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1.电话用户接口电路
提供了4路电话用户接口电路,其中电话D设计成可插拔的模块结构。
用户接口电路使用的主芯片为PBL38710,可实现馈电(B)、二/四线变换(H),摘挂机检测(S)和铃流驱动(R)等功能。
另外,用户接口电路对发送信号可进行放大、衰减调节。
四路电话的呼叫号码分别为48、49、68、69。
2.编译码和滤波器C(Codec&
Filters)
使用的主芯片为TP3057,主要实现单路语音的语音滤波、PCM编译码功能。
3.双音多频(DTMF)检测电路
使用的主芯片为MT8870,DTMF接收器先经高、低群带通滤器进行fL/fH区分,然后过零检测、比较,得到相应于DTMF的两路fL、fH信号输出。
该两路信号经译码、锁存、缓冲,恢复成对应于16种DTMF信号的4比特二进制码(D1~D4),再送给记发器进行号码识别以便控制交换网络接通被叫用户话路。
电话A,B共享一路DTMF检测器,电话C,D共享另一路DTMF检测器。
4.信令处理器和记发器电路(中央处理器)
它是U101(AVR单片机)及外围电路构成,在系统软件的作用下,完成键盘扫描和液晶显示、工作状态指示和接收计算机数据。
同时完成对话机状态的监视、信号音及铃流输出控制、电话号码的识别、交换命令发送等功能。
具体叙述如下:
(1)用户状态检测电路:
接收各个用户线接口电路输出的用户状态检测信号DETX(X是话路的序号),可以是A、B、C、D,例如DETA是第一话路的用户状态检测信号(下面文字说明中标号的X含义与此处相同),信号直接送入CPU的PE口,以识别主、被叫用户的摘挂机状态。
(2)电话用户信令音控制电路:
主要由单片机U101及电子开关CD4066组成,在单片机U101的作用下,分别分时地将上述EPM240产生拨号音、忙音、回铃音等三种信号通过电子开关CD4066送入主叫用户。
(3)铃流控制电路:
自动交换时,在单片机U101作用下,EPM240输出的铃流音信号(RING),由PBL38710提升铃流信号电压,使其有效值达到75V左右,送往电话机。
(4)DTMF接收控制电路:
当MT8870收到电话号码后,便发出使能信号向单片机U101申请中断,同时将译码的电话号码数据(DTMFD1~4)送给单片机U101进行处理。
5.时序与控制器电路
主要由CPLD可编程数字逻辑器件EPM240及外围电路构成,它产生并输出下列信号:
(1)500Hz连续方波(即拨号音信号)
(2)忙音脉冲,即0.35秒通、0.35秒断的周期方波
(3)回铃音脉冲,即1秒通、4秒断的周期方波
(4)25Hz周期方波(振铃信号)
(5)PCM编译码器的时序、时钟信号。
(6)各接口电路间的控制片选信号。
6.交换网络控制器
主要由单片机U103和片外存储器U109构成,完成交换网络模块的交换控制工作。
片外存储器U109可下载存储学生的二次开发程序。
7.交换网络模块
(1)人工交换:
各电话用户发送、接收端信号通过铜铆孔开放出来,可通过手动连线完成电话信息的交换工作。
(2)空分交换网络:
主要由MT8816芯片构成,完成空分路由选通。
(3)数字时分程控交换网络:
分别由MT8980、CPLD、DSP等芯片构成三种不同实现方式的时分交换模块。
(4)除人工交换外,其它交换方式的实验需通过更换相应的实验模块来完成。
8.液晶键盘
由字符型液晶和薄膜键盘电路组成:
它们共同完成交换功能设置,和对话路交换状态的同步显示、话路时隙分配设置等功能。
9.电源供给
分别提供-12V、+5V、+12V、-48V、-5V、-24V、3.3V等直流电源。
其中前四组直流电源的通断,通过平台左上角的发光二极管指示。
10.接口电路
时分中继接口、数字光纤通信接口和计算机通信接口,分别完成数字时分局内通信、数字时分的局间通信与计算机的通信等功能。
三、实验内容及实验设备
1.小电话单机2部;
2.熟悉本实验平台的组成与结构;
3.熟悉各组成模块的构成元器件及其完成的作用。
四、实验步骤
1.在关电情况下,交换网络接口上插上“空分交换模块(MT8816)”。
2.打开实验箱右侧的总电源开关,电源输入电路加电,电源指示灯(左上角的LED发光二极管)亮。
3.按一下薄膜开关的“复位”键,系统复位一次,液晶显示“欢迎使用……”。
4.按“开始”键,进入菜单的主要工作状态选择,分“人工交换”,“空分MT8816”,……等多种工作方式。
具体设置说明请参见实验5。
5.选择空分交换方式“空分MT8816”,“空分”指示灯亮。
6.分别给电话A、B接上电话单机,正常呼叫。
注意液晶显示及其他一些指示灯的变化,熟悉信令程控交换与话音信号通信交换的全过程。
7.电话A默认电话号码为:
48,.电话B默认电话号码为:
49。
注:
本实验平台上的跳线开关K301、K401、K501、K601默认设置:
跳线1-2脚连。
五、实验报告要求
根据对实验的初步认识,对系统结构方框图做简要叙述。
实验3电话用户信令的产生与观测实验
1.了解常用的几种信令信号音和铃流发生器的电路组成和工作过程;
2.熟悉这些信号音和铃流信号的技术要求及测量方法。
二、电路工作过程
在用户话机与交换机之间的用户线上,要沿两个方向传递语言信息。
但是,为了实现一次通话,还必须沿两个方向传送所需的控制信号。
比如,当用户想要通话时,必须首先向程控机提供一个信号,能让交换机识别并使之准备好有关设备,此外,还要把指明呼叫的目的地的信号发往交换机。
当用户想要结束通话时,也必须向电信局交换机提供一个信号,以释放通话期间所使用的设备。
除了用户要向交换机传送信号之外,还需要传送相反方向的信号,如交换机要向用户传送关于交换机设备状况,以及被叫用户状态的信号。
由此可见,一个完整电话通信系统,除了交换系统和传输系统外,还应有信令系统。
用户向电信局交换机发送的信号有用户状态信号(一般为直流信号)和号码信号(地址信号)。
交换机向用户发送的信号有各种可闻信号与振铃信号(铃流)两种。
A.各种可闻信号:
一般采用频率为500Hz的方波信号,例如:
拨号音:
(Dialtone)连续发送的500Hz信号。
回铃音:
(Echotone)1秒送,4秒断的5秒断续的500Hz信号。
忙音:
(busytone)0.35秒送,0.35秒断的0.7秒断续的500Hz信号。
B.振铃信号(铃流):
一般采用频率为25Hz,幅度为75V±
15V的交流电压,以1秒送,4秒断的5秒断续方式发送。
在本实验系统中,CPLD可编程器件EPM240用作程控交换系统的交换/控制模块与各种信号产生模块,简称信令信号产生单元。
其内部逻辑组成框图如图3-1所示。
EPM240在系统编程时,无需专门的编程器,器件安装在系统中后,用户可以在不改变电路结构或电路板硬件设置的情况下,不必拔出芯片即可为重构逻辑而对芯片进行编程或重新编程。
这将使设计修改更加方便,逻辑功能更加灵活,编程更加快捷。
通过对CPLD器件EMP240进行编程,产生程控交换所需各种用户信令信号的输出,加电即运行。
CPLD可编程器件输出的信令及控制信号(请参见图2-3用户线接口电路电原理图)
1.用户信令选择控制信号,如SELA0-3,SELB0-3,SELC0-3,SELD0-3。
2.拨号音信号(Dialsignal)
3.回铃音信号(Echosignal)
4.忙音信号(Busysignal)
5.铃流信号(Ringsignal)
6.振铃通断控制信号CA,CB,CC,CD
7.其它工作时钟及片选信号
摘挂机控制
记发器与信令处理器(U101)接口
PCM定时
主处理器与交换控制器(U103)接口
时分交换模块
(U202)控制与定时
信号音产生
话音、信号音
切换控制
图3-1CPLD可编程器件内部框图
关于信令信号的波形可见图3-2波形示意图:
由U01EPM240可编程器件产生,为1秒通、4秒断的重复周期为5秒的信号,幅度在1V左右。
测量为TP08。
测量时注意示波器的扫描周期的调节。
忙音:
由U01EPM240可编程器件产生,为0.35秒通,0.35秒断的重复周期为0.7S的500Hz的信号,幅度在1V左右。
测量点为TP09,测量时注意示波器的扫描周期的调节。
拨号音:
由U01EPM240可编程器件产生,频率为500Hz,幅度在1V左右。
测量点为TP10,测量时注意示波器的扫描周期的调节。
铃流音:
由U01芯片EPM240可编程器件产生的25Hz方波经RC积分电路后形成,它的测量点为TP11,测量时注意示波器的扫描周期的调节。
铃流信号送入PBL38710后,需要通过功率提升,向用户话机送出铃流,完成振铃。
各电话用户的振铃通断控制信号分别为CA、CB、CC、CD,在TP307可以测出CA,其他几个点和CA一样,省略了测量点。
TP11
拨号音
图3-2各测量点波形图示意图
三、实验内容
1.用示波器测量各测量点拨号音、忙音、回铃音及铃流控制信号的波形。
1.打开实验箱右侧电源开关,电源指示灯亮,系统工作,薄膜开关选择“人工交换”,具体设置说明请参见实验5;
2.调整好示波器状态,先分别测量TP08、TP09、TP10及TP11各测量点的波形,了解各点波形的特征;
3.下面我们将把上列CPLD产生的各信令信号波形与电话呼叫时具体信号音进行对比实验,让学生对这些信号特征有个感性的认识;
电话A、电话B分别接上电话单机。
4.摘下电话A,听电话听筒中传出的声音,即拨号音,对照测量TP303点波形(此时情况同TP10),记录并画出波形的示意图;
5.电话A拨号49,拨号音停,然后听电话听筒中传出的声音,即回铃音,对照测量TP303点波形(此时情况同TP08),记录并画出波形的示意图;
6.此时,电话B振铃响,此信号是由TP11的信号送到电话接口电路后经功率提升,在中央控制单元的控制下,铃流信号驱动电话B振铃(振铃信号功率较大,不要求测量)。
7.当电话A摘机后超过20秒无拨号、拨空号或电话B忙(已摘机)等,此时听电话A听筒中传出的声音,即忙音,对照测量TP303点波形(此时情况同TP09),记录并画出波形的示意图;
8.更换电话B进行实验,实验步骤与上同,对应的测试点为TP403。
注意:
TP303测试点上信号会因电话呼叫接续情况不同而不同。
电话B、C、D对应的测试点分别为:
TP403、TP503、TP604。
五、实验注意事项
1.此项实验必须要由两人合作完成。
2.此时只有信令的自动交换而没有信息的交换,所以实际上是不能通话的。
3.TP08、TP09、TP10、TP11所测波形,只是CPLD直接产生的或者经过积分的波形,不受电话呼叫接续的控制。
六、实验报告要求
1.认真画出实验过程各测量点波形。
2.对各测量点特性进行分析,熟悉他们之
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