交換課設(shè)555定時器產(chǎn)生各種信號音

3/3交換課設(shè)555定時器產(chǎn)生各種信號音計算機(jī)通信課程設(shè)計

題目：555定時器產(chǎn)生各種信號音專業(yè)班級：

姓名：

學(xué)號：

指導(dǎo)教師：

成績：

第1章設(shè)計目的與要求

信號音的產(chǎn)生有多種方法：采用對單片機(jī)的定時器編程實現(xiàn)、采用對CPLD器件編程實現(xiàn)，也可以用555定時器產(chǎn)生。

本次課程設(shè)計目的就是運用Multisim軟件來模擬555定時器來產(chǎn)生語音信號。

本次課程設(shè)計要求：

（1）：能產(chǎn)生不同斷續(xù)比的450HZ信號音和25HZ的振鈴信號。

（2）：根據(jù)題目要求進(jìn)行計算，并選擇恰當(dāng)元器件。

（3）：完成硬件設(shè)計，畫出原理圖以及實驗得多的波形。

第2章信號音的作用及工作過程

在用戶話機(jī)與交換機(jī)之間的用戶線上，要沿兩個方向傳遞語音信息。但是，為了實現(xiàn)一次通話，還必須沿兩個方向傳送所需的控制信號。比如，當(dāng)用戶要通話時，必須首先向程控機(jī)提供一個信號，能讓交換機(jī)識別并使之準(zhǔn)備好有關(guān)設(shè)備，此外，還要把指明呼叫的目的地的信號發(fā)往交換機(jī)。當(dāng)用戶想要結(jié)束通話時，也必須向電信局交換機(jī)提供一個信號，以釋放通話期間所使用的設(shè)備。除了用戶要向交換機(jī)傳送信號外，還需要傳送相反方向的信號，如交換機(jī)要向用戶傳送關(guān)于交換機(jī)設(shè)備狀況，以及被叫用戶狀態(tài)的信號。

由此可見，一個完整電話通信系統(tǒng)，除了交換系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)外，還應(yīng)該有信令系統(tǒng)。用戶向電信局交換機(jī)發(fā)送的信號有用戶狀態(tài)信號（一般為直流信號），和號碼信號（地址信號）。交換機(jī)向用戶發(fā)送的信號有各種可聞信號與振鈴信號（鈴流）兩種。

（1）各種信號音：采用頻率為450Hz的交流信號，例如：

撥號音：連續(xù)發(fā)送的450Hz信號。

回鈴音：1秒送，4秒斷的5秒斷續(xù)的450Hz信號。

忙音：0.35秒送，0.35秒斷的0.7秒斷續(xù)的450Hz信號。

催掛音：連續(xù)發(fā)送響度較大的信號音（與撥號音幅度不同）。（2）振鈴信號：采用頻率為25Hz，幅度為75V±15V的交流電壓，以1秒送，4秒斷的5秒斷續(xù)方式傳送。

第3章信號音產(chǎn)生的方法比較

1．單片機(jī)的定時器編程法：

單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。采用對單片機(jī)的定時器編程，可以將輸入信號改變成不同占空比的輸出信號，也就實現(xiàn)了不同斷續(xù)比代表不同的信號音。

單片機(jī)的功能強(qiáng)大，可以實現(xiàn)許多計算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的小程序和小設(shè)計。但是，單片機(jī)編程復(fù)雜，牽涉到許多不同軟件的應(yīng)用，并且不易實現(xiàn)用仿真軟件的仿真性驗證。本設(shè)計是產(chǎn)生簡單的斷續(xù)比不同的單音頻信號代表不同的信號音，所以不需要功能強(qiáng)大的單片機(jī)作為設(shè)計核心。

2．CPLD可編程器件（EPM7128S）法：

CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)復(fù)雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發(fā)展出來的器件，相對而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計方法是借助集成開發(fā)軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過下載電纜將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實現(xiàn)設(shè)計的數(shù)字系統(tǒng)。EPM7128是MAX7000系列高性能，高密度的CMOSCPLD器件，在制造工藝上采用了先進(jìn)的CMOSE2PROM技術(shù)。

通過對CPLD器件EMP7128進(jìn)行編程，可實現(xiàn)程控交換所需波形的輸出（課本上實驗也采用此法）。但是，在自行設(shè)計性實驗中，專業(yè)性的CPLD需要專門的配套設(shè)備和相應(yīng)的編程基礎(chǔ)，同時，無法預(yù)知結(jié)果的正確性（即不能用仿真軟件模擬電路圖輸出結(jié)果的正確性）。所以本設(shè)計采用第3種方法，即采用熟悉的555定時器產(chǎn)生信號音。

3．555定時器法：

555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時器外，還有對應(yīng)的雙定時器556/7556。555定時器的電源電壓范圍寬，可在4.5V~16V工

作，7555可在3~18V工作，輸出驅(qū)動電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555定時器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖2.9.1和圖2.9.2所示。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個RS觸發(fā)器，一個放電管T及功率輸出級。它提供兩個基準(zhǔn)電壓VCC/3和2VCC/3

采用555定時器構(gòu)成的振蕩器可以產(chǎn)生不同斷續(xù)比的信號音。用555定時器設(shè)計的產(chǎn)生信號音電路，易實現(xiàn)用仿真軟件對其輸入輸出波形的跟蹤判斷，適合本設(shè)計的要求，所以采用555定時器產(chǎn)生信號音。

第4章555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器原理

1、555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

555定時器（又稱時基電路）是一個模擬與數(shù)字混合型的集成電路。按其工藝分雙極型

和CMOS型兩類，其應(yīng)用非常廣泛。

1．555定時器的組成和功能

圖6—1是555定時器內(nèi)部組成框圖。它主要由兩個高精度電壓比較器A1、A2，一個

RS觸發(fā)器，一個放電三極管和三個5KΩ電阻的分壓器而構(gòu)成。

圖6—1555定時器組成框圖

圖1555電路的內(nèi)部電路方框圖

它的各個引腳功能如下：

1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。

8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5~16V，CMOS型時基電路VCC

的范圍為3~18V。一般用5V。

3腳：輸出端Vo

2腳：TL低觸發(fā)端

6腳：TH高觸發(fā)端

4腳：RD是直接清零端。當(dāng)RD端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TL、TH

處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。

5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)

該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。

7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。

在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為2/3Vcc，1/3Vcc

的情況下，555時基電路的功能表如表6—1示。

2．555定時器應(yīng)用：

555應(yīng)用電路采用3種方式中的1種或多種組合起來可以組成各種實用的