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基于单总线制多机通讯实现传输呼叫系统的设计

电子设计 2021-05-31 09:27 次阅读

作者:徐晓东,路红英,张宁

传统的多机通讯系统一般需要四条线完成:

1.电源线;2.地线;3.发送信号线;4.接收信号线。然而,对于主机和分机距离较远、分机台数较多的系统,采用四线制的经费投入较大,安装起来也颇困难。基于这一问题,本文结合为某医院研制的既有模拟信号(语音)又有数字信号的传输呼叫系统,提出用单总线实现多机通讯,并给出了一个完整的技术方案。

1 单总线制多机通讯系统的总线设计方案

本设计实现的多机呼叫系统的主要功能是:分机呼叫主机,利用单片微机向主机发送数字呼叫信息,主机响应后,显示出呼叫的分机号,打开主机和分机的模拟通道进行主机与分机的对讲;主机呼叫某分机,主机部分输出分机号,直接打开相应分机的模拟通道,进行分机与主机的对讲;群呼,主要逐一发送打开所有分机的数字信息,数秒之内打开所有分机的模拟通道,主机向各分机传送语音信号。用单总线制实现这种多机通讯的核心问题是电源、地线和信号线如何分配,如何进行信号的双向传输,如何解决它们之间的相互干扰。作者将信号(包括数字信号和模拟信号)和电源共用一根线,另一线为地线——单总线制。在电路结构和技术上,采用电源隔离电路,极大限度地减小电源滤波对信号的影响;用消侧音电路完成对模拟信号的处理。主机电路原理框图如图1所示。

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当主机需要与某机通话时,操作者拿起话筒,通过常用的电话机键盘拨号,显示器显示出被呼叫的分机号,同时,将数字信号发送到总线,分机接到数字信号并确认主机要求通话时,接通模拟通道。主机的语音信号经功放、单总线到分机的功放推动扬声器。分机的语音信号经功放放大、消侧音电路、单总线到主机的功放推动扬声器或听筒。通话完毕,主机挂断,与此同时,主机的微机发出停止显示信号和分机挂断信号,显示器熄灭,分机接到挂断信号后,使分机的模拟通道的地悬浮,从而完成了一次通话过程。

在主机需要与各分机同时接通时,例如医院里需要把某件事通知所有病床时,如果用键盘逐一拨通分机,就不可思议了。本设计考虑到这方面的问题,只要操作者按动群呼键,可在数秒之内接通各分机实现群呼。

在分机需要与主机通话时,按一下通话按键(分机仅此一按键),单片微机发出数字信号,经单总线送到主机的单片微机。主机单片微机接到信号后,显示分机号码,判断话机是否挂断,若为挂断状态,则循环判断直至话机挂起,拿起话筒后,主机立即向相应的分机发出允许通话的信号,分机接通模拟通道便可进行通话,通话完毕,话筒挂断,主机向分机发送挂断信号,分机将模拟通道的地悬浮。这样,既节约了电能又不影响佞机部分人员的正常工作。

通讯的优先级,对于医院的重病号、机关的要害部门等,在呼叫系统中必须优先考虑。在本设计中,在主机接到众多的呼叫信号后,首先判断优先级,接通优先级最高的分机通话,而后逐步与低优先级的分机通话。

2 电源隔离

在单总线制多机通讯系统中,数字信号、模拟信号和电源共用一条线,如果不采取措施,交变的数字信号和模拟信号将被电源的滤波电容器吸收。在本设计中,未加电源隔离电路时,交变的5V信号经传输线到分机后仅有10mV。采用如图2所示隔离电路后,信号传到分机大于250mV,信号的衰减程度得到明显改善。图中的二极管三极管、稳压管、电感电阻的隔离电路用于主机,而分机只需一只电感和一只二极管即可。

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3 模拟信号处理电路

单总线既要发送语音信号,又要接收语音信号,势必形成环流。为了解决讲话时听到自己的声音(称为侧音),采取了消侧音措施。一般地,消侧音有种方法:一种是桥式消侧电路;另一种是相位抵消法的消侧音电路,后者效果更佳。考虑到一台主机和多台分机的成本调试因素,故主机部分采用相位抵消消侧音电路,分机则用桥式消侧音电路。

相位抵消消侧音电路如图3所示,该电路由三个运算放大器及相应的电阻、电容电位器组成。由总线来的分机信号经RW1、F3至功放,主机的话筒信号一路经功放1、总线、RW1至F3的同相输入端,另一路经F1、F2、RW2至F3的反相输入端。调节适当的K、C、RW1、RW2值可使主机的话筒信号在F3输出端接近零伏,从而侧音被消除。

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桥式消侧音电路如图4所示。整个电路由国个晶体管(语音发送放大)及R、C元件组成,图中ZL为外线路的等效阻抗。当该分机发送话机信号时,由三极管发射极输出单频信号电流,国路经外线ZL和电阻R3再加到三极管的发射极形成电流环路;另国路则经R1、C1、R2和C2形成电流环路。若电桥平衡,即

ZL(R2-j1/ωC2)=R3(R1-j1/ωC1)则Vc0=0

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由于后级功放的输入信号为零,故扬声器不发声,侧音被消除。主机通过总线来的模拟信号,经R1、C1和RC到电压放大器进行电压放大再进行功率放大。

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MAX20087ATPA/VY+ Maxim Integrated MAX2008x相机电源保护IC

Integrated MAX2008x相机电源保护IC是双路/四路相机保护器IC,可为四个输出通道中的每一个提供高达600mA负载电流。这些IC采用3V至5.5V电源供电,相机电源电压范围为3V至15V,在300mA时输入至输出电压降为110mA(典型值)。MAX2008x IC具有使能输入和IC接口,用于读取器件的诊断状态。该IC设有板载ADC,可通过每个开关读取电流。MAX2008x相机电源IC包括分别在每个输出通道上的过热关断和过流限制。该电源保护IC的理想应用是雷达和相机模块同轴电缆供电。 特性 小尺寸解决方案: 多达四个600mA保护开关 输入电源:3V至15V 3V至5.5V服务电源 26V电池短路隔离 可调电流限制:100mA至600mA 可选I2C地址 小型 (4mm x 4mm) 20引脚SWTQFN封装 精度: 电流限制精度:±8% 0.5ms软启动 0.25ms软关断 关断电流:0.3μA 压降:110m...
发表于 10-21 10:50 222次 阅读
MAX20087ATPA/VY+ Maxim Integrated MAX2008x相机电源保护IC

MAXM17635AMG+ Maxim Integrated MAXM17633、MAXM17634、MAXM17635电源模块

Integrated MAXM17633、MAXM17634和MAXM17635电源模块是一系列稳压器IC和电源模块。这些器件实现散热更好、尺寸更小且更加简单的电源解决方案。MAXM17633、MAXM17634和MAXM17635具有集成控制器、MOSFET、补偿元件和电感器,可在宽输入电压范围内工作。该模块在4.5V至36V输入范围内工作,可提供高达2A输出电流。 特性 简单易用 宽输入范围:4.5V至36V 0.9V至12V可调输出 (MAXM17635) 3.3V和5V固定输出电压版本 (MAXM17633和MAXM17634) 400kHz至2.2MHz可调频率,可实现与外部时钟同步 反馈精度:±1.2% 输出电流:高达2A 内部补偿 陶瓷电容器 高效率 可选的PWM、PFM或DCM工作模式 关断电流:低至2.8μA(典型值) 灵活的设计 可编程软启动和预偏置启动 ...
发表于 10-21 10:20 178次 阅读
MAXM17635AMG+ Maxim Integrated MAXM17633、MAXM17634、MAXM17635电源模块

MAXM17630AME+ Maxim Integrated MAXM17630 MAXM17631和MAXM17632电源模块

Integrated MAXM17630、MAXM17631和MAXM17632喜马拉雅uSLIC™降压电源模块可用来设计散热更好、尺寸更小、更加简单的电源解决方案。MAXM17630和MAXM17631是高效同步降压型DC-DC模块,具有集成控制器、MOSFET、补偿元件和电感器,可在宽输入电压范围内运行。 该电源模块的工作电压范围为4.5V至36V,可提供高达1A的输出电流。MAXM17630和MAXM17631模块分别具有3.3V和5V固定输出电压。MAXM17632模块具有可调输出电压(0.9V至12V)。该器件提供真正的即插即用电源解决方案,大大降低了设计复杂性和制造风险,缩短了上市时间。内部补偿覆盖整个输出电压范围,因此无需外部补偿元件。 MAXM17630/MAXM17631/MAXM17632电源模块采用峰值电流模式控制架构,可在脉宽调制 (PWM) 、脉频调制 (PFM) 或断续导通模式 (DCM) 下工作,从而在轻负载条件下实现高效率。该模块系列在-40°C至+125°C范围内的反馈电压调节精度为±1.2%。 MAXM17630/MAXM17631/MAXM17632电源模块采用紧凑的薄型16引脚3mmx3mmx1.75mm uSLIC封装,且可提供仿真模...
发表于 10-21 09:59 128次 阅读
MAXM17630AME+ Maxim Integrated MAXM17630 MAXM17631和MAXM17632电源模块

NCV8165 LDO稳压器 500 mA 低压差 超低Iq 超高PSRR 超低噪声

5是一款LDO(低压降稳压器),能够提供500 mA输出电流。 NCV8165器件旨在满足RF和模拟电路的要求,具有低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。提供DFNW8 0.65P,3 mm x 3 mm x 0.9 mm封装。 类似产品: NCV8160 NCV8161 NCV8163 NCV8165 输出电流(A) 0.25 0.45 0.25 0.50 PSRR f = 1 kHz(dB) 98 98 92 85 噪音(μV RMS ) 10 10 6.5 8.5 特性 优势 超高PSRR在1 kHz时为85dB,在100 kHz时为63dB 非常适用于Wi-Fi模块等功耗敏感设备 超低输出噪声8.5μV RMS 非常好适用于噪声敏感应用 超低静态电流12μA 在轻载条件下提高效率 工作输入电压范围1.9V至5.5V 适用于电池供电设备 极低压差200mV,500mA 满载时的低功耗 应用 终端产品 A / D和D / A转换器电源 音频编解码器 电池供电设备 相机模块 RF模块 WiGig电源 LP5907或LP5912升级 汽车设备点负载调节 信息娱乐,车身控制和导航 远...
发表于 07-29 22:02 415次 阅读

NCP139 LDO稳压器 1 A 超低压降 带偏置轨

是1 A LDO,配有NMOS passtransistor和独立的偏置电源电压(VBIAS)。该器件提供非常稳定,精确的输出电压和低噪声,适用于空间受限,噪声敏感的应用。为了优化电池供电的便携式应用的性能,NCP139具有低IQ消耗。 WLCSP6 1.2 mm x 0.8 mmpackage经过优化,适用于空间受限的应用。 类似产品: NCP13x系列 NCP130 NCP133 NCP134 NCP135 NCP137 NCP139 输出电流(A) 0.3 0.5 0.5 0.5 0.7 PSRR f = 1kHz(dB) 70 70 td> 60 压差电压(V) 0.060 0.090 0.090 0.053 0.060 0.060 特性 优势 超低压降典型的。 40mV 允许节省功率并以非常低的Vin-Vout电压工作。 可调电压版本 低压Vcore应用的最佳选择 在1 A负载下典型的50 mV压降。 最大限度地减少调节器的功率损失 保证输出电流从0到1 非常好的选择用于高电流应用 0.5%典型输出电压精度 非常适合POL应用 输出超过1 A的电流 输出有效可用的放电选项 应用 终端产品 电池供电和便携式设备 智能手机,...
发表于 07-29 22:02 455次 阅读

NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

是一款线性稳压器,能够提供450 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:
发表于 07-29 21:02 369次 阅读

LV5768V-A 降压稳压器 开关 1通道

V-A是一个1通道降压型开关稳压器。 特性 优势 不受负载影响的软启动电路。 电源电路稳定运行。 频率FOLD BACK为负时下垂。 过流保护 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻来检测。 过流保护 开启/关闭功能(启用控制) 可在外部启用控制 同步整流的1通道降压型开关稳压控制器方法 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 21:02 478次 阅读

NCP81274 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

74是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件能够驱动多达8个相位,并集成差分电压和相电流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位接通,动态相位脱落或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构可确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡。 应用 终端产品 GPU和CPU电源 图形卡的电源管理 台式电脑 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 20:02 274次 阅读

NCP81276 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

76是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件能够驱动多达4个相位,并集成差分电压和相电流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位开启,动态相位脱落或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构可确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡。 应用 终端产品 GPU和CPU电源 图形卡电源管理 台式电脑 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 20:02 309次 阅读

LV5725JA 降压转换器 DC-DC 1通道

JA是一个降压电压开关稳压器。 特性 优势 宽输入动态范围:4.5V至50V 可在任何地方使用 内置过流逐脉冲保护电路,通过外部MOSFET的导通电阻检测,以及HICCUP方法的过流保护 烧伤保护 热关闭 热保护 负载独立软启动电路 控制冲击电流 外部信号的同步操作 它可以改善发生两个稳压器IC之间的振荡器时钟节拍 电源正常功能 稳定性操作 外部电压为输出电压高时可用 应用 降压方式开关稳压器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 19:02 318次 阅读

NCP81231 降压控制器 USB供电和C型应用

31 USB供电(PD)控制器是一款针对USB-PD C型解决方案进行了优化的同步降压控制器。它们是扩展坞,车载充电器,台式机和显示器应用的理想选择。 NCP81231采用I2C接口,可与uC连接,以满足USB-PD时序,压摆率和电压要求。 NCP81231工作在4.5V至28V 特性 优势 I2C可配置性 允许电压曲线,转换速率控制,定时等 带驱动程序的同步降压控制器 提高效率和使用标准mosfet 符合USB-PD规范 支持usb-pd个人资料 过压和过流保护 应用 终端产品 USB Type C 网络配件 消费者 停靠站 车载充电器s 网络中心 桌面 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 19:02 475次 阅读

NCP81038 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

38是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81038包括两个降压开关控制器,通道2上固定5.0 V输出,通道1上3.3 V,两个板载LDO,三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81038支持高效率,快速瞬态响应并提供电力信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 464次 阅读

NCP81148 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

48是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81148由两个降压开关控制器组成,通道2上固定5.0 V输出,通道1上为3.3 V,两个板载LDO具有三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81148支持高效率,快速瞬态响应并提供电力商品信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V. 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 148次 阅读

NCP4200 具有I2C接口的多相同步降压转换器

0是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。它结合了高效,多相,同步降压开关稳压控制器和I 2 C接口,可实现关键系统参数的数字编程。 特性 优势 I 2 C 启用关键系统参数的数字化编程 快速增强型PWM弹性模式架构 出色的负载瞬态性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 游戏,桌面,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 18:02 310次 阅读

NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 246次 阅读
NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口