小型程控交换机的课程设计.docx

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小型程控交换机的课程设计

湖南文理学院课程设计报告

课程名称：

专业综合课程设计

系部：

电气信息与工程学院

专业班级：

通信2班

学生姓名：

王昊东

指导教师：

王立

完成时间：

____2013年6月13日

报告成绩：

评阅意见：

评阅教师日期

小

型

程

控

交

换

机

的

设

计

第一章交换原理4

1.1交换机构成4

1.2交换机的控制方式6

1.3信令系统6

第二章核心模块——交换网络的介绍7

2.1交换网络的一般结构和工作原理7

2.1.1时间交换单元7

2.1.2空间交换单元9

第三章基于MT8980的交换网络的具体设计与实现11

3.1交换芯片——MT898011

3.1.1MT8980的管脚说明11

3.1.2MT8980的功能说明12

3.2控制单元——AT89S5113

3.2.1AT89S51的管脚说明13

3.3MT8980与AT89S51的连接14

3.4基于MT8089的交换网络实现原理14

总结16

参考文献17

附录MT8980与AT89S51的连线图18

第一章交换原理

1.1交换机构成

 程控交换机的主要任务是实现用户间通话的接续,由两大部分组成：

话路设备和控制设备。

话路设备主要包括各种接口电路（如用户线接口和中继线接口电路等）和交换 （或接续）网络；控制设备在纵横制交换机中主要包括标志器与记发器，而在程控交换机中，控制设备则为电子计算机，包括中央处理器（CPU）,存储器和输入 /输出设备。

程控交换机实质上是采用计算机进行存储程序控制的交换机。

它将各种控制功能，方法编成程序，存入存储器，利用对外部状态的扫描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作。

1.1.1 交换网络

交换网络的基本功能是根据用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户间的连接通路。

在纵横制交换机中它采用各种机电式接线器 （如纵横接线器，编码接线器，笛簧接线器等）,在程控交换机中目前主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络，和由存储器等电路构成的时分接续网络。

1.1.2 用户电路

用户电路的作用是实现各种用户线与交换之间的连接，通常又称为用户线接口电路（SLIC,Subscriber Line Interface Circuit）。

根据交换机制式和应用环境的不同，用户电路也有多种类型，对于程控数字交换机来说，目前主要有与模拟话机连接的模拟用户线电路 （ALC）及与数字话机，数据终端（或终端适配器）连接的数字用户线电路（DLC）。

模拟用户线电路是适应模拟用户环境而配置的接口，其基本功能有:

 1.馈电（Battery feed）:

 交换机通过用户线向共电式话机直流馈电；

2.过压保护（Overvoltage Protection）:

 防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换机；

3.振铃（Ringing）：

向被叫用户话机馈送铃流；

4.监视（Supervision）：

借助扫描点监视用户线通断状态，以检测话机的摘机，挂机，拨号脉冲等用户线信号，转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求；

5.编解码（CODEC）：

利用编码器和解码器（CODEC）,滤波器，完成话音信号的模数与数模交换，以与数字交换机的数字交换网络接口；

6.混合（Hybrid）：

进行用户线的2/4线转换，以满足编解码与数字交换对四线传输的要求；

7.测试（Test）：

提供测试端口，进行用户电路的测试。

这7种功能常用第一个字母组成的缩写词（BORSCHT）代表。

对于模拟程控交换机，不需要编解码功能；而在数字程控交换机中，除某些特定应用的小型交换机利用增量调制方式外，其它大部分均采用PCM编解码方式。

数字用户线电路是为适应数字用户环境而设置的接口，它主要用来通过线路适配器（LAM）或数字话机（SOPHO-SET）与各种数据终端设备（DTE）如计算机，打印机，VDU,电传相连。

1.1.3 出入中继器

出入中继器是中继线与交换网络间的接口电路，用于交换机中继线的连接。

它的功能和电路与所用的交换系统的制式及局间中继线信号方式有密切的关系。

对模拟中继接口单元（ATU）,其作为是实现模拟中继线与交换网络的接口，基本功能一般有：

发送与接收表示中继线状态（如示闲，占用，应答，释放等）的线路信号。

转发与接收代表被叫号码的记发器信号。

供给通话电源和信号音。

向控制设备提供所接收的线路信号。

对于最简单的情况，某一交换机的中继器通过实线中继线与另一交换机连接，并采用用户环路信令，则该模拟中继器的功能与作用等效为一部“话机”。

若采用其它更为复杂的信号方式，则中继器应实现相应的话音，信令的传输与控制功能。

数字中继线接口单元（DTU）的作用是实现数字中继线与数字交换网络之间的接口，它通过PCM有关时隙传送中继线信令，完成类似于模拟中继器所应承担的基本功能。

但由于数字中继线传送的是PCM群路数字信号，因而它具有数字通信的一些特殊问题，如帧同步，时钟恢复，码型交换，信令插入与提取等，即要解决信号传送，同步与信令配合三方面的连接问题。

数字中继接口单位的基本功能包括帧与复帧同步码产生，帧调整，连零抑制，码型变换，告警处理，时钟恢复，帧同步搜索及局间信令插入与提取等，如同模拟用户电路的BORSCHT,也可将数字中继单元的上述8种功能概括为GAZPACHO。

1.1.4 控制设备

控制部分是程控交换机的核心，其主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求，执行存储程序和各种命令，以控制相应硬件实现交换及管理功能。

程控交换机控制设备的主体是微处理器，通常按其配置与控制工作方式的不同，可分为集中控制和分散控制两类。

为了更好的适应软硬件模块化的要求，提高处理能力及增强系统的灵活性与可靠性，目前程控交换系统的分散控制程度日趋提高，已广泛采用部分或完全分布式控制方式。

1.2交换机的控制方式

交换机的控制方式主要有两种：

布线逻辑控制和存储程序控制。

1.2.1布线逻辑控制（WLC,Wired Logic Control）它是通过布线方式实现交换机的逻辑控制功能,.通常这种交换机仍使用机电接线器而将控制部分更新成电子器件,因此称它为布控半电子式交换机,这种交换机相对于机电交换机来说,虽然在器件与技术上向电子化迈进了一大步,但它基本上继承与保留了纵横制交换机布控方式的弊端,体积大,业务与维护功能低,缺乏灵活性,因此它只是机电式向电子式演变历程中的过度性产物。

1.2.2存储程序控制（SPC,Stored Program Control）它是将用户的信息和交换机的控制,维护管理功能预先变成程序,存储到计算机的存储器内.当交换机工作时,控制部分自动监测用户的状态变化和所拨号码,并根据要求执行程序,从而完成各种交换功能.通常这种交换机属于全电子型,采用程序控制方式,因此称为存储程序控制交换机,或简称为程控交换机。

1.3信令系统

在交换机内各部分之间或者交换机与用户，交换机与交换机间，除传送话音，数据等业务信息外，还必须传送各种专用的附加控制信号（信令），以保证交换机协调动作，完成用户呼叫的处理，接续，控制与维护管理功能。

按信令的作用区域划分，可分为用户线信令与局间信令，前者在用户线上传送，后者在局间中继线上传送。

如果按信令的功能划分，则可分为监视信令，地址信令与维护管理信令。

第二章核心模块——交换网络的介绍

2.1交换网络的一般结构和工作原理

交换网络是交换系统的核心。

将若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式，可以构成交换网络。

交换网络的三要素就是交换单元、不同交换单元之间的拓扑连接和控制方式，其结构图如下所示：

交换

单元

交换

单元

交换

单元

交换

单元

入

线

出

线

控制单元

交换网络的一般结构

在本设计中采用的是同步时分交换网络，由时间交单元、空间交换单元这两种基本交换单元组成。

2.1.1时间交换单元

时间交换单元又称为时间接线器，简称为T单元或T接线器，其功能是完成一条PCM复用线上各时隙之间的信息交换。

如下图所示，时间交换单元主要由信息存储器和控制存储器构成。

信息存储器用来暂时缓存存储要交换的信息，控制存储器用来寄存脉冲码信息的时隙地址。

顺序写入

信息存储器

控制存储器

控制读出

0

信息

50

255

0

控制写入

240

255

50

控制写入

240

255

信息

信息存储器

0

顺序读出

顺序读出

控制写入

50

255

240

控制存储器

0

顺序读出

（a）顺序写入，控制读出（b）控制写入顺序读出

T接线器的组成和原理图

设输入话音信号在TS50，要求经过T接线器以后交换至TS240上去，然后输出至下一级。

下面分别介绍两种工作方式的原理。

“顺序写入，控制读出”的工作原理：

CPU根据这一要求，通过软件在控制存储器的240号单元写入“50”.这个写入是由CPU控制进行的，因此把它叫做“控制写入”。

控制存储器的读出由定时脉冲控制，按照时隙号读出相对应单元内容。

如0时隙读出0单元内容;1时隙读出1单元内容……这种工作方式叫做“顺序读出”。

话音存储器的工作方式正好和控制存储器的方式相反，即是“顺序写入，控制读出”。

即，由定时脉冲控制，按顺序将不同时隙的话音信号写入相应的单元中去。

写入的单元号和时隙号一一对应。

而读出时则要根据控制存储器的控制信息（读出数据）而进行。

由于向话音存储器输入话音信号不受CPU控制，而输出话音信号（读出时）受到由CPU控制的控制存储器的控制，因此把它总称为“顺序写入，控制读出”方式。

根据图中的例子，话音的输入时隙号为50，在定时脉冲控制下就可写入到50号单元中。

因为CPU在控制存储器中的240号单元己写入了内容“50”，在定时脉冲控制下，在TS24O这一时间，从控制存储器的地址240中读出内容为“50”，把它作为话音存储器读出地址，立即读出话音存储器的50号单元。

这就是原来在50号时隙写入的话音信号内容。

因此在话音信号50号单元读出时己经是TS24O了，即己把话音信号从TSSO交换到TS240，实现了时隙交换。

“控制写入，顺序读出”的工作原理：

话音存储器的写入要受控制存储器的控制，而其读出则受定时脉冲控制按顺序读出，所以称为“输入控制”。

控制存储器仍然是由CPU控制写入，在定时脉冲控制下按顺序读出。

但是CPU写入到控制存储器的内容却不同了。

如图（b）所示，CPU要在控制存储器的50号单元写入内容“240”。

然后控制存储器按顺序读出，在TS50时读出内容“240”，作为话音存储器写入地址，将输入端Ts50中的话音内容写入到240号单元中去。

话音存储器按顺序读出，在TS240读出240号单元内容，这也就是TS50的输入内容，这样就完成了时隙交换。

2.1.2空间交换单元

空间交换单元又称为空间接线器，简称为S单元或S接线器，其作用是完成不同PCM复用线之间同一时隙的信码交换。

如下图所示，它由交叉接点矩阵和控制存储器组成。

1

1

2

2

控制存储器

控制存

储器

cm

cm

cm

cm

0

1

1

0

0

1

14

31

0

1

14

31

交换节点矩阵

交换节点矩阵

01

01

10

10

输入

输入

输出

输出

PCM0

PCM0

PCM1

PCM1

PCM1

PCM1

PCM0

PCM0

TS1

TS1

TS14

TS14

（a）输入控制方式（b）输出控制方式

S接线器的组成和原理图

上图表示2

2的交叉接点矩阵，它有2条输入复用线和2条输