Реферат: Имитатор телефонной линии

2. Выбор и обоснование структурной схемы устройства

Анализируя техническое задание можно сделать вывод, что разрабатываемое устройство должно представлять собой источник питания на 60 В (каковым является АТС для телефонных аппаратов и модемов). Также устройство должно добавлять к напряжению питания различные сигналы, характерные для телефонной сети, такие, например, как сигнал “занято” и контроль вызова другого абонента. Также устройство должно посылать на телефонный аппарат или модем мощные звонковые импульсы, для имитации сигналов вызова абонента с АТС. Помимо вышесказанного устройство должно анализировать набор номера, производимый телефонным аппаратом или модемом в импульсном режиме и индицировать цифры набираемого номера.

Таким образом, можно придти к следующим выводам, касающимся структуры разрабатываемого устройства:

• Для организации генерации различных типов сигналов целесообразно использовать однокристальный микроконтроллер типа ОВМ 51;

• Необходимо предусмотреть блоки ввода информации (для задания режима работы устройства) и вывода информации (для индикации набранных цифр номера);

• Предусмотреть согласование ТТЛ-уровня логических выводов микросхемы ОВМ и выходного напряжения устройства;

• Разделить линии для подачи сигналов на аппарат, подключаемый к имитатору, и для подачи звонковых импульсов;

• Предусмотреть устройство контроля за наличием постоянного тока в выходной цепи (для анализа номера, набираемого на аппарате).

Исходя из вышесказанного, можно предложить следующую структурную схему устройства (см. прил.1, рис.1). Таким образом, можно сделать вывод, что дальнейший синтез устройства будет складываться из разработки принципиальной схемы устройства, а также из написания программы для ОВМ, для генерации ею необходимых сигналов.

3. Описание принципа действия устройства

Принцип действия разрабатываемого устройства основан на сложении сигналов, генерируемых ОВМ, с постоянным напряжением питания, подаваемым на телефонный аппарат, и равным 60 В.

Устройство работает следующим образом:

Микроконтроллер на основе ОВМ 51 выполняет циклическую программу, состоящую из подпрограмм опроса клавиатуры, обслуживания схем индикации и собственно работы с телефонными сигналами. В начале каждого цикла микроконтроллер анализирует состояние клавиатуры, и в зависимости от него переходит в тот или иной режим генерации сигнала. Сигнал, вырабатываемый микроконтроллером, складывается с напряжением 60 В, и подается на выход устройства. Для подачи на выход устройства мощных звонковых импульсов предусмотрена отдельная линия.

При возникновении кратковременного (до 0,6 с) разрыва в цепи постоянного тока микроконтроллер переходит в режим набора номера, в котором подсчитывает число разрывов в цепи, и делает вывод о набранной цифре. Если же разрыв в цепи по длительности превышает предельный (более 0,6 с), то контроллер делает вывод о том, что трубка на аппарате положена, и цикл работы устройства начинается сначала.

В каждом цикле отведено время на обслуживание порта индикации набранного номера. Индикаторы работают в динамическом режиме, что дает возможность выводить сразу несколько цифр номера, набранного абонентом.

Генерируемый микроконтроллером сигнал задается с помощью клавиш “Занято”, “Вызов”, “Контроль вызова”.

Таким образом, опираясь на вышеизложенный принцип действия можно приступить к написанию программы для микроконтроллера, и синтезу принципиальной схемы устройства.

4. Описание программы для микроконтроллера

Разрабатываемая для микроконтроллера программа предназначена для обеспечения реализации всех функций разрабатываемого устройства. Программа должна содержать в себе следующие подпрограммы: подпрограмму анализа состояния клавиатуры, подпрограмму индикации ячеек памяти, связанных с набираемым номером, а также подпрограмму генерации сигналов АТС, которая и будет являться основной для разрабатываемого устройства. Также, целесообразно будет реализовать программу в виде бесконечного цикла, состоящего из вызова вышеописанных подпрограмм. Таким образом, можно предложить следующую блок-схему для разрабатываемой программы:

Рис. 1.

Блок-схема программы для имитатора сигнала АТС

Приведенная блок-схема является укрупненной и не дает понятия о принципе работы программы. Поэтому разумным будет привести также блок-схему работы основной подпрограммы mainwork разрабатываемой программы. Данная подпрограмма является основной, так как именно она организует выполнение алгоритма работы устройства.

Рис.2.

Блок-схема работы подпрограммы mainwork

Словами же пояснить работу подпрограммы можно следующим образом. В начале своей работы программа проверяет, лежит ли трубка телефонного аппарата (по сигналу от схемы анализа цепи постоянного тока). Если трубка положена, то проверяется, нажата ли кнопка “Вызов”, и если нажата, то контроллер начинает посылать импульсы 50 Гц пачками (пачка 1 с, пауза 3 с) по линии подачи звонковых импульсов. Если не нажата, то делается вывод о разрыве, вызванном импульсным набором номера, и вызывается соответствующая подпрограмма обслуживания этого набора (которая в случае длительного разрыва сделает вывод о положенной трубке и завершит очередной цикл).

Если же трубка снята, то устройство переходит в один из режимов генерации сигнала, который зависит от состояния клавиш “занято” и “контроль”. В случае нажатия клавиши “занято” программа вызывает подпрограмму busy_sig, которая имитирует сигнал “занято” АТС (50 Гц, пачка и пауза – 0,3 с). Если же нажата клавиша “Контроль вызова”, то вызывается подпрограмма ctrl_call, имитирующая контрольный сигнал вызова другого абонента (425 Гц, пачка 1 с, пауза 3 с). В случае если не нажата ни одна из этих кнопок (или нажаты обе), вызовом подпрограммы gene_50hz_1 генерируется обычный сигнал ответа АТС (50 Гц, непрерывный). После этого работа подпрограммы заканчивается, и начинается новый цикл работы программы.

Остальные подпрограммы (обслуживание клавиатуры, индикации) являются стандартными, и приводить их описание не имеет особого смысла. Спецификации на подпрограммы приведены ниже:

Подпрограмма Ring_in

Назначение: генерация звонковых импульсов и подача их на соответствующую линию;