專利名稱：新型激光器自動(dòng)切斷控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制裝置，更確切地說(shuō)是涉及光纖傳輸系統(tǒng)故障時(shí)的激光器自動(dòng)切斷控制器。
隨著光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光纜通信無(wú)可爭(zhēng)議地成為未來(lái)通信建設(shè)中主要的傳輸手段。目前國(guó)內(nèi)各地已經(jīng)鋪設(shè)了大量省際、省內(nèi)光纜線路來(lái)取代原有的同軸傳輸設(shè)備，以光纜為主體的通信傳輸網(wǎng)已初具規(guī)模。
針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中可能發(fā)生的激光從纜線斷裂處漏泄對(duì)人員構(gòu)成傷害的情況，ITU-T建議G-958(基于同步數(shù)字系列的光纜數(shù)字線路系統(tǒng))提出當(dāng)光纜被切斷時(shí)，故障段的線路設(shè)備應(yīng)該使發(fā)送機(jī)的激光器自動(dòng)關(guān)閉，即自動(dòng)激光器切斷(ALS)。因此，在開發(fā)新一代的數(shù)字傳輸體制同步數(shù)字系列(SDH)的線路傳輸設(shè)備時(shí)均研制有該項(xiàng)功能，但當(dāng)前國(guó)內(nèi)廣泛使用的準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)線路終端或再生設(shè)備中卻不具備這一功能，其采用的是人工切斷激光器的技術(shù)，不能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)。
本實(shí)用新型的目的是按ITU-T建議要求設(shè)計(jì)一種自動(dòng)激光器切斷控制器，即可對(duì)現(xiàn)有的PDH線路設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，也可直接用于SDH設(shè)備的開發(fā)，以提高光纜線路傳輸中激光的安全性。
ITU-TG.958建議基于安全方面的考慮，提出線路設(shè)備應(yīng)該具有在傳輸故障時(shí)自動(dòng)切斷發(fā)送激光器的能力，并給出一種實(shí)施方法以供選擇。

圖1示出兩光端機(jī)間的光纖傳輸系統(tǒng)，如果A點(diǎn)處的光纜線路被截?cái)啵俏唇邮諜C(jī)RX2失去輸入信號(hào)，應(yīng)該關(guān)閉最鄰近的反向傳輸?shù)陌l(fā)送機(jī)TX2的電路，于是依次導(dǎo)致接收機(jī)RX1失去輸入信號(hào)，這將進(jìn)一步關(guān)斷發(fā)送機(jī)TX1的激光器，達(dá)到安全保護(hù)的目的。當(dāng)光纜修復(fù)后，需要對(duì)發(fā)送機(jī)TX1、TX2進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)重啟動(dòng)。圖2示出了自動(dòng)激光器關(guān)斷和重啟動(dòng)的流程，圖中各框意義為201-啟動(dòng)；202-系統(tǒng)正常工作ALS能工作；203-從遠(yuǎn)端接收信號(hào)？204-信號(hào)傳輸中斷時(shí)間t≥(550±50)ms？205-激光器自動(dòng)關(guān)斷；206-自動(dòng)重啟動(dòng)；207-延時(shí)；208-TX正常工作(2±0.25)S；209-手動(dòng)重啟動(dòng)；210-TX正常工作(2±0.25)S；211-手動(dòng)重啟動(dòng)測(cè)試；212-TX正常工作(90±10)S。
上述流程中共給出四種時(shí)間要求，即當(dāng)信號(hào)傳輸中斷時(shí)間t≥(550±50)ms時(shí)，控制器應(yīng)實(shí)施激光器自動(dòng)關(guān)斷，當(dāng)光纜修復(fù)自動(dòng)重啟動(dòng)或手動(dòng)重啟動(dòng)時(shí)，發(fā)送機(jī)應(yīng)能正常工作(2±0.25)S，當(dāng)光纜修復(fù)手動(dòng)重啟動(dòng)測(cè)試時(shí)，發(fā)送機(jī)應(yīng)能正常工作(90±10)S。
本實(shí)用新型的新型激光器自動(dòng)切斷控制器，包括單片機(jī)、程序存貯器、單片機(jī)的復(fù)位電路、與計(jì)算機(jī)接口連接的RS232電平轉(zhuǎn)換電路、按鍵電路和與發(fā)送機(jī)、接收機(jī)連接的狀態(tài)檢測(cè)與定時(shí)控制電路，其特征在于所述的狀態(tài)檢測(cè)與定時(shí)控制電路由時(shí)鐘電路、可編程定時(shí)器、接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路、發(fā)送機(jī)發(fā)光狀態(tài)信號(hào)輸入電路和并行擴(kuò)展接口構(gòu)成；時(shí)鐘電路輸出接可編程定時(shí)器及并行擴(kuò)展接口的時(shí)鐘輸入端，可編程定時(shí)器的輸出端接單片機(jī)的中斷端，接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路的輸出分別接可編程定時(shí)器的門控脈沖輸入端及并行擴(kuò)展接口的I/O端，發(fā)送機(jī)發(fā)光狀態(tài)信號(hào)輸入電路的輸出接并行擴(kuò)展接口的I/O端，單片機(jī)數(shù)據(jù)總線連接并行擴(kuò)展接口及可編程定時(shí)器的數(shù)據(jù)端，單片機(jī)地址總線連接并行擴(kuò)展接口地址端，并行擴(kuò)展接口輸出發(fā)送機(jī)激光器的開關(guān)控制信號(hào)；所述的按鍵電路接并行擴(kuò)展接口I/O端。
所述的接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路由接收數(shù)字開關(guān)量的接口電路、接收模擬量并轉(zhuǎn)換成數(shù)字開關(guān)量的電壓比較器、及其邏輯組合電路構(gòu)成。
所述單片機(jī)的復(fù)位電路包括由雙單穩(wěn)觸發(fā)器構(gòu)成的自動(dòng)復(fù)位電路、上電復(fù)位電路和人工復(fù)位電路。
還包括有分別由按鍵及雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器連接構(gòu)成的人工重起動(dòng)按鍵電路和人工重啟動(dòng)測(cè)試按鍵電路，按鍵電路輸出分別接并行擴(kuò)展接口的I/O端。
本實(shí)用新型利用硬件定時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)激光切斷ALS和實(shí)現(xiàn)激光器手動(dòng)或自動(dòng)重新啟動(dòng)，在線路發(fā)生中斷、接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路由收有光狀態(tài)變?yōu)槭諢o(wú)光狀態(tài)時(shí)觸發(fā)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，在計(jì)時(shí)時(shí)間超過(guò)定時(shí)值(如550ms)時(shí)，定時(shí)器輸出中斷請(qǐng)求信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理后輸出發(fā)送機(jī)激光器的開關(guān)控制信號(hào)，切斷發(fā)送機(jī)的激光器。光纜修復(fù)后，接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路由收無(wú)光變化到收有光，觸發(fā)定時(shí)器工作，再經(jīng)過(guò)計(jì)時(shí)、中斷請(qǐng)求、單片機(jī)處理過(guò)程，啟動(dòng)發(fā)送機(jī)的激光器。激光器手動(dòng)或自動(dòng)重新啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)控制可編程定時(shí)器門控脈沖輸入端狀態(tài)及按鍵操作選取定時(shí)時(shí)間，在定時(shí)結(jié)束后發(fā)出中斷請(qǐng)求，由單片機(jī)根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)判定啟動(dòng)是否成功。
下面結(jié)合實(shí)施例附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)圖1、激光器的自動(dòng)關(guān)斷原理圖圖2、激光器自動(dòng)關(guān)斷和重啟動(dòng)流程圖圖3、新型激光器自動(dòng)切斷控制器電原理框圖圖4、新型激光器自動(dòng)切斷控制器實(shí)施電路圖圖1、圖2說(shuō)明前已述及，不再贅述。
參見圖3，單片微處理器301、數(shù)據(jù)鎖存器302和程序存貯器303組成最小單片機(jī)系統(tǒng)，形成控制器的核心部件。上電復(fù)位電路304、人工復(fù)位電路305和自動(dòng)復(fù)位電路306連接組成單片機(jī)的復(fù)位電路。307為RS232電平轉(zhuǎn)換電路，連接于計(jì)算機(jī)40與單片機(jī)301之間。狀態(tài)檢測(cè)與定時(shí)控制電路包括時(shí)鐘電路308、可編程定時(shí)器310、并行擴(kuò)展接口309、發(fā)送機(jī)發(fā)光狀態(tài)信號(hào)輸入電路311和由接收模擬量的電壓比較器313與接收開關(guān)量的接口電路312組合構(gòu)成的接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路。314為按鍵電路用于設(shè)置參數(shù)等。
其中時(shí)鐘電路308是在單片機(jī)301的相應(yīng)端子間直接連接6MHZ石英晶體和微調(diào)電容產(chǎn)生CPU工作所需的同步數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)，再經(jīng)分頻后提供其他定時(shí)電路使用?？刂破鲗?duì)定時(shí)過(guò)程采取硬件控制方式，可編程定時(shí)器310的時(shí)鐘輸入引腳CLK接時(shí)鐘電路308，門控脈沖輸入引腳GATE接接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路312，其計(jì)數(shù)到零或定時(shí)時(shí)間到脈沖輸出引腳OUT接單片機(jī)中斷端INT0～1。用戶可直接通過(guò)硬件或軟件設(shè)計(jì)來(lái)控制定時(shí)器的工作過(guò)程，例如可提供六種不同的工作方式，如方式0計(jì)完最后一個(gè)數(shù)時(shí)中斷；方式1可編程單拍脈沖；方式2速率發(fā)生器；方式3方波速率發(fā)生器；方式4軟件觸發(fā)選通；方式5硬件觸發(fā)選通。
并行擴(kuò)展接口309用于發(fā)送機(jī)、接收機(jī)(光端機(jī))狀態(tài)量的輸入、按鍵狀態(tài)的讀人和輸出發(fā)送機(jī)激光器的開關(guān)控制信號(hào)。
接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路設(shè)置接口電路312及比較器313可便于用戶根據(jù)需要選擇使用，如果用戶輸入的狀態(tài)信號(hào)是模擬量則由比較器313將它們轉(zhuǎn)變成開關(guān)量，若狀態(tài)信號(hào)是開關(guān)量則由接口電路312直接輸入。
RS232電平轉(zhuǎn)換電路307實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)間串行通信的接口電平變換。計(jì)算機(jī)40的任務(wù)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光纜數(shù)字線路系統(tǒng)的工作狀態(tài)、及時(shí)處理到來(lái)的故障發(fā)生或解除事件，并將全過(guò)程用示意圖模擬演示于微機(jī)屏幕上。
參見圖4，單片機(jī)IC1采用80C31，其ALE用于控制IC2數(shù)據(jù)鎖存器74HC373鎖存低位地址信號(hào)A0-A7，其PSEN用于片選IC3程序存貯器27C64，其P0.0-P0.7為數(shù)據(jù)線D0-D7，其P2.0-P2，4為地址線A8-A12。
復(fù)位電路采用IC4雙單穩(wěn)觸發(fā)器4538和帶施密特整形電路的與非門IC40(74HC132)，其外接電阻、電容形成的定時(shí)作用構(gòu)成上電復(fù)位，接鍵K1構(gòu)成人工復(fù)位，單片機(jī)的P1.7及RXD端接4538，可隨時(shí)監(jiān)測(cè)程序運(yùn)行情況，一旦工作不正常時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)RST。
RS-232電平轉(zhuǎn)換電路由IC5、IC6通用芯片1488、1489構(gòu)成，與單片機(jī)的TXD及RXD端連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)間串行通信的接口電平變換。
時(shí)鐘電路由IC7行波計(jì)數(shù)器74HC4020和IC39觸發(fā)器74HC74組成，IC7產(chǎn)生的23KHZ時(shí)鐘信號(hào)送復(fù)位電路IC4，產(chǎn)生的94KHZ時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)IC39二分頻后送IC8可編程定時(shí)器82C53的CLK1、CLK2端，產(chǎn)生的357KHZ時(shí)鐘信號(hào)送IC9并行擴(kuò)展接口81C55的TMRIN端，其分頻信號(hào)由TMROUT輸出至IC8的CLK0端。
可編程定時(shí)器應(yīng)用了可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器芯片IC8(82C53)，每片82C53內(nèi)集成有三個(gè)獨(dú)立的16位可編程定時(shí)器，各有時(shí)鐘輸入CLK0-CLK2、門控脈沖輸入GATE0-GATE2和計(jì)數(shù)到零或定時(shí)時(shí)間到脈沖輸出OUT0-OUT2。單片機(jī)P2.5-P2.7中的一條I/O線接IC8的CS端，另兩條I/O線接IC9的CE、IO/M端。
并行擴(kuò)展接口芯片IC9的PB0-PB4用于按鍵K2-K6狀態(tài)的錄入，PB5、PB6分別連接人工重啟動(dòng)按鈕和人工重啟動(dòng)測(cè)試按鍵。當(dāng)按下人工強(qiáng)制關(guān)斷按鈕時(shí)單片機(jī)執(zhí)行切斷發(fā)送機(jī)激光器操作，當(dāng)處于手動(dòng)重啟動(dòng)方式并按下手動(dòng)重啟動(dòng)按鍵時(shí)，單片機(jī)先通過(guò)并行擴(kuò)展接口的PC2、PC3檢查當(dāng)前發(fā)送機(jī)是否發(fā)光，如正在發(fā)光則設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志否則啟動(dòng)發(fā)送機(jī)激光器發(fā)光(如2秒)，若線路故障已排除，發(fā)光后接收機(jī)收到有效信號(hào)(PC0、PC1)，說(shuō)明重啟動(dòng)操作成功，系統(tǒng)恢復(fù)正常，否則仍切斷激光器。PA0、PA1用于輸出兩組獨(dú)立的發(fā)送激光器的開關(guān)控制信號(hào)，分別與兩路光端機(jī)狀態(tài)量輸入電路對(duì)應(yīng)。
電壓比較器IC24、IC27(LM393)用于接收模擬量輸入并轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，門電路IC25、IC28用于接收數(shù)字量輸入，邏輯門IC23、IC26用于狀態(tài)邏輯組合，輸出用戶光端機(jī)狀態(tài)，即組成兩路獨(dú)立的接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路，經(jīng)異或門IC10、IC11后分別送可編程定時(shí)器IC8的門控脈沖輸入GATE1、GATE2及觸發(fā)器IC12、IC13(74HC74)的D輸入端。
門電路IC29、IC31(74HC132)與IC30、IC32(74LSO5)組成兩路獨(dú)立的發(fā)送機(jī)發(fā)光狀態(tài)信號(hào)輸入電路，電路輸出分別接IC9的PC2、PC3端。
利用硬件定時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)激光切斷的原理是將可編程定時(shí)器IC8中1、2定時(shí)器工作設(shè)置為方式5，即硬件觸發(fā)選通狀態(tài)，定時(shí)時(shí)間值為550ms，其門控脈沖輸入引腳GATE1、GATE2接接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)。當(dāng)線路發(fā)生中斷、接收機(jī)由收有光狀態(tài)變?yōu)槭諢o(wú)光狀態(tài)時(shí)觸發(fā)定時(shí)器并開始計(jì)時(shí)。如果在定時(shí)時(shí)間尚未結(jié)束時(shí)接收機(jī)重新接收到光信號(hào)，說(shuō)明傳輸中斷是由干擾所致，不執(zhí)行自動(dòng)激光器切斷操作；如果信號(hào)連續(xù)中斷時(shí)間超過(guò)550ms則脈沖輸出OUT1、OUT2通過(guò)IC12-IC15與P1.3、P1.4、GATE1、GATE2信號(hào)組合后發(fā)出中斷申請(qǐng)INT0，啟動(dòng)單片機(jī)外中斷0服務(wù)子程序模塊，經(jīng)單片機(jī)處理后通過(guò)并行擴(kuò)展接口IC9輸出自動(dòng)切斷發(fā)送機(jī)激光器的開關(guān)信號(hào)。故障解除后的自動(dòng)激光器啟動(dòng)過(guò)程與上述過(guò)程類似，只是當(dāng)接收機(jī)收光狀態(tài)從收無(wú)光變化到收有光時(shí)觸發(fā)定時(shí)器工作。
利用硬件定時(shí)器實(shí)現(xiàn)激光器手動(dòng)或自動(dòng)重新啟動(dòng)的原理是將可編程定時(shí)器IC8中O定時(shí)器工作設(shè)置為方式4，即軟件觸發(fā)選通狀態(tài)，其門控脈沖輸入引腳GATE0接高電平(GATE0與GT0連接，由IC16-IC18(74HC32、74HC132、74HC86)組合P1.2、P1.6及PC2信號(hào)后產(chǎn)生)，定時(shí)時(shí)間值由當(dāng)前操作決定，可選取2S、90S、120S。定時(shí)結(jié)束后，OUTO通過(guò)組合后發(fā)出中斷申請(qǐng)INT1，啟動(dòng)單片機(jī)外中斷1服務(wù)子程序模塊，由單片機(jī)根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)判定是否重啟動(dòng)成功。
本實(shí)用新型控制器樣機(jī)經(jīng)與SDH-155MB/S光端機(jī)連接試驗(yàn)，性能完全符合ITU-T建議要求?？刂破骼脭?shù)字硬件技術(shù)控制定時(shí)過(guò)程的觸發(fā)和結(jié)束，具有高精度，高可靠性等特點(diǎn)；允許數(shù)字開關(guān)量和模擬電平兩種方式輸入用戶狀態(tài)信號(hào)，可便于使用；可通過(guò)計(jì)算機(jī)用戶界面直觀地監(jiān)視自動(dòng)激光器切斷工作情況，顯示或保存記錄到的故障發(fā)生和解除信息。
權(quán)利要求1.一種新型激光器自動(dòng)切斷控制器，包括單片機(jī)、程序存貯器、單片機(jī)的復(fù)位電路、與計(jì)算機(jī)接口連接的RS232電平轉(zhuǎn)換電路、按鍵電路和與發(fā)送機(jī)、接收機(jī)連接的狀態(tài)檢測(cè)與定時(shí)控制電路，其特征在于所述的狀態(tài)檢測(cè)與定時(shí)控制電路由時(shí)鐘電路、可編程定時(shí)器、接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路、發(fā)送機(jī)發(fā)光狀態(tài)信號(hào)輸入電路和并行擴(kuò)展接口構(gòu)成；時(shí)鐘電路輸出接可編程定時(shí)器及并行擴(kuò)展接口的時(shí)鐘輸入端，可編程定時(shí)器的輸出端接單片機(jī)的中斷端，接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路的輸出分別接可編程定時(shí)器的門控脈沖輸入端及并行擴(kuò)展接口的I/O端，發(fā)送機(jī)發(fā)光狀態(tài)信號(hào)輸入電路的輸出接并行擴(kuò)展接口的I/O端，單片機(jī)數(shù)據(jù)總線連接并行擴(kuò)展接口及可編程定時(shí)器的數(shù)據(jù)端，單片機(jī)地址總線連接并行擴(kuò)展接口地址端，并行擴(kuò)展接口輸出發(fā)送機(jī)激光器的開關(guān)控制信號(hào)；所述的按鍵電路接并行擴(kuò)展接口I/O端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型激光器自動(dòng)切斷控制器，其特征在于所述的接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路由接收數(shù)字開關(guān)量的接口電路、接收模擬量并轉(zhuǎn)換成數(shù)字開關(guān)量的電壓比較器、及其邏輯組合電路構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型激光器自動(dòng)切斷控制器，其特征在于所述單片機(jī)的復(fù)位電路包括由雙單穩(wěn)觸發(fā)器構(gòu)成的自動(dòng)復(fù)位電路、上電復(fù)位電路和人工復(fù)位電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型激光器自動(dòng)切斷控制器，其特征在于還包括有分別由按鍵及雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器連接構(gòu)成的人工重啟動(dòng)按鍵電路和人工重啟動(dòng)測(cè)試按鍵電路，按鍵電路輸出分別接并行擴(kuò)展接口的I/O端。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光纖傳輸系統(tǒng)故障時(shí)的激光器自動(dòng)切斷控制器，按ITU-T建議設(shè)計(jì)。包括單片機(jī)、程序存貯器、復(fù)位電路、PS-232電平轉(zhuǎn)換電路、按鍵電路和由時(shí)鐘電路、可編程定時(shí)器、接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路、發(fā)送機(jī)發(fā)光狀態(tài)信號(hào)輸入電路和并行擴(kuò)展接口組成的狀態(tài)檢測(cè)與定時(shí)控制電路。利用接收機(jī)收光狀態(tài)信號(hào)輸入電路的收有光與收無(wú)光狀態(tài)的變化控制定時(shí)過(guò)程的觸發(fā)和結(jié)束，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)激光切斷和實(shí)現(xiàn)激光器手動(dòng)或自動(dòng)重新啟動(dòng)。
文檔編號(hào)H04B10/04GK2255699SQ96207879
公開日1997年6月4日 申請(qǐng)日期1996年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月17日
發(fā)明者紀(jì)越峰, 張 杰, 柏琳 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)