單片機系統(tǒng)框圖及原理資料下載

??引?言 ? ??無繩電話CT（Cordless telephone）是連接市內(nèi)交換網(wǎng)用戶端的低功率雙工無線電話。一般無繩電話具備普通電話的所有功能，如重撥、暫停、掛斷、免提、記憶等。但由于無繩電話手座機之間為無線接續(xù)，這又決定了它具有一些普通電話所不具備的特點，如信道轉(zhuǎn)換、身份 識別等。 ??國外主要發(fā)達國家均投入大量人力、物力積極進行無繩電話的開發(fā)研制，并迅速投入商用，短短十幾年內(nèi)已由CT-0發(fā)展到CT-3；從模擬發(fā)展到數(shù)字；從室內(nèi)發(fā)展到室外公用；由單區(qū)制發(fā)展到多區(qū)制，且可進行越區(qū)交換、漫游通信等。多頻道掃描無繩電話（CT-1），國外 發(fā)達國家80年代中期就開始商用，并得到迅猛發(fā)展。 ? ??1?系統(tǒng)框圖及原理 ? ??CT-1系統(tǒng)通常由一個座機和一個手機組成，座機與手機之間使用多頻道接續(xù)方式建立無線 信號連接，工作方式為異頻雙工。 ??現(xiàn)國際規(guī)定的無繩電話手座機發(fā)射頻率為48/45 MHz，共10個信道，由于外界電磁干擾，可能某些信道通訊效果不佳，使用者在使用過程中可以通過信道轉(zhuǎn)換來選擇最佳通道。身份識別功能在無繩電話中非常重要，早期的無繩電話由于沒采用單片機控制，常常造成電話被盜打，而在單片機系統(tǒng)中，只要采取手座機設(shè)定密碼就可以較好的解決這個問題。本系統(tǒng)采用 16位密碼，密碼個數(shù)達64 K，從而使系統(tǒng)安全性大大提高。 ??對照座機系統(tǒng)框圖（圖1），可知座機涉及的主要功能是：（1）接收控制碼。該控制碼由手機MCU發(fā)出，經(jīng)手機調(diào)制、發(fā)射，座機接收鑒頻后經(jīng)過濾波、整形處理輸入座機MCU。（2）發(fā)送控制碼。該控制碼由座機MCU輸出，經(jīng)座機調(diào)制、發(fā)射給手機接收。（3）雙鎖相回路（DPLL） 控制。對鎖相回路進行初始化、傳送鎖相數(shù)據(jù)（決定系統(tǒng)射頻頻點）、實現(xiàn)射頻信道選擇功能。（4）雙音頻產(chǎn)生器。實際上為MCU中一個DTMF（雙音多頻）子程序。作為民用產(chǎn)品，要求大批量、低成本、高質(zhì)量，需要采取各種措施降低成本。事實上已有成熟的、本身帶有硬件DTMF 發(fā)生器的單片機產(chǎn)品，但售價較高。而采用軟件產(chǎn)生DTMF信號，則可以采用普通的通用MCU 實現(xiàn)同樣功能。（5）振鈴檢測。檢測是否有鈴流從市話網(wǎng)內(nèi)傳來。（6）繼電器控制。用于控制線路摘機和脈沖撥號。（7）其他信號發(fā)生及信號控制。諸如信道號顯示控制、發(fā)射電路電源控制、發(fā)送回路和接收回路音頻閉音控制、脈沖/雙音多頻撥號方式轉(zhuǎn)換控制等。 ??手機系統(tǒng)框圖和座機類似，不同之處在于手機特有的一些模塊。其MCU涉及的主要功能除對應(yīng)上述座機的1，2，3項外，還包括手機電源控制、鍵盤掃描控制、手機振鈴信號發(fā)生、各種LED控制（通話指示、低壓指示）、充電檢測、電池低壓檢測等。 ? ?? ??圖1?座機方框圖 ? ??本文簡要說明手、座機都具有的兩個模塊。一個是語音處理網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包括音頻濾波器和壓擴器兩部分，前者通常由運放（如LM324）組成二階低通網(wǎng)絡(luò)，后者采用TA3 1101集成塊；另一個為DPLL雙鎖相回路，本文采用MC145162集成塊，該集成塊為通用可編程 雙鎖相環(huán)，主要用于CT-1產(chǎn)品。 ? ??2?單片機COP840C簡介 ? ??和一般系統(tǒng)不 同，無繩電話系統(tǒng)作為民用產(chǎn)品要求低成本，而作為移動通信產(chǎn)品又要求功耗小、工作電壓低。作者采用了美國國家半導(dǎo)體公司（NS）的COP840C單片機，它具有成本低（適合民用產(chǎn)品） 、功耗小（適合手持機）等特點。下面對其作簡要介紹。 ??COP840C為NS公司生產(chǎn)的8位微控制 器，其主要特性為：8位CMOS處理器；低功耗、全靜態(tài)；I/O和寄存器被映射到數(shù)據(jù)內(nèi)存地址空間；2 KROM，128 ByteRAM和23個I/O口；可變、軟件可重設(shè)置I/O；16位通用時鐘，帶一個相關(guān)的16位自動重裝載/捕捉寄存器；時鐘工作三種模式：①PWM；②外事件記數(shù)；③ 獨立的捕獲寄存器；三個中斷源：外中斷、時鐘中斷和軟件陷阱中斷。詳細性能，可參看NS 公司相關(guān)手冊。 ? ??3?接口電路 ? ??作為民用通訊產(chǎn)品的無繩電話無論是接口電路還是整個系統(tǒng)設(shè)計都與一般工業(yè)控制系統(tǒng)有很大差別。其差別主要體現(xiàn)在：（1）接口電路并不復(fù)雜也不允許復(fù)雜，特別是作為移動通訊手機，其體積、重量、耗電等都有著嚴格的要求，所以接口設(shè)計力求簡潔。（2）由于整個電路系統(tǒng)是模、數(shù)混合系統(tǒng)，所以在有些場合對信號處理如信令的整形、 濾波要求特別嚴格。 ??3.1?手機電路 ??接收機電源控制。通常手機都是采用掃描式接收方式以省電，即電源間歇式通斷，電源通斷 比常用1∶3-1∶5。如通200 ms，然后切斷600 ms，采用這種接收方式可大大提高待機時間 ，可做到手機守候時間達3～5天（270 mA時可充電電池組）。由于只是簡單的開關(guān)作用，用普通PNP型三極管作為開關(guān)管即可。這種簡單控制用得很多，如控制各種LED指示燈、控制發(fā)送 回路、接收回路閉音（閉音二極管）、發(fā)射電路電源控制等。 ??電池電壓低檢測，以便及時告警提醒用戶充電。電路上用了專用KIA7834，當電源 電壓低于3.4 V時，KIA7834的3腳輸出低電平，一方面通知CPU，同時控制低壓指示燈亮。 ??接收信令處理電路。如前所述，在本系統(tǒng)中，信令的整形、濾波電路尤為重要。本文利用了 鑒頻集成塊本身內(nèi)含的運放。通常也用LM324運放做成二階濾波器，以適應(yīng)無繩電話亞音頻 信令的要求。 ??3.2?座機電路 ??相對而言，座機接口電路較復(fù)雜。首先在接收信令輸入端。從鑒頻集成塊輸出的信令，經(jīng)過由LM324組成的二階無限增益多路反饋有源低通濾波器，其截止頻率為400 Hz左右。然后進入LM324組成的整形電路，實質(zhì)為一個比較器，其輸出經(jīng)限幅電路輸入CPU，在調(diào)試過程中，濾波器參數(shù)應(yīng)隨信令波特率不同而相應(yīng)調(diào)整，才能達到滿意的通訊效果。 ??CPU通過控制74L S164，控制8段LED顯示器，產(chǎn)生目前手座機通訊用信道號。的28腳是繼電器控制線，控制信號經(jīng)三極管倒相后，控制繼電器的通、斷、來達到線路摘機、座機使用指示燈亮及脈沖撥號，而在有線電話中，摘機功能是由專用開關(guān)（簧片）控制，脈沖撥號功能是由專用集成塊 產(chǎn)生。 ??CPU軟件法產(chǎn)生的雙音多頻信號為數(shù)字信號，可以采用分立元件D/A轉(zhuǎn)換法。D/A轉(zhuǎn)換之后應(yīng)接二階有源濾波，然后通過變壓器傳送到市話線路中。該濾波器也必須在樣機階段仔細調(diào)試，以使DTMF信號的各種指標滿足國標要求。對于來電鈴流檢測，采用光耦器件作為傳輸元件 ，當線路上有鈴流進入時，CPU檢測到低電平。 ??在本系統(tǒng)中，抗干擾能力相當重要。系統(tǒng)中有高頻、低頻、模擬和數(shù)字信號，各種干擾都會影響系統(tǒng)的工作。主要采取以下措施：（1）高頻隔離，給高頻部分加上屏蔽罩，尤其是發(fā)射部分。（2）電源部分分級、分模塊濾波，盡量減少不同功能塊之間的串擾。（3）設(shè)計注 意布局，特別注意高頻低頻的隔離以及模擬數(shù)字的隔離。 ? ??4?軟件設(shè)計 ? ??座機程序主流程如圖2，手機與其類似不贅述。由于篇幅關(guān)系，不可能列出其各個模塊的詳 細流程。下面主要介紹其中座機DTMF模塊的設(shè)計思想及程序。該模塊流程圖如圖3。 ? ??