程控交换实训指导书教材Word格式.docx

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*（5）利用实验箱的外线接口与电信网中的电话进行通信。

四．相关原理

（一）、空分交换系统

1.组成结构

空分交换系统由两大部分组成，即话路部分和控制部分，话路部分包括交换网络，用户电路出中继电路，入中继电路，收号器，音信号发生器以及信号设备等；

控制部分则是一台电子计算机，它包括中央处理器，存储器和输入、输出设备。

空分交换网络的方框图如图1-1所示：

中继接口

自动

交换

网络

用户电路

音信号电路

话路单元

供电系统

CPU中央控制集中处理单元

控制单元

图1-1空分交换网络结构方框图

2．电子接线器简介

早先的程控空分交换机的网络，采用的接线器是机械的，也就是说它由机械接点组成的。

然后由这些机械接线器组成交换网络。

这些机械接线器包括小型纵横接线器、螺簧接线器、剩簧接线器、笛簧接线器……五花八门，品种繁多。

目前，生产电子接线器的电子化成为可能。

电子接线器就是MOS型的空分接线器。

（二）、时分交换系统

1.时分复用

时分复用是建立在抽样定理基础上的，因为抽样定理使连续的模拟信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。

这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。

利用这种空隙便可以传输其它信号的抽样值，因此，就可以沿一条信道同时传送若干个基带信号。

时分交换就是利用时分复用实现多路话音在同一PCM总线上传输的。

用户的语音输入输出时隙是由编解码时钟信号控制的，当编码时钟到来时编码芯片开始编码，当解码时钟到来时解码芯片开始解码，为了实现时分复用，本实验箱上提供发多个编解码时钟，从TS0到TS7，它们之间相隔3.9us。

本实验箱四个用户的编解时隙既可固定又可人工设置。

1）固定方式。

将开关K15,K16,K25,K26,K35,K36,K45,K46接1，2脚。

其时隙分配规则如下：

用户1的编解码时隙为TS1,用户2的编解码时隙为TS2，用户3的编解码时隙为TS3，用户4的编解码时隙为TS4，外输入信号与收号器的编解码时隙为TS6，拨号音，忙音，回铃音的编码时隙分别为TS7,TS8,TS9。

2）人工设置方式。

将开关K15,K16,K25,K26,K35,K36,K45,K46接2，3脚。

PT1~PT4分别为四部电话编码时隙输入的接入点，PR1~PR4分别为四部电话的解码时隙输入的接入点。

要使用户1与用户2通话，只要将用户1的编码时隙与用户2的解码时隙设置成同一时隙，则用户1说话，用户2就能听到，同理，要想用户2能听见用户1说话的声音，只要将用户2的编码时隙与用户1的解码时隙设置成同一时隙即可。

外部信号输入

TS6

中央控制单元

编译码

收号器

用户3

用户1

时分交换网络

TS3

TS1

TS4

TS2

K52

K51

用户4

用户2

TS5

拨号音，忙音，回铃音

外线接口

TS9

TS8

TS7

图2-1时分交换系统时隙分配图

时分交换的基本组成是一个话音存储器和一个控制存储器。

话音存储器是暂时存储输入数字信号。

如果是一条输入线只需要一个32×

8的RAM存储器。

而现在专用的交换芯片（如MT8980）一般有8条2.048Kb/s输入线和8条输出线。

它们内部的话音存储器的容量是256×

8。

控制存储器是用来寄存话音时隙的地址。

话音存储器有两种工作方式，一种是时钟写入，控制读出。

另一种是控制写入，时钟读出。

如图2－2（a）所示，以时钟写入，控制读出为例：

话音存储器等于复用线上的时隙数，本例为256个时隙。

因此控制存储器每单元需要8bit，对应于256个时隙地址的二进制编码。

线路上256个时隙话音信息分别存入256个话音存储单元中，在处理器的控制下将输入Ti存储单元的地址写入控制存储器相当于输出时隙的存储单元中。

当输出时隙的地址。

然后根据入时隙的地址取出话音存储器的内容送至输出端，完成了将某一入时隙内容转移到另一输出时隙去的作用。

图2-2（a）中控制存储器255单元写入00000011（3），表示入时隙3交换到出时隙255的情况。

控制写入，时隙读出如图2-2（b）所示。

a0aa0a

a

T3T255T3T255

255话音存储器255话音存储器

读写读时钟

00

11111111

i=3

00000111

00000011

255控制存储器255控制存储器

时钟读控制写时钟读

（a）顺序写入，控制读出（b）控制写入，顺序读出

图2-2时分交换

2.MT8980的简单使用举例：

如前面所述，时分交换器分顺序写入、控制读出和控制写入、顺序读出两种，而MT8980属于前者。

因此它除了有输入数据存储，还应有实现交换所必须的控制存储器，为每一时隙的输出约定其对应的输入时隙的编号。

同时如下面要说到的，为了实现另外一些功能，MT8980控制存储器部分还设有一个8位寄存器，来决定要访问的PCM号，及输出对应的三态。

MT8980对应的地址线为6位，表示32个时隙需5位，最高位A5为零时（此时A4~A0无效），表示访问控制寄存器。

MT8980采用串行总线技术，能将输入的任一时隙内容送到输出的时隙上，同时也可任意读写时隙中的内容。

这在处理局间信令时带来很大的方便。

在此仅以交换为例，比如要将第0条PCM上的第31时隙交换到第7条输出 

PCM的第一条时隙上，则要做如下操作：

A5~A0置为“0XXXXX”，写控制寄存器（8位）为“10X10111”，其中低3位“111”表示输出的第7条PCM。

再置A5~A0为“100001”，对应第7条PCM的第1时隙。

对应的数据总线上的一个字节是“00011111”，高3位为输入的PCM号（此时为sti0），低5位对应的时隙数（此时为31）。

3.时分交换单片机控制模块的控制原理

3.1时分交换控制模块主要完成以下功能：

控制接续、环路检测、振铃控制、双音多频收号。

3.2控制接续主要完成以下功能：

送各种信号音（如拨号音、忙音、回铃音）、停信号音和实现两个电话的接续与断开。

3.3环路检测主要是检测电话的环路状态，然后通过软件来判断电话的摘挂机。

3.4振铃控制主要完成给被叫送振铃。

3.5双音多频收号主要是接收收号电路（双音多频收号器）送来的电话号码。

接续地址控制线

A口

U86

8255

CPU

中央

控制

单元

B口

振铃

控制

C口

号码

接收

U87

接续数据控制线

用户

环路检测

U54

PCM输入总线

PCM输出总线

话音

存储器

接续地址控制

接续数据控制

图2-3时分交换单片机控制原理

4．控制模块各端口地址

控制模块主要是由单片机和两片8255组成；

U86（8255）的A口地址为＃FFF8，B口为＃FFF9，C口为＃FFFA，控制字口为＃FFFB。

U87（8255）的A口地址为＃FFF4，B口为＃FFF5，C口为＃FFF6，控制字口为＃FFF7。

下面对各扩展端口的作用作详细的说明：

4.1U86的B口。

其地址为＃FFF9，它的作用是发出振铃控制命令。

4.2U86的C口。

其地址为＃FFFA，它的作用是读取双音多频收号器送来的电话号码。

4.3U87的C口。

其地址为＃FFF6，它的作用是读取四部电话的环路状态。

4.4U86的A口。

其地址为＃FFF8，它的作用是控制MT8980的地址线。

4.5U87的A口。

其地址为＃FFF4，它的作用是控制MT8980的数据线。

（详细的控制方法可查阅MT8980的相关资料）。

（三）、一次呼叫接续过程

程控交换由硬件和软件两部分组成：

软件部分包括用户接口电路的扫描处理程序，完成用户通话的接续，保持和话终拆线。

时序单元，提供用户电路的编码，交换网络的时钟和帧首信号。

用户扫描，实际上是监测用户线环路，即通断状态。

并以此来决定用户话机的摘挂，用户驱动，控制用户线的状态，比如通话或者向用户振铃。

交换网络，实现话音的无阻塞交换，交换方式有时分和空分两种。

呼叫处理程序

8255、MT8980

初始化

时钟级中断程序执行

执行基本级程序

图3-1程序的整体框图

如图3-1所示，这个呼叫处理程序分为两级，时钟级和基本级。

他的处理容量是4个用户电话机，在整个处理过程中群处理的方法贯穿始终。

呼叫接续过程一般是主叫摘机，送出拨号音，拨被叫号码，呼叫被叫用户，被叫应答，保持通话，话终拆线。

呼叫流程SDL图如下图所示：

开始

NO

有用户呼叫吗？

呼叫

YES

去话接续至收号器

向主叫送拨号音

第一位号码来了吗？

拨号开始

停送拨号音，收存号码

内部处理

被叫闲吗

来话接续回铃音

向主叫送忙音

向被叫送铃音

应答

主叫挂机吗？

被叫应答吗？

YES

停送铃流、回铃音，接通话路

话端挂机吗

挂机

拆线（释放复原）

图3-2程序工作流程示意图

在呼叫建立过程中，交换机应向主叫用户发送各种信号音，以使用户能了解连续进展情况和下一步应采取的操作。

下面是本实验系统的传送信号流程，见图3-3所示。

用户线

被叫用户

主叫用户

呼叫信号

摘机

拨号音信号

号码信号

振铃信号

回铃音信号

应答信号

话音信号

通信建立

挂机（先挂方）

忙音信号

挂机信号

（用户线信号）

图3-3本实验系统传送信号流程图

3．拨号音及产生电路

主叫用户摘机，CPU检测到该用户有摘机状态后，立即送出声音信号，表示可以拨号，当CPU中央处理单元收到第一个拨号脉冲后，立即切断该声音信号，该声音信号就叫拨号音。

拨号音用连续的信号音，在本实验系统中是采用频率为400Hz~450Hz，幅度在1.0V左右的正弦波。

4．回铃音及控制电路

回铃音信号由CPU中央处理单元控制送出，通知主叫用户正在对被叫用户振铃，回铃音信号所用频率也同拨号音频率，断续周期为1秒通，4秒断，与振铃一致。

各国所用的断续周期不同，如日本为1秒断2秒续，重复周期为3秒。

美国和加拿大为2秒续，4秒断，重复周期为6秒。

我国采用4秒断，1秒续的5秒周期信号。

因此在本实验系统中采用大约4秒断，1秒续的重复周期为5秒信号。

5．忙音及控制电路

忙音表示用户处于忙状态，此时用户应挂机，等一会再重新呼叫。

在本实验系统中采用大约0.35秒断，0.35秒续的400Hz~450Hz的信号。

6．铃流信号发生电路

铃流信号的作用是交换机向被叫用户发出，作为呼入信号，一般采用低频电流，如频率有16.6Hz、25Hz、33.3Hz等几种。

它的断续周期同回铃音信号相同，因此，在本实验系统中采用大约1秒通、4秒断的断续信号。

（四）、电话单机工作和长途通信

信令的产生与信号的交换可在一个实验箱内完成电话单机的工作。

电话单机输出线至用户接口电路如下图所示：

TP1ATP1B

电话水晶插座

J

用户线

接口电路

图4-1电话单机与用户线接口电路示意图

若将两台实验箱通过中继电缆线连接，则实现两台实验箱的长途通信。

中继通信拨号方式：

00被叫号码，其中第一个“0”表示拨打长途，第二个“0”表示对方电话局局号（在本实训中，即表示被叫方所在的实验箱）。

（五）、利用软件实现PC机对通信过程的监控

系统定义：

用户1系统定义为第1路；

用户2系统定义为第2路；

用户3系统定义为第3路；

用户4系统定义为第4路；

在一个实验箱内可完成四部电话相互通话和在两台实验箱之间完成模拟中继通话。

将实验箱通过电缆线与电信的交换机连接，则可以完成实验箱与电信网中任何电话进行通信。

当有外线呼入时，指示灯就会闪烁，首先是对用户1进行检测，当用户1不忙时，用户1就会振铃，其它用户不受影响；

当用户1忙时，系统就会判断用户2是否忙，不忙就振铃，当用户2忙时就转向用户3，依此类推。

当用户都忙时，振铃超时就会给主叫送忙音。

当有用户与外线通话时，其它用户也想拨打外线，系统就会送忙音，以示线路繁忙。

实验箱拨打外线的拨号方式：

00+被叫号码，其中“00”表示拨打外线。

五、几点补充说明：

关于软件的使用

运行程控交换PC机程序，输入密码“ZHONGYOU”即可进入主界面，下面对各按键的功能作详细的说明：

1．单步执行：

单步控制时分交换网络。

将发时隙交换到收时隙。

比如要将第7时隙通过时分交换网络交换到第3时隙上，进入“单步运行”在发时隙中填入“7”在收时隙中填入“3”然后“确定”即可实现。

2．新用户登记：

增加一个新用户。

用户和用户之间的用户姓名，电话号码，控制端口不能相同，呼出允许是指该用户能否呼出，如果没有选择此项，该用户只接听电话，不能打电话，如果选择了此项，则既可打电话又可接电话。

填写时，用户的电话号码为4位数字，控制端口中填1，2，3，4中的一个，即该电话号码设置给用户1，用户2，用户3，用户4中的一个。

因为该实验箱只设置了四个用户，所以用户登记时最多只能有四个，否则系统就会出错。

3．老用户设置：

对已登记的用户进行重新设置。

修改其电话号码，控制端口，呼叫限制等。

4．用户查询：

对已登记的用户进行查询。

可显示所有登记用户的信息，包括用户姓名，用户地址，电话号码，登记日期，月租费和控制端口，并且可在此窗口增加新用户或删除老用户。

5．状态监控：

对所有用户的通话记录进行监控。

其中包括主叫号码，被叫号码，通话日期，通话起始时间，终止时间和通话时间。

6．用户监控：

对某一个用户进行监控。

在此之前必须先输入被监控电话的电话号码。

7．话单查询：

对所有用户在一段时间内进行话费查询。

其中包主机号码，月租费，通话费，合计费用。

在此之前必须填好起止日期，如起始日期2008年12月20日，终止日期2008年12月28日

8．用户话费：

对某一特定用户进行话费查询，其中包括主叫号码，被叫号码，通话日期，通话起始时间，终止时间，通话时间，通话费。

在此之前必须填好所要查询用户的电话号码和查询的起止日期。

9．系统设置：

用户的收、发时隙设置；

久不拨号、久不应答时间设置和通话费率设置。

其中设置用户收发时隙时必须将实验箱的时隙设置成人工方式（K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46接2、3脚），首先在软件中填入每个用户的收发时隙（1至4间的数字，注意用户间的所有收时隙不能相同，所有的发时隙不能相同），然后在实验箱中用连接线连接用户的收、发通道（即实验箱上的连接线孔PR1~PR4，PT1~PT4，其中PT1为用户1的发送时隙，PR1为用户1的接收时隙，以此类推）与相对应的时隙（即实验箱上的连接线孔TS0~TS4，其中TS0为第0时隙，TS1为第1时隙，以此类推）。

注意导线的连接方法应与软件中的设置一致，否则将出现错误。

10．运行：

系统处于运行状态。

这时就可以和平时打电话一样进行呼叫。

在此状态下可以看到用户信令，其中包括用户摘／挂机，超时，拨号音，忙音，回铃音，振铃音，待收号，通话，忙／闲。

其中忙状态是指电话正在处于摘机状态或振铃状态。

注意：

软件运行前应打开实验箱的电源，如果在软件的工作过程中关闭了实验箱电源，就必须打开实验箱电源之后，重新运行PC机软件，这样才能继续。

关于系统时间：

本实验箱的空分交换系统中的系统时间可以设置，在系统复位后按“时间”可循环显示“10”，“30”，“100”，分别表示10秒，30秒，1分钟，选定一个时间，按“确定”即系统时间被设置，在复位后，系统时间默认为10秒。

在做实训前建议把系统时间设置为1分钟，以免在实训过程中由于某种情况的超时而影响效果。

关于电话号码：

空分交换系统中，四部电话的电话号码分别为：

用户1为68，用户2为69，用户3为88，用户4为89。

时分交换系统PC机控制时，四用户的电话号码由学生自己设置，电话号码为四位，详细方法请见软件的使用说明。

关于跳线：

本实验箱内的跳线，横向排列的从左到右分别为1，2，3。

纵向排列的从上到下分别为1，2，3。

K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46在没有说明的情况下接1、2脚。

关于指示灯：

D91、D92、D93、D94、D95是直流电源指示灯。

在接通交流电源后，按下直流电源开关J8、J9时，D91、D92、D93、D94、D95应全亮，否则应立即关闭交流电源，检查并排除故障，然后重新通电。

D103、D102、D101、D100是电话号码显示指示灯，刚接通直流电源或复位时，为随机状态。

D10、D20、D30、D40是电话摘挂机指示灯，在实训过程中摘机时对应的指示灯亮，否则熄灭。

刚接通直源电源时为随机状态，但系统复位以后，在四部电话处在挂机状态时，四个指示灯应全灭。

D208是外线有无呼叫的指示灯，有电话呼叫时就会随着振铃信号闪烁；

无呼叫就熄灭。

关于电位器：

本实验箱上有六个电位器W601、W602、W603、W603、W200、W202，它们分别用来调节拔号音和铃流音的频率和幅值以及外线接口的各信号用的，这些电位器在出厂时已调好，不必再调。

关于时分交换中的时隙分配：

本实验箱如果时隙采用默认方式（K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46接1、2脚），用户1的接收发送都占用第1时隙，用户2的接收发送都占用第2时隙，用户3的接收发送都占用第3时隙，用户4的接收发送都占用第4时隙，外线的接收发送都占用第5时隙，从TPIN输入的信号占用第6发送时隙，双音多频收号器占用第6接收时隙，拨号音、忙音、回铃音分别占用第7，8，9发送时隙。

如果采用人工方式（K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46接2、3脚），四个用户的收发时隙可以人工设置，但其它信号的时隙仍然同上述所说的时隙是固定的。

关于空分交换系统和时分交换系统：

本实验箱有两大交换系统，分别是空分交换系统和时分交换系统，它们之间的切换是通过跳线来完成的。

当K11~K14、K21~K24、K31~K34、K41~K44、K70~K75接2、3脚时系统设置为空分交换系统；

当K11~K14、K21~K24、K31~K34、K41~K44、K70~K75接1、2脚时系统设置为时分交换系统。

六、实训报告要求

1.实训目的、内容及完成步骤。

2.认真画出实训过程各部分所需各测量点的波形，并进行分析。

3.手工绘制实训要求中各系统框图。

4.在实训过程中遇到的其它情况作出记录，并进行分析。

5.实训总结及心得体会。

1程控交换课程设计任务书

院系　　专业：

　　　　　班级：

学号：

姓名：

.

任务下达时间：

　　指导教师：

一．课题要求：

1、课题：

基于程控交换实验箱的时分交换网络综合运用2、要求：

）

（2）用CPU控制时分交换网络实现任意两部电话进行通话，并手工绘制流程图。

）（3）运行程控交换PC机程序，软件实现对时分方式工作下的用户管理、话费管理、用户监控、状态监控等功能，并观察用户信令；

二．任务及时间进度表：

序号

任务安排

时间（天）

备注

1

讲解指导书中相关内容，下达任务，学生收集资料。

普通教室

2

硬件实现空分方式自动接续，示波器记录各测试点波形。

编写步骤，完成系统框图的手工绘制及相关波形分析。

体现程控呼叫处理过程的各种状态迁移过程，结合状态迁移图，进行从摘机呼出到话终挂机复原为止的各种状态迁移。

实验室

3

以时分通信为基础，进行硬件系统扩展，用连线的方式实现时分方式通话，示波器记录各测试点波形。

完成系统框图的手工绘制及相关波形分析。

利用系统实现电话会议并作流程分析。

4

运行程控交换PC机程序，软件实现对时分方式工作下的用户管理、话费管理、用户监控、状态监控等功能。

5