专利名称：总线式电话交换系统的制作方法
总线式电话交换系统是现代计算机技术与数字语音技术结合的产物，是现有小型程控交换机的理想替代产品，与现有程控交换机相比，具有布线按装方便，可扩充性强交换无阻塞等突出优点，是中小型企事业单位理想的电话通信设备。
总线式电话交换系统实际上是一种分布式电话交换系统，交换功能的实现基于每一个外线管理器和内部分机，不再象现有程控交换机中的主CPU集中处理。因而，只要微处理器的速度能达到总线串行通信速率的要求，总线容量的增加并不会加重CPU的负担，(关于总线容量下面有专门说明)一.系统组成该系统一般由总线管理器，外线管理器，内部分机，总线负载，以及电话总线等几部分构成，其相互关系见
图1。下面分别予以说明1.总线管理器总线管理器用于协调总线上各个外线管理器，内部分机的工作时序，总线采用RS-485(RS-422)通信协议，一主多从通信方式，总线管理器就是总线式电话系统中的主机，外线管理器，内部分机则是该系统的从机。
采用集中供电方式时，总线管理器还负责整个电话系统的电源供应。2.外线管理器外线管理器用于实现市话外线与总线式电话系统内部分机间的信息交换，每一条外线配备一个外线管理器，其基本框图见图2。图中外线接口部分由中继负载电路，振铃检测电路，双音多频(DTMF)发号电路，继电器等组成，通信接口为RS-485收发器，地址设定用于设定本机地址。
外线管理器如加入DTMF接收电路，语音提示电路，则可方便地实现外线直拨分机功能(DID)3.内部分机内部分机的作用相当于现有程控交换机的内部分机，只是其内部电路完全不同，每个内部分机都是一个计算机数字语音系统，其基本框图见图3。图中键盘接口一般情况下可按排″0-9″十个数字键，″*″键，″#″键，以及重拨键等辅助功能键。通信接口为RS-485收发器，地址设定用于设定本机地址。
内部分机可方便地扩充其他功能，如来话转移，禁拨外线等，4.总线负载总线负载是RS-485通信协议所要求的，普通双绞线特性阻抗一般在110Ω-130Ω之间，故采用120Ω电阻，主要作用是消除或减小线路反射，提高通信可靠性。
一个总线电话系统一般包括一个总线管理器，一个总线负载，一个或多个外线管理器(视外线数量而定)，若干个内部分机。外线管理器和内部分机的地址不可出现重叠，以保证系统正常工作。二.总线容量对于一个具体系统，外线管理器与内部分机之和的最大值为一定数，我们称之为总线容量。
总线容量主要取决于总线通信速率和语音量化速率。下面以AT89C51(MCS-51系列)单片机为例作一具体说明。
假设总线通信速率为FB，语音量化速率为FS，串行通信采用方式2，即9位异步方式，其中1位起始位，8位数据位，1位可程控附加数据位，1位停止位，一帧信息合计为11位。同时假设每总线循环周期中每个外线管理器或内部分机占用一个复帧，每个复帧由CW个控制帧，DW个语音数据帧构成。则总线容量BN可由下式计算BN＝(FB/FS)*(8/11)*(DW/(DW＋CW))公式1进一步假定单片机采用16MHz时钟，SMOD＝1，则总线通信速率FB为FB＝FOSC/32＝16MHz/32＝500KHz假定语音量化速率FS＝8KHz，每个复帧内有4个控制帧，16个语音数据帧，则总线容量为BN＝(500KHz/8KHz)*(8/11)*(16/20)
≈36由BN的计算公式可以看出，影响总线容量的关键因素是总线通信速率和语音量化速率，当语音量化速率降为1.2KHz时，总线容量可达到242，就目前技术来看，1.2KHz的语音量化速率是可以实现的。(例如日立公司的HD61885等)而242的总线容量对于一般单位是绰绰有余的，所以该系统可满足大部分内部电话应用场合，总线速率为500KHz时总线有效长度可达200米以上。(参见《美国德州仪器半导体技术资料》95页表1关于″RS-422A及PN1360(RS-485)的比较″部分)对于办公大楼来说也是够用的，如需增加总线长度，则可用降低总线速率的办法来实现，只是同时也减少了总线容量，总线速率降为100KHz时，总线长度可达一千两百米。
关于总线容量的另一个需要考虑的问题是RS-485器件的负载能力，就目前来说，MAXIM公司的MAX485最大速率为2.5Mbps，总线可挂负载32个；MAX1487最大速率为2.5Mbps，总线可挂负载128个；德州仪器公司的75174/75175最大速率为10Mbps，总线可挂负载32个；所以采用RS-485总线时，只能构成较小的总线电话交换系统。对于较大容量的要求可采用其他通信协议和相应传输媒介。例如基于RS-485协议的BITBUS系统采用隔离驱动器时可提供更远的通信距离，如果采用宽带无线传输，则可构成新型无线电话系统，当CPU处理速度足够高时，还可利用现有CATV系统构成总线式电话系统。三.工作方式前面已经说过，总线管理器的作用是协调总线上各个外线管理器，内部分机的工作，具体地说，就是按排其工作时序，每个外线管理器，内部分机占用的复帧时间为(DW＋CW)*11/FB公式2每个总线循环的时间为BN个复帧时间，即BN*(DW＋CW)*11/FB由公式1可以算出BN*(DW＋CW)*11/FB＝DW*8/FS
上式的右面正好是每个外线管理器，内部分机在一个总线循环中的语音数据量，由此也可看出语音数据不会丢失，实际应用中应留出一定余量，即按排的总线容量比公式1算出的要小，也就是对公式2算出的复帧时间进行修正(加长)，以便留出时间用于计算机判断和收发转换，修正量的大小视单片机中断响应速度和指令处理速度而定。
总线管理器根据修正的复帧时间，逐个选通外线管理器和内部分机，被选通的外线管理器和内部分机马上发送本机状态/目的地址/语音数据，总线上的其他机器根据目的地址和本机状态有选择地接收语音数据，实现电话交换。所有地址的传递均置附加数据位为1，语音数据的传递则置附加数据位为0。为区分总线管理器对外线管理器，内部分机的选通和外线管理器，内部分机之间的数据传递，采用前者发两遍地址的方法，四.供电总线式电话交换系统与目前程控交换机的另一区别是前者的外线管理器或内部分机始终处于工作状态，必须有不断的电力供应。后者在挂机状态不消耗电力，取机后由交换机供电。
对于总线式电话交换系统既可采用象目前程控交换机一样的集中供电，也可采用各个外线管理器和内部分机单独供电，下面就两种供电方式作一比较集中式供电时需要一对电源电缆，提供-48V电源，每一外线管理器和内部分机均包含一个-48V到+5V的DC/DC变换器，假设+5V消耗最大电流为100mA，DC/DC变换器效率为80％，线路压降为8V，则-48V上消耗电流I为I＝((5V*100mA)/40V)/(80％)≈16mA进一步假定所有外线管理器和内部分机均离总线管理器最远，总线电阻为10Ω，则对应8V压降的总线容量为BN＝(8V/10Ω)/16mA＝50
由此可见，总线容量较小，总线长度(总线电阻)较小时可采用集中式供电。反之，则会造成线路压降太大，宜采取分布式独立供电。
集中式供电的一个优点是只需一套备用电源即可应付停电场合，缺点是需要增加一对电源电缆，并且不能太长。
各个外线管理器和内部分机单独供电时总线长度不受电源影响，也不需电源电缆，但每个外线管理器和内部分机均需考虑备用电源问题，以保证停电时正常使用。
综上所述，总线式电话系统是一个适应范围较广，很有发展前途的电话交换系统。
权利要求
1.总线式电话交换系统，其特征是所有外线管理器和内部分机均挂接在同一通信总线上。
2.总线式电话交换系统采用无线传输时，所有外线管理器和内部分机均占有同一信道。
全文摘要
总线式电话交换系统是现代计算机技术与数字语音技术结合的产物，是现有小型程控交换机的理想替代产品，与现有程控交换机相比，具有布线安装方便，可扩充性强，交换无阻塞等突出优点。
文档编号H04Q3/54GK1139361SQ95102980
公开日1997年1月1日 申请日期1995年3月29日 优先权日1995年3月29日
发明者张挺 申请人:张挺