基于热释电红外传感器的无线监控报警系统设计

本设计旨在制作出一种功能强大的报警系统，在出现紧急情况时能及时通知当事人，即便其不在现场附近，并自动呼叫报警。相比普通的报警器，本设计将重点放在远程语音报警上，只要接上适当的传感器就可组成防盗报警、火灾报警、煤气泄露报警等多功能报警系统，并附加实现一些智能控制功能，赋予报警系统更强大和完整的功能，以满足人们对安全报警的需求。本系统基于电话网络但是与电话互相独立不会影响电话的正常使用，并通过语音提示操作，人机交互友好。

系统原理及系统框图

本系统主要包括电话自动摘机和挂机电路，DTMF信号收发电路，语音提示电路，报警电路，键盘显示电路，人体信号检测电路，编码电路，无线发射电路，以及作为主核心的单片机控制电路，系统结构框图如图1所示。我们设定报警部分为本系统主体工作部分，即实时监控房内安全情况，在软件上表现为主循环，当有振铃信号或设定信号时才中断去执行相应操作。在此我们需要对人体的红外辐射敏感并且抗干扰(如小动物等)的传感器，为此我们选用被动式热释电红外探测器，并在它的辐射照面覆盖特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。设定部分的功能是存储报警时需要拨打的号码，并设定主人身份验证密码。为了系统的简洁采用液晶屏显示。

当红外线人体检测电路检测到有人体入侵时，编码电路将该检测探头的地址编码，并且经过无线发射电路将检测到有人体入侵的探头的地址发送给无线接收电路，经CPU译码后，LED显示报警地址，同时发出声光报警或者向主任拨打预先设定的电话进行报警。

信号检测电路

信号检测电路主要由热释电红外检测探头SD02和BISS0001信号处理电路组成。

信号检测电路如图2所示。配以滤波镜片和阻抗匹配用场效应管组成的热释电红外传感器，以非接触方式检测出来自人体的红外辐射并将其转换成电信号，经BISS0001中的运放N1的前置放大、运算放大器N2的第二级放大，将直流电位抬高为内置电压Um后送到由比较器N4、N5组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Us。由于内置电压UH≈0.7UDD、UL≈0.3UDD，当UDD=5V时，可有效地抑制±1V的噪声干扰。N3作为条件比较器，当输入电压Uc小于内置电压UR(≈0.2UDD)时，N3输出为低电平封住了Us向下级递送。而当Uc>UR时，N3输出为高电平，打开与门N7，此时若有触发信号Us的上跳变前沿到来，则可启动延时定时器，同时Uo输出为高电平。比较器的域值选取很重要，域值太低易误报，太高则灵敏度低。

在定时周期Tx内，BISS0001的输出端2为高电位，则晶体管VT1饱和导通，其集电极为低电位，将这一信号送到由单片机及无线发射电路组成的编码及无线发射电路，接到编码用的单片机的P0.0口，单片机将该探头编码后通过无线发射；在Tx结束时，BISS0001进入封锁周期Ti，其输出端变为低电平，晶体管截止，其集电极为高电平。BISS0001的1脚(A端)与电源相连，使信号检测电路处于重复触发。Tx定时间隔可由BISS0001的3脚和4脚上所接的电阻和电容来确定。信号检测探头仰角可在120。范围内调节，并通过改变仰角来进行实际探测距离的调节，我们可通过实际测试来调整，也可以调整信号检测电路中的可调电阻RP来调整探头的检测距离，本设计电路可探测距离为30m。

编码电路岛无线收发射模块

编码电路和无线发射电路由单片机和收发一体芯片nRF401组成，其电路外围元件少，电路简单。

本设计中采用挪威Nordic公司新推出的集发射接收为一体的nRF401无线数传芯片，它是一个为433MHz ISM频段设计的真正单片机UHF无线收发芯片，采用FSK调制解调技术。采用高增益天线的情况下传输距离可达3000m。

编码及无线收发射电路如图3所示。通过AT89C5l的P2.0口控制射频芯片的PWR_UP，使其为“1”时表示进入正常工作模式，为“0”时表示进入待机模式；P2.2接射频芯片的CS，控制发送接收频率，为“1”表示工作频率为434.32MHz。为“0”表示工作频率为433.92MHz。P2.1控制射频芯片的TXEN端，使其为“1”表示进入发送模式，为“0”表示进入接收模式。

MT8880与AT89C51及语音电路的接口

DTMF信号发送/接收电路采用MITEL公司推出的专门用于处理DTNF信号的专用集成电路MT8880芯片，不仅具有接收和发送DTMF信号的自动拨号功能，还可以检测电话干线上拨号音、回铃音和忙音等信号音。适合与单片机接口，外围电路简单。

MT8880内部有5个寄存器，分别为接收数据寄存器、发送数据寄存器、收发控制寄存器CRA和CRB以及收发状态寄存器。在本设计中，仅采用发送数据寄存器、收发控制寄存器CRA和CRB发送DTMF信号实现自动拨号功能。发送数据寄存器中的数据决定要发送的双音频信号的频率，因此只能向发送数据寄存器写入数据。两个收发控制寄存器占用同一个地址，因此根据CRA中的寄存器选择位的值决定是否对CRB进行操作。

ISDl420语音芯片采用直接模拟存储技术，且录放音质极好，并有一定的混响效果；它的外围元件简单，仅需简单的阻、容器件即可组成简单的录、放音电路；无须后备电源，信息存储时间长，不需要专用的编程器及语音开发器；具有较强的选址能力，可把存储器分成160段来管理，形成最小的录放时间为125ms。在本设计中，因需要四段报警提示语音，因此在语音分段方法设计时均将每段语音设为5s，其起始地址分别为00000000B、00101000B、01010000B、01111000B。

ISDl402的数据口A3、A4、A5、A6分别接单片机端口扩展芯片8255的PB0、PB1、PB2、PB3口，A0、A1、A2、A7接地，PLAYL接8255的PB5脚，SP经电容C14将语音信号偶合后送去电话接口电路。当按下开关SB1，录音指示LED发光并同时开始录音。当有警情时，单片机控制DTMF信号发送/接收电路自动拨打电话，电话接通后单片机根据不同的探测器送来的信号向ISDl420发送要放哪一段录音的指令和 放音指令。ISD 1420则将语音信号送到电话接口电路，等待放音完毕以后，单片机发送挂机命令，报警完毕。

MT8880的DO～D3口分别接8255的PA0～PA3口，CLK2接PA4口，R/W接PA5口，RSO接PA6口，CS接PA7口，IRQ接主控电路处理器89C51的TO口，用来记录各种脉冲的个数。来自语音电路的信号经过R44送到电话线上去。继电器K用来控制摘挂机，晶体管的B极接主控电路处理器89C51的P1.2口，当P1.2为“1”时，V2导通，继电器K闭合，电话接通，当P1.2为“0”时，V2截止，电话挂机。

主控电路处理器89C51的P0口分别接8255的DO～D7口和74HC373的DO～D7口，74HC373的Q0和Q1分别接8255的A0和A1，89C51的P2.5、P2.6、P2.7分别接74HCl38的A、B、C口，74HCl38的YO接8255的CS端。

软件设计

1.信号音的识别方法

系统在巡检到警情信号后就模拟摘机。为了识别模拟摘机后电话系统是否处于可拨号的状态、电话拨完号码后电话是否接通以及对方是否摘机接听电话等几种状态，系统必须进行信号音的识别。为了识别信号音，必须知道各种信号音的特性。各种信号音特性如下。

拨号音：450±25Hz连续蜂音。

忙音：0.35s断0.35s通的450±25Hz蜂音，音段周期为0.7s。

回铃音：4s断ls通的450±25Hz蜂音，音段周期为5s。

这些电话信号均是模拟信号，然而单片机是无法识别模拟信号的，故必须先将模拟信号转换为脉冲信号，然后再根据脉冲信号的脉冲个数进行识别。这些电话音频信号的脉冲个数计算公式为N=tm/T。其中，N为每音段周期的脉冲个数；T为电话音频信号的音频周期，单位为s；tm为信号音段周期的导通时间，单位为s。

在实际使用中，主要需要识别拨号音、忙音和回铃音。分析这3种信号的特性可以看出，在一定的计数时间内，其脉冲个数是不一样的。在本设计中采用2s计数判断拨号音，采用2.8s(即4个忙音周期)判断是否为忙音。随后采用1s为一个计数单元，采用计五次后的累加脉冲数来判断对方是否接听电话。若有，则放相应的报警提示语音；否则再计1s，然后计算最后5s内的脉冲数，再次判断对方是否摘机。如此反复。直到超过等待时间仍没有人接听电话就挂机。由于干扰和一些其他因素的存在，难免会有误判的现象而导致漏报警情。因此采取在所有预先设定的电话至少有一个拨通就只拨一遍。如果全部投拨通或者没人接听则把所有预存电话重拨一遍，这样漏报报警的概率就非常低以致可忽略不计。

2.软件流程图及拨号程序

自动拨号程序的流程图如图4所示。

3.编程过程中应注意的几点

首先，MT8880的DTMF产生器是发送部分的主体，它产生全部16种失真小、精度高的标准双音频信号，这些频率均由3.579545MHz晶体振荡器分频产生。电路由数字频率合成器、行/列可编程分频器、开关电容式D/A变换器组成。行和列单音正弦波经混合、滤波后产生双音频信号。通过DTMF编解码表把编码数据写入MT8880发送寄存器产生单独的fLOW和fHIGH，一旦编码错误就会导致拨号失败，故在编程过程中要十分小心。

其次，在摘机后应延时一段时间再去判断摘机音，因为本系统采用机械继电器实现自动摘机，故应考虑继电器的响应时间。 最后，一个电话号码拨完后不能立即拨下一个电话号码，应保证挂机的最短有效时间以确保前一电话号码确实已挂机，否则拨下一个电话号码时会没有拨号音。

结论

该系统编码解码都用软件方式实现，传输方式采用双向传输。如果发生警情，则向主机发送一数据串，该数据串由以下几个部分组成：4位地址码，8位数据码，1位起始位，1位奇偶校验位。主机接收到数据后首先进行校验，如果数据有错则要求重新发送刚才的数据，直到正确。接收到正确的数据信息后，接下来的工作就是核对地址码，如果地址码与主机设置的地址相同则表明该数据可能是来自本系统外的设备发送的数据，不进行解码，收到与主机设置地址相同的数据才进行解码。

电话机无P-T开关如何将脉冲设置成音频

程控交换原理实验系统及控制单元实验

一、 实验目的

1、熟悉该程控交换原理实验系统的电路组成与主要部件的作用。

2、体会程控交换原理实验系统进行电话通信时的工作过程。

3、了解CPU中央集中控制处理器电路组成及工作过程。

二、 预习要求

预习《程控交换原理》与《MCS-51单片计算机原理与应用》中的有关内容。

三、 实验仪器仪表

1、主机实验箱 一台

2、三用表 一台

3、电话单机 四台

四、 实验系统电路组成

（一）电路组成

图1-1是该实验系统的原理框图

图1-1 实验系统的原理框图

图1—2是该实验系统的方框图，其电路的组成及主要作用如下：

1、用户模块电路 主要完成BORSCHT七种功能，它由下列电路组成：

A、 用户线接口电路

B、 二四线变换器

C、 PCM编译码电路

用户线接口电路 二／ 四线变换器 二／四线变换器 用户线接口电路

用户1 PCM CODEC电路 PCM CODEC电路 用户3

用户线接口电路 二／ 四线变换器 二／ 四线变换器 用户线接口电路

用户2 PCM CODEC电路 PCM CODEC电路 用户4

时钟信号电路 控制、检测电路 输出显示电路 二次稳压电路

多种信号音电路 CPU中央处理器 键盘输入电路 直流电源

图1－2　实验系统方框图

2、交换网络系统 主要完成空分交换与时隙交换两大功能，它由下列电路组成：

A、空分交换网络系统

B、时隙交换网络系统

3、多种信号音电路 主要完成各种信号音的产生与发送，它由下列电路组成：

A、450Hz拨号音电路

B、忙音发生电路

C、回铃音发生电路

D、25Hz振铃信号电路

4、CPU中央集中控制处理器电路 主要完成对系统电路的各种控制，信号检测，号码识别，键盘输入信息，输出显示信息等各种功能。

5、系统工作电源 主要完成系统所需要的各种电源，本实验系统中有+5V，-5V，+12V，-12V，-48V等5组电源，由下列电路组成：

A、内置工作电源：+5V，+12V，-12V，-48V

B、稳压电源： -8V，-5V

控制部分就是由CPU中央处理系统、输入电路（键盘）、输出电路（数码管）、双音多频DTMF检测电路、用户环路状态检测电路、自动交换网络驱动电路与交换网络转换电路、扩展电路、信号音控制电路等电路组成。

下面简要说明各部分电路的作用与要求：

1、键盘输入电路：　主要把实验过程中的一些功能通过键盘设置到系统中。

2、显示电路：　 显示主叫与被叫电路的电话号码，同时显示通话时间。

3、输入输出扩展电路：　显示电路与键盘输入电路主要通过该电路进行工作。主要芯片是D8155A，SN74LS240，MC1413。

4、双音多频DTMF接收检测电路：　把MT8870DC输出的DTMF四位二进制信号，接收存贮后再送给CPU中央集中控制处理系统。

5、用户状态检测电路：　主要识别主、被叫用户的摘挂机状态，送给CPU进行处理。

6、自动交换网络驱动电路：　主要实现电话交换通信时，CPU发出命令信息，由此电路实现驱动自动交换网络系统，其核心集成电路为SN74LS374，D8255A，GD74LS373等芯片。

7、信号音控制电路：　它完全按照CPU发出的指令进行操作，使各种信号音按照系统程序进行工作。

8、振铃控制电路：　它也是按照CPU发出的指令进行工作，具体如下：

（A）不振铃时，要求振铃支路与供电系统分开。

（B）振铃时，铃流送向话机，并且供电系统通过振铃支路向用户馈电，用户状态检测电路同时能检测用户的忙闲工作状态。

（C）当振铃时，用户一摘机就要求迅速断开振铃支路。

（D）振铃时要求有1秒钟振、4秒钟停的通断比。

以上是CPU中央集中控制处理系统的主要工作过程，要全面具体实现上述工作过程，则要有软件支持，该软件程序流程图见图1—4。

图1-3 键盘功能框图

对图1-3所示的键盘功能作如下介绍：

“时间”： 该键可设置系统的延时时间。如久不拔号、久不应答、位间不拔号的延时，缺省值为10秒，可选择的时间值有10秒、30秒、1分钟。按一次该键则显示下一个时间值，三个值循环显示，当按下“确认”键时，就选定当前显示值供系统使用，按“复位”键则清除该次时间的设定。

“会议电话”： 该键为召开电话会议的按键。电话会议设置用户1为主叫方，其他三路为被叫方，只能由主叫方主持召开会议，向其他三路发出呼叫。电路完全接通或者接通两路后，主叫方能和任一被叫方互相通话。除“复位”键外，其他键均推失去功能。会议结束后，可按“复位”键重启系统。

“中继”： 该键为局内交换切向中继交换的功能按键，按下此键，再按“确认”键进行确认，则工作模式由局内交换切换为中继交换，显示器循环显示“d”，此时方可通过中继拨打“长途”电话。按“复位”键重启系统，进入正常局内交换模式。

“确认”： 该键完成对其他功能键的确认，防止误按键，在键盘中除“复位”键外，其他功能键都必须加“确认”键才能完成所定义的功能。

“复位”： 该键为重启系统按键。在任何时候或者系统出现不正常状态时都可按下此键重启系统（有用户通话时，会中断通话），所有设置均为默认值。

图1-5是显示电路工作示意说明图。

主叫号码显示 计时显示 被叫号码显示

图1－5 显示电路

开 始

NO

有用户呼叫吗？

呼叫?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1 YES

去 话 接 续

向主叫送拨号音

NO

第一位号码来了吗？

拨号开始?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1 YES

停送拨号音，收存号码

内 部 处 理

拨号完毕?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1

被叫闲吗？ NO

YES

来 话 接 续 向主叫送忙音

向被叫送铃流，向主叫送回铃音

被叫应答否？ NO

主叫挂机否？

应答?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1 YES

停送铃流，回铃音，接通电路 YES

话终挂机否?

挂机?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1?6?1 YES

拆线（释放复原）

结 束

图1-4 程序工作流程示意图

五、实验内容

1、测量实验系统电路板中的TP91~TP95各测量点电压值，并记录。

2、从总体上初步熟悉两部电话单机用空分交换方式进行通话。

3、初步建立程控交换原理系统及电话通信的概念。

4、观察并记录一个正常呼叫的全过程。

5、观察并记录一个不正常呼叫的状态。

图1-6 呼叫识别电路框图

五、 实验步骤

1、接上交流电源线。

2、将K11~K14,K21~K24,K31~K34,K41~K44接2，3脚；K70~K75接2，3脚；K60~K63接2，3脚。

3、先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J8，J9。此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。

4、按 “复位”键进行一次上电复位，此时，CPU已对系统进行初始化处理，数码管循环显示“P” ，即可进行实验。

5、将三用表拔至直流电压档，然后测量TP91，TP92，TP93，TP94，TP95的电压是否正常：TP91为－12V，TP92为－48V，TP93为＋5V，TP94为＋12V，TP95为－5V。(－48V允许误差±10%，其它为±5%)

6、将四个用户接上电话单机。

7、正常呼叫全过程的观察与记录。(现以用户1为主叫，用户4为被叫进行实验)

A、 主叫摘机，听到拨号音，数码管显示主叫电话号码“68” 。

B、 主叫拨首位被叫号码“8”，主叫拨号音停，主叫继续拨完被叫号码“9”。

C、 被叫振铃，主叫听到回铃音。

D、 被叫摘机，被叫振铃停，主叫回铃音停，双方通话。数码管显示主叫号码和被叫号码，并开始通话计时。

E、 挂机，任意一方先挂机（如主叫先挂机），另一方（被叫）听到忙音，计时暂停，双方都挂机后，数码管循环显示“P” 。

8、不正常呼叫的自动处理

A、 主叫摘机后在规定的系统时间内不拨号，主叫听到忙音。(系统时间可以设置，在系统复位后按“时间”可循环显示“10”，“30”，“100”，分别表示10秒，30秒，1分钟，选定一个时间，按“确定”即系统时间被设置，在复位状态时，系统时间默认为10秒。)

B、 拨完第一位号码后在规定的系统时间内没有拨第二位号码时，主叫听到忙音。

C、 号码拨错时（如主叫拨“56” ），主叫听到忙音。

D、 被叫振铃后在规定的系统时间内不摘机，被叫振铃音停，主叫听到忙音。

六、 实验注意事项

对实验系统加电一定要严格遵循先打开系统工作电源的“交流开关”，然后再打开直流输出开关J8，J9。实验结束后，先分别关直流输出开关J8，J9。最后再关“交流开关”，以避免实验电路的器件损坏。

七、 实验报告要求

1、画出实验系统电路的方框图，并作简要叙述。

2、对正常呼叫全过程进行记录。

实验二 用户线接口电路及二四线变换实验

一、实验目的

1、全面了解用户线接口电路功能（BORST）的作用及其实现方法。

2、通过对MH88612C电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。

3、了解二四线变换电路的工作原理。

二、预习要求

认真预习程控交换原理中有关用户线接口电路等章节。

三、实验仪器仪表

1、主机实验箱 一台

2、电话单机 二台

3、20MHz示波器 一台

4、三用表 一台

四、电路工作过程

在现代电话通信设备与程控交换机中，由于交换网络不能通过铃流、馈电等电流，因而将过去在公用设备（如绳路）实现的一些用户功能放到“用户电路”来完成。

用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Interface Circuit—SLIC）。任何交换机都具有用户线接口电路。

模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成，随着微电子技术的发展，近十年来在国际上陆续开发多种模拟SLIC，它们或是采用半导体集成工艺或是采用薄膜、厚膜混合工艺，并已实用化。在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSCHT功能中过压保护由外接元器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器（CODEC），其余功能由所谓集成模拟SLIC完成。

在布控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在绳路中实现的，馈电电压一般是-60V，用户的馈电电流一般是20mA~30 mA，铃流是25HZ，

90V左右，而在程控交换机中，由于交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃等，所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担完成，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有B（馈电）、O（过压保护）、R（振铃）、S（监视）、C（编译码）、H（混合）、T（测试）七项功能。

模拟用户线接口电路的功能可以归纳为BORSCHT七种功能，具体含义是：

（1）馈电（B-Battery feeling）向用户话机送直流电流。通常要求馈电电压为—48伏，环路电流不小于18mA。

（2）过压保护（O-Overvoltage protection）防止过压过流冲击和损坏电路、设备。

（3）振铃控制（R-Ringing Control）向用户话机馈送铃流，通常为25HZ/90Vrms正弦波。

（4）监视（S-Supervision）监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和交换网络。

（5）编解码与滤波（C-CODEC/Filter）在数字交换中，它完成模拟话音与数字码间的转换。通常采用PCM编码器（Coder）与解码器（Decoder）来完成，统称为CODEC。相应的防混叠与平滑低通滤波器占有话路（300HZ~3400HZ）带宽，编码速率为64kb/s。

（6）混合（H-Hyhird）完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM发送，接收数字四线单向信号之间的连接。过去这种功能由混合线圈实现，现在改为集成电路，因此称为“混合电路”。

（7）测试（T-Test）对用户电路进行测试。

模拟用户线接口功能见图2—1。

铃流发生器 馈电电源

发送码流

过 振 低通 编

a 压 测 铃 馈 混 码

模

拟 保 试 继 电 合 平衡 器

用 （编码信号）

户 护 开 电 电 电 网络 解

线

b 电 关 器 路 路 码

路 低通 器

接收码流

测试 振铃控台 用户线

总线 制信号弹 状态信号

图2-1 模拟用户线接口功能框

（一）用户线接口电路

在本实验系统中，用户线接口电路选用的是MITEL公司的MH88612C。MH88612C是2/4线厚膜混合用户线接口电路。它包含向用户话机恒流馈电、向被叫用户话机馈送铃流、用户摘机后自行截除铃流，摘挂机的检测及音频或脉冲信号的识别，用户线是否有话机的识别，语音信号的2/4线混合转换，外接振铃继电器驱动输出。MH88612C用户电路的双向传输衰耗均为-1dB,供电电源+5V和-5V。其各项性能指标符合邮电部制定的有关标准。

（1）该电路的基本特性

1、向用户馈送铃流

2、向用户恒流馈电

3、过压过流保护

4、被叫用户摘机自截铃

5、摘挂机检测和LED显示

6、音频或脉冲拨号检测

7、振铃继电器驱动输出

8、语音信号的2/4线转换

9、能识别是否有话机

10、无需偶合变压器

11、体积小及低功耗

12、极少量外围器件

13、厚膜混合型工艺

14、封装形式为20引线单列直插

图2-2是它的管脚排列图

（2）MH88612C引出端功能的说明

0脚：IC Internal Connection：空端。

1脚：TF Tip Feed： 连接外接二极管作为保护电路连到-48V和地。。

2脚：IC Internal Connection：空端。

3脚：VR Voice Receive(input)： 四线语音信号的接收端。

4脚：VRef Voltage Reference：设置向用户电话线送恒流馈电的参考电压，恒流通过VRef调节；也可接地,一般为21mA环流。

5脚：VEE 负供电电源，通常为-5V DC。

6脚：GNDA 供电电源和馈电电源的地端，模拟接地。

7脚：GS Gain setting(input)：低电平时直接接收附加增益为-0.5 dB，

此增益除编解码增益设置之外的，高电平时为0dB。

8脚：VX Voice Transmit(output)：四线语音信号的发送端。

9脚：TIP 连接用户电话的“TIP”线。

10脚：RING 连接用户电话的“RING”线。

11脚：RF Ring Feed：外部连接至振铃继电器。

12脚：VDD 正供电电源，通常为+5V DC。

13脚：RC Relay Control(input)振铃继电器控制输入端，高电平有效

14脚：RD 振铃继电器驱动输出端，外接振铃继电器线圈至地端，内部有一线圈感应箝位二极管。

15脚：RV Ring Feed Voltage：用户线铃流源输入端，外部连接至振铃继电器。

16脚：VRLY 振铃继电器正供电电源，能常为+5V DC。

17脚：IC Internal Connection：空端。

18脚：VBat 用户线馈电电压，通常为-48V DC

19脚：CAP 连接外部电容作为振铃滤波控制连电阻到地。

20脚：SHK 摘挂机状态检测及脉冲号码输出端，摘机时输出高电平。

（3）用户线接口电路主要功能

图2-3是MH88612C内部电路方框图，其主要功能说明如下：

TF VR

TIP

RING VX

RF

RV

VRLY

RC

VRef

RD CAP

SHK

图2-3 MH88612C内部电路方框图

1、向用户话机供电，MH88612C可对用户话机提供恒流馈电，馈电电流由VBAT以及VDD供给。恒定的电流为25 mA。当环路电阻为2KΩ时，馈电电流为18 mA，具体如下：

A、 供电电源VBat采用-48V；

B、 在静态情况下（不振铃、不呼叫），-48V电源通过继电器静合接点至话机；

C、 在振铃时，-48V电源通过振铃支路经继电器动合接点至话机；

D、 用户挂机时，话机叉簧下压馈电回路断开，回路无电流流过；

E、 用户摘机后，话机叉簧上升，接通馈电回路（在振铃时接通振铃支路）回路。

2、MH88612C内部具有过压保护的功能，可以抵抗保护TIP- -RING端口间的瞬时高压，如结合外部的热敏与压敏电阻保护电路，则可保护250V左右高压。

3、振铃电路可由外部的振铃继电器和用户电路内部的继电器驱动电路以及铃流电源向用户馈送铃流：当继电器控制端(RC端)输入高电平，继电器驱动输出端(RD端)输出高电平，继电器接通，此时铃流源通过与振铃继电器连接的15端(RV端)经TIP––RING端口向被叫用户馈送铃流。当控制端(RC端)输入低电平或被叫用户摘机都可截除铃流。用户电路内部提供一振铃继电器感应电压抑制箝位二极管。

4、监视用户线的状态变化即检测摘挂机信号，具体如下：

A、用户挂机时，用户状态检测输出端输出低电平，以向CPU中央集中控制系统表示用户“闲”；

B、用户摘机时，用户状态检测输出端输出高电平，以向CPU中央集中控制系统表示“忙”；

5、在TIP––RING端口间传输的语音信号为对地平衡的双向语音信号，在四线VR端与VX端传输的信号为收发分开的不平衡语音信号。MH88612C可以进行TIP––RING端口与四线VR端和VX端间语音信号的双向传输和2/4线混合转换。

6、MH88612C可以提供用户线短路保护：TIP线与RING线间，TIP线与地间，RING线与地间的长时间的短路对器件都不会损坏。

7、MH88612C提供的双向语音信号的传输衰耗均为-dB。该传输衰耗可以通过MH88612C用户电路的内部调整，也可通过外部电路调整；

8、MH88612C的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩阵使用。

由图1-1可知，本实验系统共有四个用户线接口电路，电路的组成与工作过程均一样，因此只对其中的一路进行分析。

图2-4是用户1用户线接口电路的原理图：

图2-4 用户线接口电路电原理图

为了简单和经济起见，反映用户状态的信号一般都是直流信号，当用户摘机时，用户环路闭合，有用户线上有直流电流流过。主叫摘机表示呼叫信号，被叫摘机，则表示应答信号，当用户挂机时，用户环路断开，用户线上的直流电流也断开，因此交换机可以通过检测用户线上直流电流的有无来区分用户状态。

当用户摘机时，发光二极管D10亮表示用户已处于摘机状态，TP13由低电平变成高电平，此状态送到CPU进行检测该路是否摘机，当检测到该路有摘机时，CPU命令拨号音及控制电路送出f=450HZ，U=3V的波形。

此时，在TP12上能检测到如图2—5所示波形

TP12

0 2VP-P t

f = 400~450Hz

图2-5 450Hz拨号音波形

当用户听到450HZ拨号音信号时，用户开始拨电话号码，双音多频号码检测电路检测到号码时通知CPU进行处理，CPU命令450HZ拨号音发生器停止送拨号音，用户继续拨完号码，CPU检测主叫所要被叫用户的号码后，立即向被叫用户送振铃信号，提醒被叫用户接听电话，同时向主叫用户送回铃音信号，以表示线路能够接通，当被叫用户摘机时，CPU接通双方线路，通信过程建立。一旦接通链路，CPU即开始计时，当任一方先挂机，CPU检测到后，立即向另一方送忙音，以示催促挂机，至此，主、被叫用户一次通信过程结束。

通过上述简单分析，不难得出各测量点的波形。

TP11：通信时有发送话音波形；拨号时有瞬间DTMF波形；不通信时则此点无波形。

TP12：通信时有接收话音波形：摘机后拨号前有450HZ拨号音信号；不通信时则此点无波形。

TP13：摘挂机状态检测测量点

挂机：TP13=低电平。

摘机：TP13=高电平。

TP14：振铃控制信号输入，高电平有效。即工作时为高电平，常态为低电平。

由于4个用户线接口电路的测量点相同，故对其它三个用户线接口电路的测量点就不一一叙述，波形均相同，即：

TP11=TP21=TP31=TP41

TP12=TP22=TP32=TP42

TP13=TP23=TP33=TP43

TP14=TP24=TP34=TP44

（二）二四线变换电路

在该实验系统中，二四线变换由用户线接口电路中的语音单元电路实现，图2-6为电路的功能框图，该电路完成二线–––单端之间信号转换，在MH88612C内部电路中已经完成了该变换。

T

TR

R

图2-6 二/四线变换功能框图

二四线变换的作用就是把用户线接口电路中的语音模拟信号（TR）通过该电路的转换分成去话（T）与来话（R），对该电话的要求是：

1、将二线电路转换成四线电路；

2、信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减越大越好；

3、信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减应尽可能小，越小越好；

4、应保持各传输端的阻抗匹配；

以便于PCM编译码电路形成发送与接收的数字信号。

五、实验内容

1、参考有关程控交换原理教材中的用户线接口电路等单节，对照该实验系统中的电路，了解其电路的组成与工作过程。

2、通过主叫、被叫的摘、挂机操作，了解B、R、S等功能的具体作用。

六、实验步骤

1． 接上交流电源线。

2． 将K11~K14，K21~K24，K31~K34，K41~K44接2，3脚；K70~K75接2，3脚；K60~K63接2，3脚。

3． 先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J8，J9，此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。

4． 按“复位”键进行一次上电复位，此时，CPU已对系统进行初始化处理，显示电路循环显示“P”，即可进行实验。

5． 用户1，用户3接上电话单机。

6． 用户电话单机的直流供电（B）的观测。（现以用户1为例）

1） 用户1的电话处于挂机状态，用三用表的直流档测量TP1A，TP1B对地的电压，TP1A为－48V，TP1B为0V，它们之间电压差为48V。

2） 用户1的电话处于摘机状态，用三用表的直流档测量TP1A，TP1B对地的电压，TP1A为－10V左右（此时的电压与电话的内阻抗有关，所以每部电话的测量值不一定相同），TP1B为－3.7V左右。

以上给出的电压值只是作为参考。

7． 观察二／四线变换的作用。

1） 用正常的呼叫方式，使用户1、用户3处于通话状态。

2） 当用户1对着电话讲话时（或按电话上的任意键），用示波器观察TP11上的波形，为语音信号（或双音多频信号），不讲话时无信号。

3） 当用户1听到用户3讲话时（或用户3按电话上任意键），用示波器观察TP12上的波形，为语音信号（或双音多频信号），对方不讲话时无信号。

4） 用示波器观察TP1A。不管是用户1讲话还是用户3讲话（或按电话上的任意键）此测试点都有语音波形（或双音多频信号）。

8． 摘、挂机状态检测的观测。

1） 当用户1的电话摘机时，用示波器测量TP13为高电平（4V左右）。

2） 当用户1的电话挂机时，用示波器测量TP13为低电平（0V左右）。

9． 被叫话机振铃（R）的观测。

1） 用户1处于挂机状态，用户3呼叫用户1，即用户3拨打“68”，使用户1振铃。

2)当用户1的电话振铃时，用示波器观察TP14，振铃时TP14为高电平（3V左右）；不振铃时TP14为低电平（0V左右）。

七、实验注意事项

当实验过程中出现不正常现象时，请按一下“复位”键，以使系统重新启动。

八、实验报告要求

1、画出本次实验电路方框图，并能说出其工作过程。

2、画出各测量点在各种情况下的波形图。

1、按“设置/存储”键

2、按“上查”键，直到屏幕显示“SET 5 P-T”

3、按“设置/存储”键，屏幕会显示“TONE”或“PULSE”

4、按“上查”键，选择需要的音频或脉冲方式

5、摘挂机一次退出设置状态。