有用户呼叫。P1.3、P1.4通过模拟开关CD4066控制主、被叫双方的DTMF解码电路，高电平有效。单片机与外接扩口插入一个锁存器74LS373，当74LS373用作地址锁存器时，应使OE为低电平，此时锁存使能端C为高电平时，输出Q0Q7状态与输入端D1D7状态相同；当C发生负的跳变时，输入端D0D7数据锁入Q0Q7。51单片机的ALE信号可以直接与74LS373的C连接。在MCS-51单片机系统中，常采用74LS373作为地址锁存器使用，其连接方法如下图所示。其中输入端1D8D接至单片机的P0口，输出端提供的是低8位地址，G端接至单片机的地址锁存允许信号ALE。输出允许端OE接地，表示输出三态门一直打开。 采用8255的PC口接收话机经用户接口发送来的电话号码，单片机中断时从PC口读入数据。8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。 1、与CPU连接部分 根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0D7。由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下： （1）数据总线DB：编号为D0D7，用于8255与CPU传送8位数据。（2）地址总线AB：编号为A0A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。（3）控制总线CB：片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。2、与外设接口部分根据定义，8255有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下：（1）A口：编号为PA0PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（2）B口：编号为PB0PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（3）C口：编号为PC0PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工作于应答I/O方式时，C口用于应答信号的通信。3、控制器8255将3个通道分为两组，即PA0PA7与PC4PC7组成A组，PB0PB7与PC0PC3组成B组。相应的控制器也分为A组控制器与B组控制器，各组控制器的作用如下：（1）A组控制器：控制A口与上C口的输入与输出。（2）B组控制器：控制B口与下C口的输入与输。信号音控制电路采用8255芯片的PA、PB、PC口进行控制，PA0-PA7作为震铃音信号控制输出信号，PB0-PB3为忙音控制信号，PB4-PB7为拨号音控制信号，PC4-PC7用作回铃音控制信号，各控制信号均为高电平有效。因此，1片8255可同时对4对用户的信号音进行控制。 用户接到信号与否需要一个模拟开关CD4066，CD4066的引脚功能如图3-6所示。每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。各开关间的串扰很小，典型值为50dB。图3-6CD4066管脚图单片机根据检测到的用户状态产生相应信号音的控制信号，以便向用户端发送信号音。信号检测、信号音控制电路如下图3-7所示经过软件的设计从而对各路话音控制设计的实现，图3-7 信号音控制电路图拨号音：单片机通过8255 PB口的高四位控制四路拨号音的通断，即PB4、PB5、PB6、PB7对应控制着第1路到第4路电话的拨号音开关，我们通过编程来控制8255 PB口的高四位，将其中的任意一位置“1”可打开相应一路电话的拨号音，置“0”即将对应一路的拨号音关闭。回铃音：户单片机通过8255 PC口的高四位控制四路拨号音的通断，即PC4、PC5、PC6、PC7对应控制着第1路到第4路电话，将高四位中的任意一位置“1”可打开相应一路电话的回铃音，置“0”即将对应一路的回铃音关闭。忙音：单片机通过8255 PB口的低四位控制四路忙音的通断，即PB0、PB1、PB2、PB3对应控制着第1路到第4路电话的忙音开关，将低四位中的任意一位置“1”可打开相应一路电话的忙音，置“0”即将对应一路的忙音关闭。振铃音：振铃控制需要8255 PA口的高四位和低四位共同配合，控制四路振铃的通断，即口位PA0和PA4、PA1和PA5、PA2和PA6、PA3和PA7对应控制着第1路到第4路电话的铃流开关，将任意一对应的两位置“1”可打开相应一路电话的振铃信号，置“0”即将对应一路的振铃信号关闭。通过电路的检测相应的呼叫用户状态，是否处于空闲或者繁忙，单片机针对反馈的状态对控制发送不同铃音，若用户处于空闲则向被叫用户发送振铃音，向主叫发送回铃音，若被叫用户处于繁忙状态则向主叫发送忙音催促挂机等待。以上话音控制需要的软件支持在下一章详细说明。 4 软件设计4.1信号音控制的软件设计 信号音控制需要单片机作为核心程序控制部分，其中8255作为作为必不可少的一部分主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。4.1.1与CPU连接部分 根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0D7。由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下：数据总线DB：编号为D0D7，用于8255与CPU传送8位数据用于传递对芯片的初始化设计，控制不同地址线路电平的高低，接通断开相应的接口电路。不同信号音选通对应不同用户，信号音接通的同时需要控制关闭其他用户，所以开始对8255参数的设置是为后续程序控制的关键。地址总线AB：编号为A0A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。因为信号音控制需要同时用到地址总线的三个口，即PA、PB、PC，所以程序编辑中要对三个口地址分别编辑逻辑执行。控制总线CB：片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。4.1.2与外设接口部分根据定义，8255有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下：A口：编号为PA0PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。B口：编号为PB0PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。C口：编号为PC0PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工作于应答I/O方式时，C口用于应答信号的通信。4.1.3控制器8255将3个通道分为两组，即PA0PA7与PC4PC7组成A组，PB0PB7与PC0PC3组成B组。如图7.5所示，相应的控制器也分为A组控制器与B组控制器，各组控制器的作用如下：A组控制器：控制A口与上C口的输入与输出；B组控制器：控制B口与下C口的输入与输。 通过对8255的了解，对系统初始化设计，完成各种信号音对应端口的设置，因为忙音，回铃音，拨号音还是振铃信号对应的是8255的三个不同外设接口，在参数设置中设置相应接口地址参数，其中每个外设接口的高四位和低四位各有不同，在信号音接通过程前需要一个启动延时，时间可根据需要设置，外部条件准备就绪，对8255本身进行初始化，因为信号音对应的是唯一的用户，所以控制参数和屏蔽参数的关系是与，在连通用户的同时关闭其他用户的线路，检测键盘即是实现用户模拟开关的导通或关闭。信号音控制流程图如图4-1信号音控制流程图所示。系统初始化参数设置启动延时8255初始化检测断开 0导通 1图4-1 信号音控制流程图其中忙音，回铃音，拨号音的流程图一样，只是对应8255的地址参数不同，对地址参数的修改实现信号音的控制，然后组成一个完整的信号音控制电路，信号音控制包括：（1）对AT89C51中断的设计及内部数据存储器单元清零设置，8255进行端口功能设置。 （2）主叫摘机检测程序 主叫方摘机后，拨号音控制信号置高电平，交换网络向主叫方送拨号音，等待主叫方拨打电话号码。 （3）拨号检测与等待摘机程序 检测到拨号脉冲后，立刻切断拨号音，AT80C51响应中断读取电话号码对应的二进制编码。若被叫号码对应的话机不存在或被叫方处于状态，则忙音控制信号置高电平，交换网络向主叫方送忙音，催其挂机；若号码检测正确则铃流控制信号置、回铃音控制信号置高电平，交换网络向被叫方送铃流信号，同时向主叫方送回铃音。 （4）话路接续程序，检测到被叫方摘机信号后，系统停止发送铃流和回铃音。 （5）通话检测程序 线路一旦接续成功，双方即可进行通话，当检测到任一方挂机信号后，跳出程序交换网络向未挂机用户送催挂音（本系统中催挂音用忙音代替），双方挂机后，AT80C51控制MT8816拆除通话线路，回初始化程序重新等待用户摘机。 4.2交换系统软件设计MT8816共有816个开关，这些开关分别有3根列地址线和4根行地址线的译码对应，开关的状态由数据输入端DI的电平决定，如DI=1高电平则由地址译码对应的开关导通，否则开关截止。MT8816所需的6根地址线，1根数据线（DI）、1根控制线（RESET）由U103的扩展并口U203（74HC573）提供。U103根据接续命令将交换开关的位置、开关的开闭状态通过U103的P0口写至扩展并口U203中锁存，U203的数据选通地址为C000H，MT8816的数据选通ST信号由U103（AT89C51）P1口的SI引脚提供。MT8816的时序关系图如图4-3所示。 图4-3 MT8816时序关系图 通过地址线ACOL2 ACOL0和数据线AROW3 AROW0控制和选择需要接通的交叉点号。ACOL2 ACOL0管COL7 COL0中的一条线。ACOL7 ACOL0编成二进制码，经过译码以后就可以接通交叉点相应的COLi；数据线AROW3AROW0管ROW15ROW0中的一条。AROW3 AROW0也是编码的，经过译码以后就可以接通交叉点相应的ROWi；控制相应ROWi的以接通有关的交叉点。数据在数据输入端被送到存储器。只要CS(芯片选择)和选通脉冲（STROBE）输入是高电平，数据被异步写入存储器，而且在选通脉冲（STROBE）下降沿被锁存。存储器单元被写入逻辑1时对应的交叉开关打开，而被写入逻辑0 把对应的交叉开关关掉。只有当数据写入存储器时与地址存储器地址相应的交叉开关才改变。系统初始化 检测摘机 N Y 向主叫发送拨号音 被叫闲吗？ N Y向主叫发送忙音向主叫发送回铃音向被叫发送振铃音 N 被叫应答否？ N 主叫挂机否？ Y 停送铃流，回铃音，接通电路 Y N 话终挂机否 Y 拆线（释放复原） 结 束 图4-2信号音控制流程总图剩余的开关保持他们的原来状态。通过在控制存储器内建立适当的模式，可以使任何row和col的组合输入/输出互相连接。RESET输入是逻辑1时，不管CS是高或低电平，所有的存储器位置异步返回逻辑0关掉所有的交叉开关。控制驱动器和行列地址驱动器是74ls374