一种实用光端机的设计与实现

摘要：提出了一种简易的实用光端机的设计方法，能够完成TTL／E1、RS232、RS422 3类信号经光纤传送，很好地实现了中短距离的点对点通信。TTL／E1信号直接送给通道选择。RS232和RS422分别经过相应的信号调理变为TIL电 平后再送给通道选择模块；通道选择由可编程逻辑器件GALl6V8为核心编程实现，通过按键操作可实现传输信号的类型选择，并有相应的指示灯指示；采用安 捷伦公司的LED组件光发送模块HF-BR-1528和光接收模块HFBR-2528作为核心器件，实现光纤通信。通过实验证明，系统工作可靠，性能优 越。

关键词：光端机；光纤；信号；通道选择；通信

光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命，它是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。由于光纤作为传输媒介具有传输频带宽、通信 容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等 优点。在不同的领域被广泛应用，主要用于市话中继线、长途干线、全球通信网、各国的公共电信网；还用于高质量彩色的电视传输、工业生产现场监视和调度、交 通监视控制指挥、城镇有线电视网、共用天线系统，光纤局域网和其他如在飞机内、飞船内、舰艇内、矿井下、电力部门、军事及有腐蚀和有辐射等中使用。而光端 机作为整个光纤通信系统的一部分，起着重要的作用，它的性能、发展对整个系统的性能和发展都有很大的影响。目前市面上已有许多现成的光端机，一般都比较复 杂，而且价格不菲，不适合低成本设备使用。本文提出了一种实用光端机的设计方案，方法简单，易于实现，具有较高的性价比。

1 系统总体设计
本次设计的光端机能够实现TTL／E1、RS232、RS422 3类信号经光纤信道传送，传送距离达50 m以上。系统的原理框图如图1所示。

TTL／E1信号直接送给通道选择模块；RS232信号和RS422信号分别由电平转换电路转换为TTL电平之后送给通道选择模块。由通道选择模块根据要 传送的信号类型选择相应信号，经放大电路放大后，由电光转换电路转换为光信号，经光纤传送到接收端。在接收端，由光电转换电路将光信号转换为电信 号，TTL／E1信号直接输出，对于RS232信号和RS422信号经电平转换之后输出。

2 单元电路设计
2．1 RS232与RS422电平转换电路
对于RS232信号和RS422信号都需要经过电平调理之后才能进入传输通道。RS232信号电平转换电路采用MAX232，RS422信号电平转换电路使用MAX485。

2．1．1 MAX232及电路设计
MAX232是MAXIM公司特别为满足EIM／TEA232E的标准而设计的，具有功耗低、工作电源为单电源+5 V，外接电容仅为O．1或1μF，采用双列直插封装形式，接收器输出为三态TTL／CMOS等优越性，为双组RS232接收发送器，波特率高，价格低，可 在一般需要串行通信的系统中使用，使用简单方便。MAX232主要由3部分组成：电压倍增器、RS232接收器、RS232发送器，其内部结构如图 2(a)所示，具体电路设计如图2(b)所示。

在上述电路中，接收到的RS232信号由MAX232的14引脚输入，转换为TTL电平后由12脚输出；经信道传过来的RS232信号类型的TTL电平由MAX232的11脚输入，电平转换后由14脚输出。完成了RS232与TTL电平之间的转换。
2．1．2 MAX485及电路设计
Maxim公司的芯片接口MAX485。采用单一电源+5 V工作，额定电流为300μA，采用半双工通讯方式，它完成将TTL电平与RS422电平之间的转换。MAX485内部结构如图3(a)所示，具体的电路设计如图3(b)所示。

要通过光端机传送的RS422信号由U2 MAX485的6、7引脚输入，电平转换为TTL之后由1引脚输出；从信道传过来的RS422类信号的TTL电平由U3 MAX485的4引脚输入，经过电平转换为RS422信号由6、7引脚输出。
2．2 通道选择电路设计
通道选择的作用是根据要传送的信号类型实现信号选择。通用阵列逻辑GAL(Generic Array Logic)器件是一种高性能的PLD产品，具有结构灵活、可靠性高、集成度高，可擦除及输出逻辑可组态的特点。GAL器件的逻辑功能可由用户自行配置， 通过软件的灵活设计，由微机驱动编程工具方便地对GAL进行编程，特别适于新产品开发或小批量生产。GAL产品分为普通型、通用型、异步型、FPLA型和 在线可编程型5个系
列。常见基本类型包括16V8、20V8、39V8和ISPl6Z8等。在该单元电路中选用可编程逻辑器件GAL16V8，基于该器件具体的硬件电路设计如图4所示。

输入的3类信号由GALl6V8的5、6、7引脚输入，传送信号由按键对应选择，当按动按键时可逐一选择一类信号，选择的传送信号类