ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

На железнодорожном транспорте и магистральных газопроводах для организации избирательной телефонной связи с распорядительной станцией применяют промежуточные пункты связи (ППc) с аналоговыми фильтрами.

Применение однокристальной ЭВМ в составе ППС позволяет получить цифровые фильтры и значительно упростить принципиальную схему устройства. При калиброванной и стабильной частоте тактового генератора микроконтроллера последний может выполнять функции приемника индивидуального и группового вызова, генератора сигнала вызова распорядительной станции, генератора квит-сигнала (подтверждения получения индивидуального вызова), определителя состояния разговорного устройства и т.д.

При распознавании сигнала индивидуального и группового вызова, представляющего собой двухчастотную посылку (последовательность импульсов длительностью 1,6 с и 0,8 с) с минимальной частотой 316 Гц, приемное устройство может состоять из одного компаратора (однобитного АЦП). В аналоговом варианте необходимо иметь набор избирательных фильтров и пороговых устройств, дискриминатор длительности и логическое устройство. Функции всех этих устройств берет на себя микроконтроллер, точнее программа обработки сигнала компаратора в режиме ожидания вызова. Качество этой программы во многом определяет надежность функционирования ППСа, особенно в том случае, когда ставится задача распознавания не только последовательной двухчастотной посылки, но и двухчастотной смеси (параллельного вызывного сигнала). Программа приема вызова составляет основу программного обеспечения микроконтроллера, так как программная реализация остальных функций не вызывает особых затруднений.

При генерировании сигналов вызова, квитирования и звукового сопровождения с помощью микроконтроллера возникает проблема выбора разрядности их цифрового представления в соответствующем порту ввода и способа его формирования. Для звукового сопровождения достаточно однобитного сигнала и простейшей схемы формирователя. Для сигналов вызова и квитирования форма сигнала имеет более существенное значение, так как передача в общий для многих абонентов канал связи посторонних частот может привести к сбоям в системе связи. С этой точки зрения, предпочтительным является применение многоразрядного цифрового сигнала и соответствующего ЦАП.

Использование однокристальной микроЭВМ (ОЭВМ) позволяет значительно упростить схему устройства связи, возложив на ОЭВМ все функции по распознаванию вызывного сигнала, управлению устройством и формированию ответных сигналов. Задача распознавания вызывного сигнала достаточно просто решается с использованием цифрового фильтра, производящего, по сути, гармонический анализ сигнала.. Максимального упрощения системы можно достичь, понизив разрядность АЦП до единицы, используя в качестве АЦП компаратор, тем более, что применяемая ОЭВМ типа АТ89С2051 содержит встроенный компаратор.

При проектировании ППС было проведено исследование различных вариантов реализации цифрового фильтра с одноразрядным АЦП. Наиболее оптимальными оказались цифровые фильтры, выполненные по нерекурсивной схеме. При цифровой реализации фильтра ОЭВМ постоянно находится в режиме «прослушивания» линии связи, осуществляя сканирование входного сигнала с частотами, соответствующими первой частоте кода индивидуального вызова и частоте группового вызова. Одновременно осуществляется проверка положения трубки телефона. При состоянии «трубка лежит» запускается таймер, отсчитывающий интервал длительностью 1 с. При снятии трубки проверяется, истек ли заданный интервал и, если интервал не истек, вызывается программа генерирования сигнала вызова частотой 1б00 Гц. При любом положении трубки наличие в линии сигнала одной из сканируемых частот переводит ОЭВМ в режим приема вызывного сигнала.

На базе проведенных исследований был изготовлен опытный образец ППС, размещенный в корпусе серийного телефонного аппарата. Он имеет плату, на которой расположены сетевой блок питания, входной и выходной линейные усилители, однокристальная микроЭВМ, а также электродинамический звуковой излучатель. На плате контроллера установлены переключатели для задания индивидуального кода ППС, номера частоты группового вызывного сигнала, коэффициента усиления входного и выходного усилителей, а также контакты для установки перемычек, задающих 2- или 4-проводный режим. Опытный образец ППС имеет существенно меньшее энергопотребление и материалоемкость, в 4 раза меньший объем и массу и почти в два раза меньшую себестоимость при изготовлении.