单片机电话单机测试仪的研制

摘 要： 介绍一种新型的单片机电话电机测试仪的工作原理、实现电路、程序设计和功能。给出了串行数据流在单片机内存中的存储格式及快速处理方法。
关键词： 单片机、串行数据A/D测试仪

随着我国电讯业的迅速发展，电话单机需求量激增，为此研制了一种能快速、准确测试电话单机主要性能并对其故障定位的测试仪器。测试仪的特点为：信号方式、接口形式符合有关用户交换机的国家标准；操作方法上符合人们的操作习惯；功能较全、测试速度快、定位准确。

单片机电话测试仪的主要功能为：
·环阻测量：测量用户摘机状态环路接通电阻Ron和挂机状态的漏电流Ioff；
·脉冲拨号测量：包括测量脉冲串的个数、速率、断续比、间隔等参数；
·双音拨号测量：测量译码准确性、持续时间、间隔等参数；
·5km仿真功能：模拟话机应用的真实环境，测量话机功能是否正常；
·振铃测试功能；
·内部通话功能。

用户电路向话机提供馈电，并在用户摘机呼出后，将呼出信号送单片机。单片机控制信号音驱动单元向用户发送拨号音，同时监视用户是否拨号。收到拨号信号后，马上关闭信号音驱动单元，转入信号扫描程序。
进入信号扫描程序后，单片机首先确认是脉冲拨号还是双音拨号。如果是脉冲拨号，单片机执行脉冲信号扫描程序，对脉冲串计数、测量其速率、断续比、数字间隔等参数。如果是双音多频拨号，则单片机接收译码结果、持续时间、间隔等参数。测量完成后，显示测量结果，并做出判决。在振铃测试状态下，单片机控制铃流信号发生器向话机送出铃流信号，检测话机收铃单元是否正常。通话是在两部话机之间进行。通过两部话机之间的通话，确定话机的送话、受话的质量。另外，单片机接收键盘命令，实现环阻测量、控制转换及5km仿真线的接入等。

2 硬件电路设计及测量原理
硬件电路分话路电路和单片机测量与控制电路两大部分。
2.1 话路电路
话路电路包括用户电路、振铃驱动电路、信号音驱动电路、交换网络等。
用户电路由三端稳压器、光电耦合器、与非门、电阻及二极管组成。三端稳压器接成恒流源组态，产生20mA恒定电流。光电耦合器实现电平转换。当用户摘机呼出后，直流环路闭合，有20mA电流流过，光电耦合器输出低电平，经与非门整形后送单片机输入端口ST1。单片机对该输入口循环检测，得到脉冲串个数、速率、断续比、间隔等数据信息。
根据用户摘机时环路电平UA，测量环路电阻：Ron=，其中UD为二极管的压降。
设用户负载电阻为100kΩ时环路电位为Uoff′(该值预先存储在单片机内存中)，用户挂机时环路电位为Uoff，若Uoff≥Uoff′，说明Ioff指标合格；若Uoff＜Uoff′，说明Ioff指标不合格。
单片机由P3.1输出25Hz方波信号，控制晶体管的通断，使其集电极输出25Hz、幅度为90V的方波信号，经π型低通滤波器滤除高次谐波分量后，得到25Hz正弦信号作为铃流信号。
单片机由P1.0输出450Hz信号，送三态门输入端，通过P1.1、P2.2控制三态门的使能端，产生拨号音、忙音、回铃音等信号。由交换网络将信号送给选定的话机。
交换网络由J1~J6继电器构成，在不同的测试要求下，各继电器动作情况如表1所示。其中，NC代表静合触点接通；NO代表动合触点接通。

2.2 单片机测量与控制电路
单片机测量与控制电路设计包括单片机及外围接口电路、环路电平变换及数据采集、双音多频译码等单元。
单片机选用AT89C51，其内部的4Kbyte E2PROM作为程序存储器，选用6264作为外部数据寄存器，键盘显示接口电路选用8279芯片。
用户话机馈电电压为48V，A/D转换芯片选用MC14433，其模拟输入电压值为2V，需电平转换，由高压集成运放完成电平转换电路。另外，双音多频译码接收电路采用G8870芯片。

3.5 键盘显示程序
单片机将显示缓存区内容转换成显示字模送入8279显示RAM。同时读取8279的状态字，查询是否有键按下。当有键按下时，读入键值、译码并转到相应的命令入口。