致谢
大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所 有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在 我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够顺利 完成，要特别感谢我的指导老师***老师，感谢各位 老师的关心和帮助。 最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢。
模拟电话通信系统的软件设计
指导教师： 学生： 班级： 系别：
主要内容
第一章 引言 第二章 电话通信系统的工作原理 第三章 系统的硬件实现 第四章 控制软件的设计
第一章 引言
本文是基于单片机的模拟电话通信系统的软件设计， 设计的核心是设计一个简易的程控交换系统。本设 计的重点是交换系统的软件设计，其设计的主要内 容是对单片机进行编程，使其能够完成对整个系统 的控制，实现呼叫、接续、拆线等各种通信功能。 研究现状：随着经济的发展和人民生活水平的提高， 电话通讯在生活及工作中发挥了重大作用，但普通 的一个或多个话机并行接入一根外线的模式已经远 远不能满足生活和工作上的需要，并带来许多不便； 专用的交换机又太昂贵及功能太过强大造成浪费。
呼叫处理过程流程图
软件设计流程
系统初始化程序：对AT89C51设置中断及内部数据存储单元清零， 8255进行端口功能设置 主叫摘机检测程序：主叫摘机后，拨号音控制信号至高电平，交换网 络向主叫方发送拨号音。 拨号检测与等待摘机程序：主叫开始拨号，AT89C51检测到拨号信号 后立刻中断拨号音的发送，响应中断读取电话号码对应的二进制编码。 如果被叫号码对应的主机不存在或被叫方正在通话过程中，则向主叫 方发送忙音，催其挂机。如果被叫方能后接通，则振铃音控制信号和 回铃音控制信号置高电平，交换网络向被叫方发送振铃信号，同时向 主叫方发送回铃音。 话路接续程序：检测到被叫方摘机信号后，系统停止发送振铃音和回 铃音，AT89C51启动MT8816接通通话线路。 通话检测程序：线路一旦接续成功，双方即可进行通话。当检测到一 方的挂机信号后，向为挂机的用户从催挂音（本系统用忙音代替）， 双发挂机后，AT89C51控制MT8816进行拆除通话线路，回初始化程 序，重新等待用户摘机。
解决方法
常用的方法有定时查询方式和中断方式，在查询方式下无论 外界信号是否发生变化，查询系统必须定时运行驱动程序， 因而需占用较多的CPU时间，效率较低。中断方式的实时性 较强，且仅在外界信号到达时启动程序，因而效率较高。但 中断的随机性很大，被中断的进程的环境必须得到妥善的保 护。因此中断处理方式相对较复杂。还有一种方式是采用多 CPU并行处理。具体采用哪一种方式要视输入信号的实时性 要求和处理器的负荷决定。 在本系统中同时采用了查询和中断两种方式。对于用户的摘 挂机信号，相对来说实时性要求较低，采用查询方式。而对 于拨号信号实时性要求则较高，所以采用中断方式。同时， 系统通过建立合理的软模型，保证了程序的并发性。
信号流图
两个电话正常通话时，要将两个电话的 来话和去话交叉连接。例如，电话用户 1和电话用户2通话，要将电话用户1的 来话接到电话用户2的去话，而电话用 户2的来话则连接到电话用户1的去话。 当进行PCM编码通话时，也是如此。 图是整个系统在工作过程中的信号流图。 可见在用户话机与交换机之间的线路上， 要沿两个方向传递话音信号。同时为了 接通一个电话，除了上述情况之外，还 必须有一套信令系统，来指导呼叫过程 的进行。
信号检测、信号音控制电路
信号检测、信号音控制电路
双音多频解码电路
双音多频解码电路
用户电路
用户接口电路
第四章
控制软件的实现
一般情况，呼叫可以分为三个阶段：接续过程、通 话过程、拆续过程。接续过程是指从用户发起呼叫 一直到通话正式建立的整个阶段。在这个阶段，交 换机主要完成以下工作：首先，交换机应能够检测 到用户摘机并提示用户拨号，然后按照用户所拨的 电话号码检测对方现在所处的状态，如果对方正处 于“空闲”状态，则使对方用户电话振铃，此时对 方用户应在规定的时间内摘机，通话方可建立，否 则交换机认为对方不在并向主叫用户发催挂音同时 释放交换机资源，直到主叫挂机；如果对方正处于 “忙”的状态（“摘机”状态）则交换机向主叫发 忙音，最后释放所有统是整个交换机的核心，几乎所有的交换处 理都要求在控制系统的的参与下才能进行。本系统 通过AT89C51来实现对系统的控制。
1. CPU：中央处理器，负责处理和储存信息，由单 片机89C51实现。 2. DTMF接收器：接收DTMF信号，同时译成四位 的二进制码，接收存储后送给CPU处理。由专用芯 片MT8870及通道选择电路完成。 3. 用户状态检测电路：识别用户的摘挂机状态，送 给CPU处理。由89C51的P1口完成。 4. 信号控制音电路：按照CPU发出的指令，控制信 号音的通断。由I/O扩展芯片8255完成。 5. 交换网络驱动电路：输出交换器的地址和开关控 制数据。由74LS373来完成。 6. 键盘输入：进行功能设定，包括电话会议、超时 设定、系统复位等。为2×4矩阵8个按键。
第二章 电话通信系统的工作原理
原理：本设计以AT89C51为控制核心，以MT8816 为交换芯片。用单片机、74LS373以及8255设计成 了信号检测、信号音控制电路，用CD4066和 MT8870设计了双音多频解码电路，用MH88612和 TP3067设计成了用户接口电路。只需向AT89C51 进行必要的编程，就能实现对系统的控制，而其余 的芯片的功能已经固化，不需要进行编程设计
软件设计的难点
程控交换机的控制软件应具备2个重要特性：实时 性和并发性，实时性要求系统响应速度快，并发性 则要求其能同时处理网上电话的各种请求。这两项 基本要求反映出开发此类软件的难度。当系统要同 时处理多个用户的请求时，就涉及到系统的实时性 和并发性的问题 。一个CPU在一个时刻只能处理一 件事情，但是由于用户发出的各种请求和信号的时 间并不可预料，因此系统对相应的信号检测的时刻 也不确定。