基于单片机控制的电话扩音器毕业论文.doc

天津工程师范学院2007届本科生毕业设计1 引言当今时代是电子化的时代，随着科学技术的不断发展，电子产品日益更新，电话逐渐普及千家万户，为人们带来了许多方便，使人们远在异乡就可以联络感情，促进人们之间的交流。电话的进一步使用就是：在遥远的地方上级发布命令时，只需在对方的电话线上连接一部分控制电路，通过扩音器进行传达，不用中间人转达，人们可以亲耳听到上级的指示，避免了由于种种原因转达不到而耽误事情。用户可以通过任何一部双音频电话（包括手机和固定电话）拨打该线路号码就可以进行传达指示。1.1电话的发展自从1876年贝尔发明第一部电话机起，电话机经历了130多年的发展历程，一共经历了四个时代的技术更新。第一代电话机：手摇式或拨号盘式拨打电话，就是那种在老电影里面经常可以看到的拿个手柄摇转几圈然后再开始通话的电话，这应该是国内最早引进的电话机；第二代电话：脉冲按键拨号，这个时代人们已经不需要再那么费力来使用电话机了，轻松按几个数字键就可以完成拨打工作，这个时代的电话机存在了很长一段时间；第三代电话：来电显示电话，即使没听到对方的声音，也可以知道是谁打来的电话，在这个时代得以实现，并且可以记录和查询未接来电和已拔电话，此时已经开始有了智能化的迹象；第四代电话：无绳与多功能电话，固定电话在人们手中“被固定住”的概念被打破，固定电话也可以移动拨打，可以录音、多功能管理的带有智能化性能的电话也出现在市场上。在世界电信业的发展历程中，固定电话一直都扮演着重要的角色。但现阶段，随着消费类产品3C（Computer、Communication、Consumer Electronic）时代的来临，及我国移动电话用户的数量已经全面超过固定电话用户数量的现实，传统固定电话产业的发展步伐却逐渐迟缓，固定电话与手机、电脑更新换代发展步伐不平衡，导致固定电话无法与智能手机、电脑进行功能整合使用的矛盾正日益加剧，突出在以下几个方面：1.易用性问题-如何让固定电话在办公室、在家中像手机一样使用、甚至比手机更易使用，具有更佳的人机交互性能。固定电话本身就有低辐射，通话质量高、音质清晰等诸多优点，手机做成移动通讯终端，两者本该是相互有益的补充，如今却成为主要通讯方式，即使在有固话的室内，人们也经常使用手机进行通讯，这一切都缘于手机的易用性明显强于固定电话，不管是从名片管理还是通话的记录管理上，都要优于固定电话。如果固定电话的易用性问题不解决，不仅让人们客观上带来效率低下，同时让人们在室内也经常使用辐射大的手机进行通讯，必将长期影响人们的身体健康。2.融合性问题-固定电话还是拥有很多不可替代的优势，在人们的办公、生活中也是不可缺少的通讯方式，但移动通讯终端的智能化发展与固网通讯终端的缓慢发展产生严重的脱结，用固定电话拨打电话还需要拿出手机来查找联系人的联系方式，让消费者十分不便；另外一方面，互联网的发展使PC成为联系人最大的存储库，固定电话与手机、电脑/互联网的不融合问题阻碍了固网通讯的继续向前发展。现在随着人们对手机的认识越来越深入, 普遍希望固定电话和移动可以融合通讯，当手机在座机旁边，所有的手机来电可以自动转接到座机上，同时手机的客户信息，和电脑中的客户信息，可以和座机进行数据同步，这样座机和手机的客户信息，可以一直处于最新的同步状态，基于这一点，对于85%在外丢失过手机的商务人士，绝对是一种福音和安全体现。解决这两个方面突出矛盾的现实途经, 就是让未来固话快速走向数字化和3C时代；就是让固定电话与手机、互联网进行融合（FMC）；就是让固定电话具有CRM客户关系管理的功能。基于此，我们提出下一代智能电话的概念：下一代智能电话具有中文信息处理功能(如手写输入、名片扫描识别等)，能与电脑、手机进行数据融合和功能整合，可以进行客户关系管理（CRM），具有3C（Computer、Communication、Consumer Electronic）特征的智能通信终端产品。下一代智能电话的核心价值是融合通讯和客户关系管理；及其为人们生活和办公所创造的共享、高效、服务等实用价值。第五代智能电话未来应用的主要技术，有蓝牙（BlueTooth）互连技术、名片扫描识别、手写中文识别、语音识别、VOIP技术，与电脑互连（如USB技术），PUSH内容推送等核心技术，以实现不同通讯产品如：手机、电脑、互联网以及家居、安防等设备间的信息共享、和功能整合。基于上述对电话的发展讨论，可以明显地看出电话在人们日常生活中是不可缺少的，正是由于这种普遍性，人们可以扩展它的功能，使电话用在更广阔的领域上。因此，可以在电话机上通过一个控制器与扩音器相连，就可以放大声音，当对方打过来电话时，这边的许多人都能听到此声音，不用中间人传达命令，尤其适用于农村基层，上级发布命令时，许多人都可以直接听到指示，为人们的生活带来了许多方便。1.2电话扩音器的发展前景目前，由于电话的普及，人们可以利用电话来实现各种各样的功能，方便人们的使用。电话扩音器就是为了适应时代的发展和人们的生活而提出的。在以后随着人民生活水平的不断提高，人们越来越离不开电话，而电话扩音器也是不可忽略的，利用电话扩音器可以进行远距离宣传重要事务，并且可以同时向许多人传达命令。比如说，在农村基层，上级需要发布重要命令时，不用亲自通知大家，只要把该电话扩音器接到电话线上，就可以进行远距离传达信息。使人们不用出门就可以听到上级的指示，免去了中间的传达者，避免因某种原因传达不当，引起不必要的损失，为人们带来了许多方便；在学校也可以用此扩音器，在需要领导发布命令时，而领导在别的地方不能赶到学校时，就可以用此扩音器进行连接，把学校的固定电话和此电话扩音器相连，就可以同时向许多人发布命令，不用一一传达，为人们节省了许多时间，电话扩音器有很多优点，可以用在许多地方，方便人们的生活，提高人们的办事效率，有广阔的发展前景。2 系统原理和部分方案比较一个完整的电路系统，必须经过整体方案比较和各个子模块的比较，才可以设计出完整实用的电路图，才可以实现系统所要求的功能。2.1系统原理概述2.1.1系统的工作原理此设计（基于单片机控制的电话扩音器）是利用AT89S52单片机作控制器，通过控制扩音器的开闭来实现远距离传达命令。主要工作过程为：在任何一部双音频电话上拨打该线路号码，电话拨通后振铃信号经变压器隔离、RC滤波后送入AT89S52单片机，由单片机控制继电器的吸合并发出回馈信号反馈给使用者，完成摘机。听到摘机提示音1分钟后(通过编程实现)，顺序拨完5180（我要发令）四个开机代码，经变压器耦合后送入MT8870译码器进行译码，译为二进制码后，输出给AT89S52单片机，经单片机识别有效后，驱动继电器吸合，接通扩音器电源，整机进入正常工作状态，此时可以由电话机进行喊话，喊话信号经变压器隔离后送入扩音器推动广播喇叭发出音响。喊话完毕后，再拨关扩音器的代码750（弃吾令），经译码器译码，单片机识别有效后，控制继电器断开连接，切断扩音器电源。此时如挂机，线路450HZ忙音信号送入NE567解码电路，通过忙音信号的变化，单片机检测到5个忙音脉冲之后，控制继电器断开，完成电路挂机。需要打开扩音器转播广播而不喊话时，只需通过电话线打开扩音器，然后挂机即可。单片机在挂机后，每隔一段时间向扩音器发送一个提示音，提示使用者广播完后及时发送关机指令。2.1.2系统的整体框图电路的系统框图如图2-1所示：摘机电路挂机电路振铃检测电路单片机控制电路驱动电路电话接口扩音器双音多频解码电路路图2-1 系统框图如上所述，本设计就是利用AT89S52单片机作为主控制器，使用时只需将一条电话线经该控制器与扩音器相连，便可以在任何一部双音频电话上遥控扩音器的开闭，进行喊话及宣传，适宜广大农村基层、安装地点相对固定的广播喇叭使用。2.2课题总体要求（1）利用振铃检测电路对电话铃流信号进行检测，当检测到振铃次数后以启动摘机电路。（2）利用MT8870双音多频解码电路对输入的信号进行编解码，输出的二进制信号送入单片机进行信号识别。（3）单片机识别有效后，启动继电器开关电路进行对电路的开闭控制，以及把信息反馈给主用户。（4）利用NE567芯片对挂机电路进行处理，经单片机控制后，提示使用者及时对话机进行监控处理。2.3电话扩音器电路各部分方案的比较2.3.1振铃检测及摘机电路方案比较振铃检测与模拟摘挂机电路设计振铃信号检测的方法有很多种，如有的利用稳压二极管来检测振铃信号，当电路中的电压大于某一数值时，稳压二极管即可工作，就可以检测到振铃信号；有的利用光电耦合器来实现，光电耦合器起的是隔离作用，光电耦合器是一种电信号的耦合器件，它一般是将发光二极管和光敏三极管的光路耦合在一起，输入和输出之间不可共地，输入电信号加于发光二极管上，输出信号由光敏三极管取出，光电耦合器以光电转换原理传输信息，它不仅使信息发出端（一次侧）与信息接收并输出端（二次侧）是绝缘的，从而对地电位差干扰有很强的抑制能力，而且有很强的抑制电磁干扰能力；有的还可以利用振铃信号检测器来检测振铃信号；在本系统中采用光电耦合器件来实现对振铃信号的检测。2.3.2编解码电路方案比较目前，编解码电路多种多样，下面就其三种方案进行比较。方案一：编解码电路芯片的选择也可以用MT8880芯片，MT8880是Mitel公司的DTMF收发器，具有功能强、功耗低、工作稳定、可靠性高等优点，因此在DTMF信号调制的场合得到了广泛的应用。它有4根数据线，MT8880对经过前置处理的DTMF信号进行解调，将解调得的信号存入片内寄存器中，并通过IRQ向单片机发出中断信号。单片机相应中断请求后，在R、W、RS0、RD的控制下，通过数据线读出解调出的数据。其功能是从接收端接收双音频信号，并将接收到的信号转换成对应二进制数的8421码，再通过4位数据总线D0D3传送给主控制器。例如：用户在远端输入“6”，则CM8888将“0l10”通过D3D0传送给主控制器。方案二：MT8870是加拿大MITEL公司生产的一种集成度高，应用普遍的通信类集成电路芯片，CMOS电路、DIP封装，实现DTMF信号的分离滤波和译码功能，输出相应16种频率组合的四位并行二进制码。MT8870具有拨号音抑制和模拟信号输入可调功能，所以在设计解码电路时，只需外加一些阻容元件即可。MT8870可以方便的和单片机接口，其主要功能是完成双音多频(DTMF)信号的接收和识别，它可用于有线电话网，无线移动通信网和计算通信网的终端设备。本电路采用第二种方案，由于第一种方案中的芯片较难购买，因此用芯片MT8870作为电话扩音器电路的译码器。3 系统整体硬件设计方案3.1电话振铃检测电路以及摘机电路的设计电话振铃检测电路以及摘机电路如下图3-1所示：图3-1 振铃检测及摘机电路振铃检测电路用于检测振铃信号，当检测到有振铃信号时，对振铃进行计数，如果振铃次数小于7次该控制器不动作，若振铃次数大于7次表示要进行控制。振铃检测电路由整流桥D2、电阻R2、电容C1、稳压二极管D1及光耦B2等组成。D2用于电话线电压极性校正，无论电话线怎样接，保证加在光耦上的电压正确。R2、C1用于降压、限流，只有当话路中有振铃信号时，才能有足够的电流使光耦导通。D1用于对光耦保护。通过以上电路就可以将模拟的振铃信号转换为数字的脉冲信号，送单片机P3.2以判断是否有振铃信号。整流桥D2的作用有两个：a，不确定的线路供电正负变为固定的正负输出；b，将交流的振铃信号变为脉冲直流以供检测。当没有振铃信号时，线路上的供电电压为48V（老式交换机为60V），经整流桥D2整流后，流出的电流不足以使光耦导通，振铃信号输出端电压接近0V；当振铃信号到来时，振铃信号为253伏的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值9015V，线路上90V的交流振流信号经过整流桥整流后变换成峰值为90V的脉冲直流电，使光耦导通，输出很标准的方波送入AT89S52单片机，经单片机计数(脉冲个数等于振铃次数)到7次振铃后发出“嘀嘀”回馈信号，由变压器B1将此信号送回线路提示使用者，完成摘机。3.2挂机电路的设计3.2.1挂机电路挂机电路图如下图3-2所示：图3-2 挂机电路如果在喊话完毕后，还没有输入关机识别代码750（弃吾令）时就挂机，线路中的450HZ忙音信号（0.35s高电平，0.35s低电平）由C5送至NE567芯片进行检测，该芯片的8脚电平随忙音信号而变化，当AT89S52单片机的P3.4引脚端检测到五个连续的忙音脉冲后，P2.7引脚端复位，继电器J1断电，触点JK1断开，完成电路挂机。此挂机电路简单易懂，用于未进行输入关机识别代码就挂机时，电路对此的处理。使用NE567锁相环电路对忙音信号的识别，可以方便使用者使用，而且提高了本装置的稳定性。3.2.2挂机电路芯片选择电路中所用到的NE567芯片是音色解码器集成芯片4，NE567的名称是“锁相环音频译码器”。此解码器是美国国家半导体公司生产的56系列集成锁相环路中的一种，其同类产品还有美国Signetics公司生产的SE567INE567等。NE567的工作电压范围是4.759V，工作频率可达500KHz，静态工作电流仅8mA，它有一定的温度工作范围，即0至70。其电气特性与SE567大致相同，只是SE567的工作温度为55至125。但是，567已定为工业标准音调解码器，有其它若干个多国半导体集成电路制造厂同时生产此集成块。NE567是一个具有同步AM锁定检测以及功率输出的高稳定性的锁相环和一个晶体管开关，当在此集成块的输入端加上所先定的音频时，即可产生一个接地方波。NE567的基本组成为锁相环、直角相位检波器（正交鉴相器）、放大器和一个输出晶体管。锁相环内则包含一个电流控制振荡器（CCO）、一个鉴相器和一个反馈滤波器5。NE567是集电极开路输出，输出端电流100mA，它可以解码各种频率的音调，例如检测电话的按键音等。由于其良好的噪声抑制能力和中心频率稳定性而被广泛应用于各种通讯设备中的解码以及AM、FM信号的解调电路中。NE567为8脚直插式封装5，其引脚定义如图3-3所示，内部框图如图3-4所示：图3-3 NE567引脚图 图3-4 NE567内部框图NE567内部包含了两个鉴相器PD1及PD2、放大器AMP、电压控制振荡器VCO等单元电路。鉴相器PD1、PD2均采用双平衡模拟乘法器电路，在输入小信号情况下(约几十mV)，其输出为正弦鉴相特性，而在输人大信号情况下(几百mV以上)，其输出转变为线性(三角)鉴相特性。锁相环路输出信号由电压控制振荡器VCO产生，电压控制振荡器的自由振荡频率(即无外加控制电压时的振荡频率)与外接定时元件Rt、Ct的关系式为：F0111RtCt （3-1）Rt为外接电阻，Ct为外接电容选用适当的定时元件，可使NE567的振荡频率在0.01Hz500kHz范围内连续变化。电路工作时，输入信号在鉴相器PD1中与VCO的输出信号鉴相，相差信号经滤波回路滤波后，成为与相差成一定比例的电压信号，用于控制VCO输出频率并跟踪输入信号的相位变化。若输入信号频率落在锁相环路的捕获带内，则环路锁定，在振荡器输出频率与输入频率相同时，二者之间只有一定相位差而无频率差。环路用于FM信号解调时，脚2输出的经过滤波后的相差信号可作为FM解调信号的输出，而当环路用于单音解调时，电路则利用PD2输出的相差信号。PD2的工作方式与PD1略有不同，它是利用压控振荡器输出的信号经90移相后再与输入信号进行鉴相，是一正交鉴相器。在环路锁定情况下，PD2的两个输入信号在相位上相差约为90，因而PD2的输出电压达到其输出范围内的最大值，再经运算放大器AMP反相，在其输出端输出一个低电平。AMP的输出端为OC输出方式，低电平输出时可吸收最大100mA的输出电流。该端口的低电平输出信号除可由上拉电阻转换为电压信号以与TTL或CMOS接口电路相匹配外，还可直接驱动LED及小型继电器等较大负载15。NE567的电气参数如下表3-1所示。表3-1 NE567的主要性能参数参数最小值典型值最大值单位供电电压4.755.09.0V输入电阻1820K最小输入电压2025mV最高中心频率100500KHZ中心频率温度稳定性3560ppm/中心频率电压稳定性0.51.0/V输出电压上升时间30ns输出电压下降时间150ns3.3双音多频（DTMF）解码电路设计3.3.1解码电路在电话扩音器电路中的应用解码电路主要用于电话交换系统，是将用户所按电话的密码、操作码信号解码后送入单片机，它是由两个不同频率的音频信号叠加而成的复合信号，这些音频信号不存在任何谐波关系，分为高音频组和低音频组。DTMF(Dual Tone Multi Frequency)双音多频解码电路由常用的双音多频解码芯片MT8870实现，该芯片外围电路简单、功耗小、抗干扰能力强。当听到摘机提示音一分钟后，可以顺序拨开机识别代码号5180（意为我要发令），外线信号经变压器B1耦合，二极管组成的桥路降压整形后，可由1uF的电容进行隔直并由100K的电阻进行衰减，然后便可以将其送人双音频译码芯片MT8870的输入端进行译码，电话机每个按键对应一组DTMF信号，译码结果由数据总线提供给CPU的P1.0P1.3口，然后由单片机对继电器开关电路进行控制，最终达到控制扩音器的目的。解码电路如如下图3-5所示：图3-5 解码电路信号由MT8870内部放大后送入两级滤波器，第一级为拨号音滤波器，滤除350HZ和440HZ的信号，防止拨号音干扰电路正确解码，然后将信号送入高频群和低频群信号滤波器，取出高频音和低频音，送入数字计数电路解调出高频音和低频音的频率，当检测到正确的高频音和低频音信号后，解调出对应的按键并将解调值锁存，置STD信号为高电平，输入到单片机，单片机将TOE置高电平并通过Q1Q4引脚读入指令代码。收到代表拨号值的4位数值后对信号进行处理，电话按键与相应的译码输出关系如下表3-2所示，电话按键DTMF频率对应关系表如下表3-3所示，其中每种信号都是两种频率的组合1011。 表3-2 电话按键与相应的译码输出关系表按键12345678译码00010010001101000101011001111000按键90*#ABCD译码10011010101111001101111011110000表3-3 电话按键DTMF频率对应表频率（HZ）1209133614771633697123A770456B652789C941*0#D3.3.2解码芯片的选择电路中采用了双音多频解码电路DTMF，“多频”是指由多个频带组成的信号。在通信网中，通信频率为3003400HZ13，可以充分利用这个频带来传送多个频率。双音多频信号编解码电路是目前在按键电话（固定电话、移动电话）、程控交换机及无线通讯设备中广泛应用的集成电路，主要包括DTMF发送器和DTMF接收器，前者主要应用于按键电话作双音频信号发送器，发送一组双音多频信号，从而实现拨号；后者用于识别电话线上的DTMF信号，并将其转化为对应的键值以实现某些控制功能。双音多频信号是一组由高频信号与低频信号叠加而成的组合信号，CCITT和我国国家标准都规定了电话键盘按键与双音多频信号有一定的对应关系，前面已经做了说明，其中，A，B，C，D 4个按键常被当作R/P，REDIAL，HOLD，HANDSFREE等功能使用。注意，需要特别指出的是，对于“0”号码，MT8870输出的8421码并非是“0000”，而是“1010”；另外，“*”，“#”字号码，MT8870输出的8421码分别为“1011”和“1100”。电路采用MT8870芯片作为DTMF解码的核心器件7，工作性能十分稳定。MT8870是加拿大MITEL公司生产的一种集成度高，应用普遍的通信类集成电路芯片，CMOS电路、DIP封装，实现DTMF信号的分离滤波和译码功能，输出相应16种频率组合的四位并行二进制码。MT8870具有拨号音抑制和模拟信号输入可调功能，所以在设计解码电路时，只需外加一些阻容元件即可。MT8870可以方便的和单片机接口9，其主要功能是完成双音多频(DTMF)信号的接收和识别，它可用于有线电话网，无线移动通信网和计算通信网的终端设备。DTMF信号通过IN一端输入MT8870，GS引脚接反馈电阻对输入的DTMF信号进行放大，OSC1和OSC2引脚之间接一个3.5795MHZ的晶振，产生DTMF信号双音对中各单音比较信号。信号在MT8870内经过滤波、放大、高低频分离，再经过数字处理转化为与DTMF信号相对应的二进制编码。DTMF信号解码为4位二进制码，由Q1-Q4直接输出。MT8870的引脚图如下图3-6所示：图3-6 MT8870引脚图其引脚说明如下：IN+、IN-为运放的同、反相输入，DTMF信号输入端；GS为运放输出端，通过外部接入的反馈电阻可调节其内部放大器增益；VREF为基准电压输出；INH、PWDN为内部连接点，应接至VSS端；OSCI、OSCO为振荡器输入、输出，可外接3.58MHZ晶振；EN为数据输出控制端，当它为高电平时允许输出数据；D1D4为数据输出端；STD为延迟控制输出端；ST/GT为控制输入端/时间监测输出端；ECO为初始控制输出端；VDD、VSS为正负电源。MT8870具有单端输入及差分输入两种输入方式14，由于差分输入的防零漂、增益大等优点，所以本系统采用了差分输入方式。接收模块是用来接收电话线上的双音频标准数据，并将其转译为4bit码组。MT8870是全功能双音频接收器，它同时集成了分频滤波器和数字译码功能，其中滤波部分高群和低群滤波器使用了开关电容技术，译码器使用了数字计数技术以检测全部16位DTMF音频标准数据并将其转译为一个4bit码组。由于片内提供差分放大器、时钟振荡器和带锁存器的三态线总线接口，所以使外接元件的数目减小到最低限度。4 系统主控制器的选择4.1AT89S52单片机在电话扩音器电路中的应用进入20世纪60年代，世界在大规模和超大规模集成电路的制造水平和工艺上取得了飞速的进步16。1971年，美国的Intel公司研究并制造了微处理器芯片。该处理器是将以往分立的运算器、控制器和寄存器集成在一个芯片上，因此又称为中央处理单元(CPU)。单片机（Single Chip Microcomputer or One Chip Microcomputer）的全称叫做单片微型计算机，是微型计算机家族中的一个分类，是将CPU、存储器、总线、I/O接口电路集成在一个超大规模集成电路芯片上，因此，又称之为单片机。单片机具有体积小、功能全、价格低廉的突出优点，同时其软件也非常丰富，并可将这些软件嵌入到其它产品中，使其它产品具有丰富的智能。单片机所具有的这些优点使之问世后得到了迅速的发展，广泛应用在工业控制、仪器仪表、通信设备等领域16。4.2AT89S52单片机在电路中的连接方法4.2.1AT89S52单片机的简单说明AT89S52单片机的引脚图8如下图4-1所示：图4-1 AT89S52单片机的引脚图VCC: 电源GND: 地P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P1.0：T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1：T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5：MOSI（在系统编程用）P1.6：MISO（在系统编程用）P1.7：SCK（在系统编程用）P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口RST:复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器12。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。4.2.2AT89S52单片机的晶振特性AT89S52单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入、输出端。石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器6。其内部振荡电路连接图如下图4-2所示：图4-2 内部振荡电路5 驱动电路5.1继电器电路在电话扩音器电路中的应用在现代自动控制设备中，都存在一个电子电路（弱电）与电气电路（强电）的互相连接问题，一方面要使电子电路的控制信号能够控制电气电路的执行元件（如电动机、电磁铁、电灯等），另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身的安全。继电器便能完成这一桥梁作用。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。在大多数的情况下，继电器就是一个电磁铁，这个电磁铁的衔铁可以闭合或断开一个或数个接触点。当电磁铁的绕组中有电流通过时，衔铁被电磁铁吸引，因而就改变了触点的状态。继电器一般可以分为电磁式继电器、热敏干簧继电器、固态继电器等。5.2继电器的工作原理本设计所用的是增强型实验板上配置的继电器。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离，固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。此设计由AT89S52单片机控制继电器的吸合，从而控制扬声器来实现设计所要求的功能。继电器的驱动电路图如图5-1所示：图5-1 继电器驱动电路继电器电路中一般都要在继电器的线圈两头加一个二极管以吸收继电器线圈断电时产生的反电势，防止干扰。上图中AB为常开触点，AC为常闭触点。图3-5中当控制信号为高电平时，继电器常开触点吸合（AB导通），当控制信号为低电平时，继电器常开触点断开常闭触点吸合（AC导通）。经过对各个部分电路的理解，进而弄懂了整个电路的工作原理，实现了系统所要求的功能。6 程序控制对于一个电子控制系统来说，程序设计及其控制，对系统性能的优劣和功能体现是相当重要的。程序开始的初始化，控制信号的输入输出及其时序的先后，以及系统逻辑功能在程序中体现，都必须经过非常严密思考，才能在程序上微妙不差的表现出来，下面简单介绍一下本课题程序的设计思想和功能。6.1系统软件介绍对于一个控制系统来说，软件部分就是其“思维”过程，就是其工作时序关系的体现，并且规定该系统的功能实现，而本设计的软件部分主要用来实现的功能如下：(1)对振铃检测的次数进行计数，符合振铃7次才可以控制继电器完成摘机过程。(2)对MT8870芯片输出的二进制数进行识别，识别有效后电路才可以进行喊话。(3)对NE567芯片输出的信号进行识别，识别有效完成挂机功能。6.2电话扩音器的软件流程图软件流程图对一个电路设计的正确与否起着关键性的作用，在电话扩音器电路中，首先是振铃检测电路和摘机电路，振铃信号被检测后，由DTMF解码电路对输入操作指令进行译码，再送入单片机识别，识别有效后由驱动电路控制扩音器的开闭，如果在操作不当挂机时，忙音信号由挂机电路检测后，送入单片机识别，识别有效后完成挂机操作。电话扩音器的软件流程图如下图6-1所示： 初始化发模拟摘机提示音接收输入操作DTMF译码单片机识别驱动电路挂机开始振铃7声？YN扩音器图6-1 电话扩音器的软件流程图6.3电话扩音器的整体电路图见附录16.4 电话扩音器整体电路的PCB版图见附录26.5电话扩音器的编写程序见附录3结 论毕业设计是对我们大学所学知识的总结，是对我们理论知识和实际动手能力的考察，下面我就毕业设计作一个系统的总结。这次毕业设计，我选择了实做的题目-基于单片机控制的电话扩音器，不仅提高了我的动手操作能力，还加强了我的逻辑思维能力，使所学的知识系统化，培养了严肃认真和实事求是的科学态度，吃苦耐劳的精神以及相对应的工程意识，对以后的工作有很大的帮助。本设计首先对整个系统的工作原理和实现方法进行了简单的介绍，给出了系统工作的整体框图。然后介绍了系统设计用到的各个模块的功能特性，并进行了各个子模块方案比较，最终选出最优越的方案。在理论上对整个系统有一定了解的情况下，进行了系统模块的电路的设计，充分利用各方面的资料，发挥我所学的特长。本设计以单片机为主控制器，通过各部分的电路调试实现了扩音功能。对于硬件设计，我通过查阅资料，对各个模块所用的器件有了进一步的了解，从而弄懂了整个电路的工作过程，实现了系统所要求的功能。对于软件设计，由于以前的编程经验不够、对指令的了解不是很彻底，但是通过老师的细心指导、我的努力和别的同学的帮助，最终明白了软件的实现过程。本系统经过了设计阶段、开发实现阶段以及最后的应用测试阶段。经过长时间的努力，核心问题已经全部解决，所有功能均已基本实现，只是在通用性上还有待提高。经过这次毕业设计，我接触到了更多平时没有接触到的仪器设备、元器件以及相关的使用调试经验，发现了自己很多不足之处。我还体会到了所学理论知识的重要性：知识掌握得越多，设计得就更全面、更顺利、更好。总之，我在各方面还存在着不足的地方，由于能力所限，所以在设计思路和实现功能上难免有不足之处，请各位老师多多批评指正。参考文献1 蒋廷彪,刘电霆等.单片机原理及应用（MCS-51）M.重庆:重庆大学出版社,2005.2 李桂宏,谢世健.集成电路设计宝典M.北京:电子工业出版社,2006.3 李隆宝,实用电子器件和电路简明手册M.北京:电子工业出版社,1991.4 (日)著.庞振泰,王采斐等译.线性IC手册（模拟IC部分）.北京:清华大学出版社,1997.5 姚金生,郑小利等.元器件(修订版).北京:电子工业出版社,2004.6 肖金球.单片机原理与接口技术M.北京:清华大学出版社,2006.7 李朝青.单片机&DSP外围数字IC技术手册.北京: 航空航天大学出版社,2003.8 边春远,王志强.MCS-51单片机应用开发实用子程序M.北京:人民邮电出版社,2005.9 张曙光,李茂长.电话通信网与交换技术.北京:国防工业出版社,2004.10 金正,许成禹等.集成电路简明应用手册-音响设备辑,2002.11 (美)Scott Keagy著.李真文译.Integrating Voice And Data Network语音与数据集成网络.北京:电子工业出版社,2002.12 金文.高性能单片机的原理及应用J.国外电子元器件,1997.13 严丽平,袁可风.基于PSTN的电话远程控制器的研究J.华东交通大学学报,2005,22(1):118-121.14 曹玲芝,庞宏等.基于S3C2410的电话远程家电智能控制系统J.成都:电子科技大学学报,2006,35(3):359-36215 李隆宝.实用电子器件和电路简明手册M.北京:电子工业出版社，1991.16 马淑华,王凤文等.单片机原理与接口技术.北京:北京邮电大学出版社,2006.附录1电话扩音器的整体电路图如下图1所示：图1 电话扩音器的整体电路图附录2电话扩音器的PCB版图如下图2所示：图2 电话扩音器的PCB版图附录3电话扩音器的程序#include#define ON 0x01#define OOFF 0x02sbit RECEIVER_ON=P32;/振铃接收sbit DI_DI=P33;/回馈音，提示使用者完成摘机sbit RB4=P34;/检测到5个忙音信号后,关闭JK1sbit SHIFT=P20;/控制喇叭的通断sbit OFF=P27;/控制JK1的通断，一分钟内未收到有效指令就强行挂机unsigned char count=0;/计数7次后开始发令unsigned int number=0;/计数到20后为1秒unsigned char mangyin=0;void initTimer(void) TMOD=0x1; TH0=0x9e; TL0=0x58;void delay(int x) unsigned char i;while(x-) for(i=0;i20;i+);/*产生脉冲,发出嘟嘟声*/void doudou(unsigned char x) unsigned char i; for(i=0;ix;i+) DI_DI=DI_DI; delay(10); delay(100);void timer0(void) interrupt 1 /定时50ms TH0=0x9e; TL0=0x58; number+;void main(void) initTimer(); ET0=1; EA=1; TR0=0; OFF=1; SHIFT=1; P1=0xff; while(1) while(count4) if(RECEIVER_ON=0) delay(1000); count+=1; delay(1000); /*接收振铃*/ count=0;/振铃计数清铃 OFF=0;/接通电话 doudou(600);/提示接通电话 TR0=1;/开始计时 while(number=800) TR0=0;/关定时器 number=0; OFF=1;/完成挂机 number=0; OFF=1;/完成挂机 致 谢毕业设计把我四年所学的理论知识应用到了实践中，我选择了张建民教授带的课题基于单片机控制的电话扩音器，通过对此课题的设计，我具体的理解了该设计的原理以及工作过程，使我所学的知识系统化。本次毕业设计能够顺利地完成，首先要感谢我的指导老师张建民教授。张教授严谨的治学态度，深厚的学术造诣以及忘我的工作精神给我留下了深刻的印象。在设计选题期间，张教授给予了我很大的帮助和支持。在课题研究期间，张教授提供了很多指导性的意见，对存在的问题给予细心的分析并提出许多宝贵的意见，使我受益匪浅。在此谨向导师表示衷心的感谢！同时，还要感谢在毕业设计过程中帮助我的同学李鹏军，感谢电子系的老师们为我们提供了做毕业设计的场所。在这里我感谢母校天津工程师范学院，给了我一个锻炼、学习的机会，使我加深了对以前知识的理解，拓宽了知识面，也提高了我对所学知识的综合应用能力。最后，祝愿在此期间帮助过我的老师以及同学们工作顺利，学业有成！通信0301 曹利云2007 年6 月袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀