交换课设555定时器产生各种信号音

3/3交换课设555定时器产生各种信号音计算机通信课程设计

题目：555定时器产生各种信号音专业班级：

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学号：

指导教师：

成绩：

第1章设计目的与要求

信号音的产生有多种方法：采用对单片机的定时器编程实现、采用对CPLD器件编程实现，也可以用555定时器产生。

本次课程设计目的就是运用Multisim软件来模拟555定时器来产生语音信号。

本次课程设计要求：

（1）：能产生不同断续比的450HZ信号音和25HZ的振铃信号。

（2）：根据题目要求进行计算，并选择恰当元器件。

（3）：完成硬件设计，画出原理图以及实验得多的波形。

第2章信号音的作用及工作过程

在用户话机与交换机之间的用户线上，要沿两个方向传递语音信息。但是，为了实现一次通话，还必须沿两个方向传送所需的控制信号。比如，当用户要通话时，必须首先向程控机提供一个信号，能让交换机识别并使之准备好有关设备，此外，还要把指明呼叫的目的地的信号发往交换机。当用户想要结束通话时，也必须向电信局交换机提供一个信号，以释放通话期间所使用的设备。除了用户要向交换机传送信号外，还需要传送相反方向的信号，如交换机要向用户传送关于交换机设备状况，以及被叫用户状态的信号。

由此可见，一个完整电话通信系统，除了交换系统和传输系统外，还应该有信令系统。用户向电信局交换机发送的信号有用户状态信号（一般为直流信号），和号码信号（地址信号）。交换机向用户发送的信号有各种可闻信号与振铃信号（铃流）两种。

（1）各种信号音：采用频率为450Hz的交流信号，例如：

拨号音：连续发送的450Hz信号。

回铃音：1秒送，4秒断的5秒断续的450Hz信号。

忙音：0.35秒送，0.35秒断的0.7秒断续的450Hz信号。

催挂音：连续发送响度较大的信号音（与拨号音幅度不同）。（2）振铃信号：采用频率为25Hz，幅度为75V±15V的交流电压，以1秒送，4秒断的5秒断续方式传送。

第3章信号音产生的方法比较

1．单片机的定时器编程法：

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。采用对单片机的定时器编程，可以将输入信号改变成不同占空比的输出信号，也就实现了不同断续比代表不同的信号音。

单片机的功能强大，可以实现许多计算机能够实现的小程序和小设计。但是，单片机编程复杂，牵涉到许多不同软件的应用，并且不易实现用仿真软件的仿真性验证。本设计是产生简单的断续比不同的单音频信号代表不同的信号音，所以不需要功能强大的单片机作为设计核心。

2．CPLD可编程器件（EPM7128S）法：

CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。EPM7128是MAX7000系列高性能，高密度的CMOSCPLD器件，在制造工艺上采用了先进的CMOSE2PROM技术。

通过对CPLD器件EMP7128进行编程，可实现程控交换所需波形的输出（课本上实验也采用此法）。但是，在自行设计性实验中，专业性的CPLD需要专门的配套设备和相应的编程基础，同时，无法预知结果的正确性（即不能用仿真软件模拟电路图输出结果的正确性）。所以本设计采用第3种方法，即采用熟悉的555定时器产生信号音。

3．555定时器法：

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工

作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.9.1和图2.9.2所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3

采用555定时器构成的振荡器可以产生不同断续比的信号音。用555定时器设计的产生信号音电路，易实现用仿真软件对其输入输出波形的跟踪判断，适合本设计的要求，所以采用555定时器产生信号音。

第4章555定时器构成的多谐振荡器原理

1、555定时器内部结构

555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。按其工艺分双极型

和CMOS型两类，其应用非常广泛。

1．555定时器的组成和功能

图6—1是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个

RS触发器，一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。

图6—1555定时器组成框图

图1555电路的内部电路方框图

它的各个引脚功能如下：

1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC

的范围为3~18V。一般用5V。

3脚：输出端Vo

2脚：TL低触发端

6脚：TH高触发端

4脚：RD是直接清零端。当RD端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TL、TH

处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当

该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为2/3Vcc，1/3Vcc

的情况下，555时基电路的功能表如表6—1示。

2．555定时器应用：

555应用电路采用3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的