基于單片機的音頻交換控制系統(tǒng)設(shè)計
小型會議系統(tǒng)或語音群聊系統(tǒng)是由多路音頻電路組成的．為了使通話井然有序，需要通過音頻交換電路來控制各路音頻信號的輸出。音頻交換電路主要用于完成語音信號的切換。以實現(xiàn)同頻終端的話音通信。經(jīng)對可靠性、經(jīng)濟性、兼容性和供貨情況進行多方面的綜合考慮，該控制系統(tǒng)選用了AT89S52型單片機和交換控制矩陣器件MT8816AE。其中，AT89S52型單片機具有實用，價廉，功耗小，速度快，體積小，功能強等優(yōu)點：MT8816AE是CMOS單片集成電路，具有功耗小，可靠性高等特點。
2 控制系統(tǒng)組成和電路設(shè)計
圖1給出整個系統(tǒng)組成框圖。它由主控計算機、音頻交換電路、終端設(shè)備等組成。其工作原理是：在主控計算機捕獲終端的工作頻率后。向交換控制單片機發(fā)出指令，交換矩陣在單片機的控制下．連通同一頻點的終端。該控制系統(tǒng)電路包含交換控制矩陣電路、交換控制單片機電路和串行接口電路3部分。
2．1 交換控制矩陣電路設(shè)計
MT8816AE內(nèi)含一個8x16的開關(guān)陣列，并具有7～128條線路的譯碼器和鎖存器。選擇7個適當?shù)牡刂肺?，即可對矩陣開關(guān)的任意一位進行尋址。在該器件的DATA輸入端加1或0．可使選中的開關(guān)開啟或關(guān)閉。STROBE為鎖存信號，器件選擇(CS)信號可使開關(guān)陣列相互串接，以擴大矩陣的容限。
在話路規(guī)模不大的情況下，根據(jù)矩陣開關(guān)規(guī)格，交換電路容量n與所需MT8816AE個數(shù)Ⅳ的運算關(guān)系：N=(n／8)(n／16)。以16臺規(guī)模的系統(tǒng)終端為例，需兩片MT8816AE。定義開關(guān)陣列的行，即X為終端發(fā)；定義開關(guān)陣列的列，即Y為終端收。規(guī)定MT8816AE片1中：X0~X15分別連接0～15號終端發(fā)；Y0～Y7分別連接0~7號終端收，以實現(xiàn)0~7號內(nèi)任意同頻終端的收發(fā)互通．以及8~15號終端發(fā)，0~7號收的功能。規(guī)定MT8816AE片2中：XO~X15分別連接0~15號終端發(fā)；Y0~Y7分別連接8～15號終端收，以實現(xiàn)8~15號內(nèi)任意同頻終端的收發(fā)互通，以及0~7號終端發(fā)，8～15號收的功能。這樣，兩片MT8816AE串接后。即可實現(xiàn)16臺終端機的全雙工語音通信。
2．2 交換控制單片機電路設(shè)計
AT89S52通過MAX232與主控計算機串口互聯(lián)，根據(jù)從主控計算機接收到的命令數(shù)據(jù)幀控制MT8816AE開關(guān)陣列的通斷。其中，AT89s52的P3．0(RXD)和P3．1(TXD)為串行接口的輸入端和輸出端，與MAX232串口電路連接；復位電路采用上電復位方式，其外圍電路的電容為22μF，下拉電阻為4．7 kΩ；單片機外接11．0592 NHz的晶振和兩片30 pF電解電容構(gòu)成振蕩電路。圖2a給出交換控制單片機電路。表1給出AT89S52與biT8816AE引腳間的對應關(guān)系。
2．3 串行接口電路設(shè)計
AT89S52通過RS232接口與主控計算機連接。由于各自工作電壓不一樣，故采用MAX232實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，滿足系統(tǒng)工作電壓要求。其串行接口電路如圖2b所示。
3 軟件設(shè)計
3．1 通信協(xié)議
通過編制通信協(xié)議實現(xiàn)電路的交換功能。其原理是：由主控計算機發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，通過RS232標準接口發(fā)送給AT89S52單片機，然后根據(jù)通信幀指令控制交換矩陣電路的通斷。表2給出數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)定義。
表2中，$為發(fā)送標志；aaaa為16臺終端通斷數(shù)；片l為0~15號機與0~7號機的通斷情況控制字節(jié)：片2為0~15號機與8～15號機的通斷情況。在接通情況下，控制字節(jié)的最高位為“l(fā)”；在斷開情況下，控制字節(jié)的最高位為“0”。發(fā)送$80則為MT8816AE復位控制信號。例如，發(fā)送$048133，表示有4臺終端的通斷情況改變，即1號與0號終端接通．由片l控制；3號與10號終端斷開．由片2控制。
3．2 主控制程序設(shè)計
圖3a示出AT89S52單片機的主程序流程。首先，初始化單片機，定義內(nèi)部時鐘，完成中斷及串口設(shè)置，一旦有中斷請求，CPU被喚醒，則進入中斷程序(圖3b)，接收串口命令數(shù)據(jù)幀。根據(jù)命令要求，執(zhí)行開關(guān)矩陣復位、話路通斷等功能，執(zhí)行完畢，系統(tǒng)返回待機狀態(tài)。
4 結(jié)語
該系統(tǒng)設(shè)計可廣泛用于小型會議系統(tǒng)或語音群聊系統(tǒng)．也可完全不依靠電信網(wǎng)絡(luò)而實現(xiàn)小范圍內(nèi)多語音終端的音頻交換，即語音信號的切換，可使通話井然有序。此外，可通過同頻模擬終端的話音通信，實現(xiàn)通信電臺之間語音通信的呼叫和應答功能模擬。經(jīng)試驗電路調(diào)試和試用表明．該系統(tǒng)滿足音頻交換控制的技術(shù)要求，性能及各項技術(shù)指標基本達到設(shè)計要求。交換電路的切換準確、流暢，單片機運行可靠、穩(wěn)定，在完成準確切換各路音頻信道的基礎(chǔ)上．提高了交換電路的可靠性與穩(wěn)定性。
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