光纖通信的誕生和發(fā)展是電信史上的一次重要革命,，它是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式,。由于光纖作為傳輸媒介具有傳輸頻帶寬,、通信 容量大；傳輸損耗低,、中繼距離長(zhǎng),；線徑細(xì)、重量輕,；絕緣,、抗電磁干擾性能強(qiáng)；還具有抗腐蝕能力強(qiáng),、抗輻射能力強(qiáng),、可繞性好、無(wú)電火花,、泄露小,、保密性強(qiáng)等 優(yōu)點(diǎn)。在不同的領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,，主要用于市話中繼線,、長(zhǎng)途干線、全球通信網(wǎng),、各國(guó)的公共電信網(wǎng),；還用于高質(zhì)量彩色的電視傳輸、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視和調(diào)度,、交 通監(jiān)視控制指揮,、城鎮(zhèn)有線電視網(wǎng)、共用天線系統(tǒng),，光纖局域網(wǎng)和其他如在飛機(jī)內(nèi),、飛船內(nèi),、艦艇內(nèi)、礦井下,、電力部門(mén)、軍事及有腐蝕和有輻射等中使用,。而光端 機(jī)作為整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的一部分,，起著重要的作用，它的性能,、發(fā)展對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能和發(fā)展都有很大的影響,。目前市面上已有許多現(xiàn)成的光端機(jī)，一般都比較復(fù) 雜,，而且價(jià)格不菲,，不適合低成本設(shè)備使用。本文提出了一種實(shí)用光端機(jī)的設(shè)計(jì)方案,，方法簡(jiǎn)單,，易于實(shí)現(xiàn)，具有較高的性價(jià)比,。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    本次設(shè)計(jì)的光端機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)TTL／E1,、RS232、RS422 3類(lèi)信號(hào)經(jīng)光纖信道傳送,，傳送距離達(dá)50 m以上,。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。

    TTL／E1信號(hào)直接送給通道選擇模塊,；RS232信號(hào)和RS422信號(hào)分別由電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平之后送給通道選擇模塊,。由通道選擇模塊根據(jù)要 傳送的信號(hào)類(lèi)型選擇相應(yīng)信號(hào)，經(jīng)放大電路放大后,，由電光轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為光信號(hào),，經(jīng)光纖傳送到接收端,。在接收端,，由光電轉(zhuǎn)換電路將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信 號(hào)，TTL／E1信號(hào)直接輸出,，對(duì)于RS232信號(hào)和RS422信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換之后輸出,。

2 單元電路設(shè)計(jì)
2．1 RS232與RS422電平轉(zhuǎn)換電路
    對(duì)于RS232信號(hào)和RS422信號(hào)都需要經(jīng)過(guò)電平調(diào)理之后才能進(jìn)入傳輸通道。RS232信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路采用MAX232,，RS422信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路使用MAX485,。

2．1．1 MAX232及電路設(shè)計(jì)
    MAX232是MAXIM公司特別為滿足EIM／TEA232E的標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的，具有功耗低,、工作電源為單電源+5 V,，外接電容僅為O．1或1μF，采用雙列直插封裝形式，接收器輸出為三態(tài)TTL／CMOS等優(yōu)越性,，為雙組RS232接收發(fā)送器,，波特率高，價(jià)格低,，可 在一般需要串行通信的系統(tǒng)中使用,，使用簡(jiǎn)單方便。MAX232主要由3部分組成：電壓倍增器,、RS232接收器,、RS232發(fā)送器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2(a)所示,，具體電路設(shè)計(jì)如圖2(b)所示,。

    在上述電路中，接收到的RS232信號(hào)由MAX232的14引腳輸入,，轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平后由12腳輸出,；經(jīng)信道傳過(guò)來(lái)的RS232信號(hào)類(lèi)型的TTL電平由MAX232的11腳輸入，電平轉(zhuǎn)換后由14腳輸出,。完成了RS232與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換,。
2．1．2 MAX485及電路設(shè)計(jì)
    Maxim公司的芯片接口MAX485。采用單一電源+5 V工作,，額定電流為300μA,，采用半雙工通訊方式，它完成將TTL電平與RS422電平之間的轉(zhuǎn)換,。MAX485內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3(a)所示,，具體的電路設(shè)計(jì)如圖3(b)所示。

    要通過(guò)光端機(jī)傳送的RS422信號(hào)由U2 MAX485的6,、7引腳輸入,，電平轉(zhuǎn)換為T(mén)TL之后由1引腳輸出；從信道傳過(guò)來(lái)的RS422類(lèi)信號(hào)的TTL電平由U3 MAX485的4引腳輸入,，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換為RS422信號(hào)由6,、7引腳輸出。
2．2 通道選擇電路設(shè)計(jì)
    通道選擇的作用是根據(jù)要傳送的信號(hào)類(lèi)型實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇,。通用陣列邏輯GAL(Generic Array Logic)器件是一種高性能的PLD產(chǎn)品,，具有結(jié)構(gòu)靈活、可靠性高,、集成度高,，可擦除及輸出邏輯可組態(tài)的特點(diǎn)。GAL器件的邏輯功能可由用戶自行配置,， 通過(guò)軟件的靈活設(shè)計(jì),，由微機(jī)驅(qū)動(dòng)編程工具方便地對(duì)GAL進(jìn)行編程,，特別適于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或小批量生產(chǎn)。GAL產(chǎn)品分為普通型,、通用型,、異步型、FPLA型和 在線可編程型5個(gè)系
列,。常見(jiàn)基本類(lèi)型包括16V8,、20V8、39V8和ISPl6Z8等,。在該單元電路中選用可編程邏輯器件GAL16V8,，基于該器件具體的硬件電路設(shè)計(jì)如圖4所示。

    輸入的3類(lèi)信號(hào)由GALl6V8的5,、6,、7引腳輸入，傳送信號(hào)由按鍵對(duì)應(yīng)選擇,，當(dāng)按動(dòng)按鍵時(shí)可逐一選擇一類(lèi)信號(hào),，選擇的傳送信號(hào)類(lèi)型由對(duì)應(yīng)的指示燈指 示：D1(紅燈)亮?xí)r，選擇E1／TTL通道,；D2(黃燈)亮?xí)r,，選擇RS232通道；D3(綠燈)亮?xí)r,，選擇RS422通道,。傳送的信號(hào)由芯片的15腳 輸出。
2．3 電光,、光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
    電光,、光電轉(zhuǎn)換采用在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)元器件，采用Agilent技術(shù)生產(chǎn)的HFBR系列,。推薦的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)光纖是1 mmPOF塑料光纖,，既經(jīng)濟(jì)又便于使用。光電轉(zhuǎn)換發(fā)射器選用HFBRl528,，它是由一個(gè)具有650 nm波長(zhǎng)的發(fā)光二極管組合而成,。強(qiáng)光輸出的能量可以使能塑料光纖和硬包層石英光纖。通過(guò)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)回路,，發(fā)射器可以達(dá)到10 MHz的波特率,。驅(qū)動(dòng)電路如圖5(a)所示,；電光轉(zhuǎn)換接收器選用HFBR2528：由一個(gè)硅引腳的光電二極管和產(chǎn)生邏輯兼容輸出的數(shù)字集成電路組成,。集成 電路包括一個(gè)特殊電路，用來(lái)在一個(gè)長(zhǎng)等待周期之后校正首位脈沖寬度失真,，在帶有低的脈沖寬度失真下以任意數(shù)據(jù)模式從低速到1O MHz波特率運(yùn)行,，接收器的輸出是一個(gè)與TTL和CMOS邏輯兼容的“推挽級(jí)”,。電路如圖5(b)所示。

2．4 系統(tǒng)原理圖
    完成各單元電路設(shè)計(jì)以后,，按照系統(tǒng)原理框圖就形成如圖6所示的系統(tǒng)原理圖,。

    輸入的信號(hào)RS232、RS422經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平,，分別送到U4的6,、7引腳輸入；E1／TTL信號(hào)不需要電平轉(zhuǎn)換送到U4的5引腳,，輸入的3 路信號(hào)經(jīng)選擇電路U4選擇一路后由GAL16V8的15引腳輸出,，并且相應(yīng)的指示燈變亮，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大送HFBR-1528電光轉(zhuǎn)換為光信號(hào)經(jīng)塑料光纖傳 送,，到接收端由HFBR-2528將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)由1引腳輸出,，若傳送的是RS232、RS422信號(hào),，再分別經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換從相應(yīng)的輸出端輸出,，若 傳送的是E1／TTL信號(hào)直接輸出。

3 結(jié)束語(yǔ)
    采用安捷倫公司的LED組件光發(fā)送模塊HFBR-1528和光接收模塊HFBR-2528,，以可編程邏輯器件GAL16V8為核心器件實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)易實(shí)用 光端機(jī)的設(shè)計(jì),。該系統(tǒng)在工業(yè)綜合測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)或在有強(qiáng)電信號(hào)干擾的環(huán)境下，需要傳送不同類(lèi)型信號(hào)時(shí)使用優(yōu)勢(shì)明顯,，作為一般的電信號(hào)傳輸線路也完全可以,。經(jīng)過(guò)具 體的應(yīng)用測(cè)試對(duì)于TTL信號(hào)、RS232信號(hào),、RS422信號(hào)傳輸距離可達(dá)50 m以上,，信號(hào)的損傷很小，有一定的傳輸時(shí)延,。