单向呼叫电话系统的设计与实现.docx
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单向呼叫电话系统的设计与实现
课程任务书
论文
题目
单向呼叫电话系统(时分交换)的
设计与实现
设计类型
工程应用
导师姓名
查长军
主要内容及目标
设计一个单向呼叫电话系统,该系统要求:
1、采用时分交换方式;
2、一路呼叫另路时,摘机后可以通话;而另路呼叫时,则不能进行通话;
3、其他的交换方式下,都不能进行通话;
结合所学电路知识和时分交换的基本原理,完成电路的设计、仿真、调试,实现系统的功能要求。
具有的设计条件
根据设计要求提供相关的试验环境:
1、设备示波器程控交换系统开发平台
2、器材下载线
3、软件keil
计划学生数及任务
计划学生数3人,每个学生对课题进行方案设计并进行理论论证,经研讨后将定型方案予以电路实现,
1人主要进行系统硬件设计;
1人主要进行系统软件设计;
1人主要进行电路调试和数据分析
计划设计进程
1、从接题开始收集相关资料、分析案例电路,准备设计
2、第1周明确设计任务,画出设计框图,制定设计方案,写出开题报告
3、第2周按要求调试电路,完成课题要求,同时编写设计报告。
参考文献
[1]宋福昌.《程控交换》,北京邮电大学出版社,2006.
[2]郑少仁等.《现代交换原理与技术》,电子工业出版社,2006.
[3]桂海源.《现代交换原理》,西安电子科技大学出版社,2007.
[4]糜正琨.《交换技术》,清华大学大学出版社,2006,7.
目录
一.摘要3
关键词3
二.方案的论证与选择3
2.1时分交换3
2.2空分交换3
2.3方案选择3
三.数字交换网络芯片MT8980介绍4
3.1MT8980简要说明4
3.2引出端功能说明5
3.3电路的基本原理5
四.设计过程7
4.1生成HEX文件7
4.1.1生成.asm文件7
4.1.2生成hex文件8
4.2运行装载程序9
4.2.1运行PC程序9
4.2.2验证结果10
五.总结10
参考文献11
附:
程序清单11
一.摘要
本次课程设计是用时分交换的方式完成单向呼叫电话系统的设计。
主要是将计算机串口与程控实验箱相连接,通过电脑上的Keil软件生成hex文件并将其下载到U109存储器上,然后利用程控装在软件与实验箱上的甲一路模块、甲二路模块和交换网络模块完成实验。
实验中的核心就是数字交换网络,其主要芯片为MT8980。
关键词
时分交换单向通信MT8980
二.方案的论证与选择
2.1时分交换
时分交换是把时间划分为若干互不重叠的时隙,由不同的时隙建立不同的子信道,通过时隙交换网络完成话音的时隙搬移,从而实现入线和出线间话音交换的一种交换方式。
时分交换的关键在于时隙位置的交换,而此交换是由主叫拨号所控制的。
为了实现时隙交换,必须设置话音存储器。
在抽样周期内有n个时隙分别存入n个存储器单元中,输入按时隙顺序存入。
若输出端是按特定的次序读出,这就可以改变了时隙的次序,实现时隙交换。
2.2空分交换
空分交换是指在交换过程中的入线通过在空间的位置来选择出线,并建立接续。
通信结束后,随即拆除。
比如,人工交换机上塞绳的一端连着入线塞孔,由话务员按主叫要求把塞绳的另一端连接被叫的出线塞孔,这就是最形象的空分交换方式。
此外,机电式(电磁机械或继电器式)、步进制、纵横制、半电子、程控模拟用户交换机及宽带交换机都可以利用空分交换原理实现交换的要求。
2.3方案选择
由于时分交换中的芯片MT8980含有话音存储器和串并转换和并串转换的功能,故可将语音信号按一定的时隙顺序存入,并通过控制输出端是按特定的次序读出,这保证了信号的传输质量;而空分交换并没有此功能,故选择时分交换。
三.数字交换网络芯片MT8980介绍
3.1MT8980简要说明
时分交换芯片MT8980是8线×32信道数字交换电路。
它内部包含串-并变换器,数据存储器、帧计数器、控制接口电路、接续存储器、控制寄存器、输出复用电路及并-串变换器等功能单元。
输入和输出均连接8条PCM基群(30/32路)数据线,在控制信号作用下,可实现240/256路数字话音或数据的无阻塞数字交换。
它是目前集成度较高的新型数字交换电路,可用于中、小型程控用户数字交换机。
电路的基本特性为:
(1)输入信通容量为8线×32路。
输出信道容量为8线×32路。
(2)信道数据率64kb/s。
提供256路无阻塞数字交换。
具有微处理器控制接口。
(3)电源+5V
(4)功耗30mW
(5)工艺CMOS
(6)封装40引线双列直插
该器件是目前集成度较高的新型数字交换电路,在控制信号的作用下,可实现256路数字话音或数据的无阻塞数字交换。
MT8980和U103的接口电路如下图2所示。
对时分交换芯片编程的关键是首先要理解什么是时分复用,其次是对时分交换芯片MT8980中控制寄存器和接续存储器每位(bit)定义的理解。
MT8980共有8条2.048Mb/s速率的PCM串行输入码流,每个码流中共有32个8比特数字时隙(信道),输入的各信道数据经串并转换后存入该信道对应的数据存储器中(片内有256个8比特的数据存储器)。
MT8980共有8条2.048Mb/s速率的PCM串行输出码流,每个码流中共有32个8比特数字时隙(信道),每个输出信道(数字时隙)都有一个11位的接续存储器和它对应。
控制寄存器通过控制接口,接受来自微处理器的指令,并将此指令写到接续存储器。
这样,数据存储器中各信道的数据按照接续存储器的内容(即接续命令,输出信道的数据来自哪个输入码流的哪个时隙),以某种顺序从中读出,再经复用、缓存、并串变换,变为时隙交换后的8路2.048Mb/s串行码流,从而达到数字交换的目的。
如果不再改写接续存储器中的内容,则电路内部维持现有状态,刚才交换过的两时隙将一直交换下去,直到接受新命令为止。
下图为时分交换芯片与计算机通信电原理图:
图
(1)时分交换芯片与计算机通信电原理图
3.2引出端功能说明
:
时钟输入,频率为4.096MHz,串行码流由此时钟的下降沿定位。
:
帧同步脉冲输入,它作为2.048Mb/s码流的同步信号,低电平使内部计数
器在
下次负跳变时复位。
:
片选信号输入,低电平有效。
DS:
微处理器接口时数据输入选通信号,高电平有效。
VDD:
正电源。
VSS:
负电源,通常为地。
R/
:
微处理器接口时读、写控制信号,若输入高电平,为读出;若输入低电平,
则为写入。
:
数据应答信号输出(开漏输出),它为微处理器接口时数据证实信号,若此端
下拉至低电平,电路处理完数据,通常
经909Ω(W/4)接+5V。
ODE:
输出驱动允许。
若该输入保持高电平,则STO0~STO7输出驱动器正常工作;
若为低电平,则STO0~STO7呈高阻。
但是如果利用软件控制方式,即使ODE
为高电平,也可以置STO0~STO7进入高阻态。
CBO:
控制总线输出。
每帧由256比特组成,每码元为接续存储器高位256个存储
单元第1位的值。
第0码流相应的码元先输出。
A0~A5:
微处理器接口时地址信号输入。
D0~D7:
微处理器接口时双向数据输入/输出(三态)。
STI0~STI7:
8路串行输入的PCM基群(32信道)码流,速率为2.048Mb/s。
STO0~ST07:
8路三态串行输出的PCM基群码流,速率为2.048Mb/s。
3.3电路的基本原理
电路由串-并变换器、数据存储器、帧计数器、控制寄存器、控制接口单元、接续存储器、输出复用器与并-串变换器等部分构成。
串行PCM数据流以2.048Mb/s速率(共32个64kb/s,8比特数字时隙)分八路由
STI0~STI7输入,经串-并变换,根据码流号和信道(时隙)号依次存入256×8比特数据存储器的相应单元内。
控制寄存器通过控制接口,接受来自微处理器的指令,并将此指令写到接续存储器。
这样,数据存储器中各信道的数据按照接续存储器的内容(即接续命令),以某种顺序从中读出,再经复用、缓存、并-串变换,变为时隙交换后的八路2.048Mb/s串行码流,从而达到数字交换的目的。
如果不再对控制寄存器发出命令,则电路内部维持现有状态,刚才交换过的两时隙将一直处于交换过程,直到接受新命令为止。
接续存储器的容量为256×11位,分为高3位和低8位两部分,前者决定本输出时隙的状态;后者决定本输出时隙所对应的输入时隙。
另外,由于输出多路开关的作用,电路还可以工作于消息模式(messagemode),以使接续存储器低8位的内容作为数据直接输出到相应时隙中去。
电路内部的全部动作均由微处理器通过控制接口控制,可以读取数据存储器、控制寄存器和接续存储器的内容,并可向控制寄存器和接续存储器写入指令。
此外,还可置电路于分离方式,即微处理器的所有读操作均读自于数据存储器,所有写操作均写至接续存储器的低8位。
微处理器对电路的控制主要体现在对内部存储器的读写操作,控制格式为:
(一)地址线(A5~A0):
若A5=0,选择控制寄存器,所有操作均针对控制寄存器。
若A5=1,则由A4~A0选择时隙号,以保证对各时隙进行控制,如下面寻址表所示。
寻址表
A5
A4
A3
A2
A1
A0
地址
(十六进制)
寻址位置
0
X
X
X
X
X
00—1F
控制寄存器
1
1
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
1
20
21
3F
信道0
信道1
信道31
表
(1)寻址表
(二)控制寄存器格式:
不
用
码流
地址位
存储器
选择位
模式
选择位
0
1
7
2
3
4
5
6
其中:
b7:
分离方式选择位。
当b7=1时,无论b3、b4是什么状态,所有读操作均读自数据存储器;所有写操作均写至接续存储器低8位。
b6:
输出方式选择位。
当b6=1,ODE=1时,为消息方式;当b6=0,为交换方式。
b5:
不用。
b4、b3:
存储器选择位。
00:
测试芯片时用,通常不能设成此状态。
01:
选择数据存储器。
10:
选择接续存储器低8位。
11:
选择接续存储器高8位。
b2~b0:
码流地址位,决定所选下一操作的输入码流或输出码流号。
(三)接续存储器高3位格式:
0
1
7
2
3
4
5
6
不
用
各信道
控制位
其中:
b7~b3:
不用。
若读操作时,均置为0。
b2:
当b2=1时,工作于消息方式,接续存储器低8位内容被作为数据送至输出码流中;当b2=0时,工作于交换方式,即接续存储器低8位的内容作为数据存储器的地址,将输入信道数据读到交换所要求的输出码流的相应时隙中。
b1:
外部控制位。
其内容将在下帧从CBO端输出。
b0:
输出允许位。
当ODE=1时,且控制寄存器b6=0,若此位为1,则数据输出到相应码流和时隙中;若为0,则输出时隙呈高阻。
(四)接续存储器低8位格式:
码流
地址位
0
1
7
2
3
4
5
6
信道地址位
其中:
b7~b5:
码流地址位。
这3位的二进制数确定输入码流号,如若b7b6b5=100,则接续存储器选中STI4存入的数据存储地址。
b4~b0:
信道地址位。
这5位确定b7~b5所选中码流的信道(时隙)号。
但若接续存储器高3位的b2=1时,便转入消息方式,b7~b0的内容会被直接送至相应输出码流中。
四.设计过程
4.1生成HEX文件
4.1.1生成.asm文件
双击桌面上的
图标,打开Keil窗口,单击“工程”并新建工程,选择你使用的芯片型号,我用的是Atmel公司生产的89C51,双击Atmel,在下面找到At89C51后,点击它,然后确定;点击确定后,接下来再为工程新建一个文件,然后在弹出的窗口里面写入你的汇编程序,再点击文件,将其另存为.asm格式:
图
(2)生成“shifen.asm”文件
4.1.2生成hex文件
将左边Target1前面的“+”号展开,在它下面的字符“SourceGroup1”上点击鼠标右键,再点击增加文件到组,然后在文件类型中点击shifen.asm源文件,然后点击add确定,此时asm源文件就添加进来了,若点击该“+”号展开后,则下面就出现了一个名为“shifen.asm”的文件:
图(3)添加“shifen.asm”文件到组
接下来将鼠标移到“Target1”上,点击右键,再点击“目标‘Target1’属性”,则弹出OptionsforTarget“Target1”窗口,在此窗口中点“输出”,在新弹出的窗口中,一定要确保“生成HEX文件”前面的小方格内有一个勾“√”,即选中该项,然后再点击“确定”,最后点击编译符号,即“构造所有目标文件夹”,当出现以下画面时,说明目标文件“shifen.hex”文件已经生成了。
图(4)生成目标文件“shifen.hex”文件。
4.2运行装载程序
4.2.1运行PC程序
首先,将计算机的串口与程控交换实验箱相连,然后单击“开始”,选择“程序”,在程序中找到“程控交换装载”并确定,再用提供的下载程序将生成的HEX文件下载给下载给U109存储器。
具体方法如下:
在PC上运行装载程序程序,出现“欢迎使用。
。
。
。
”的界面。
如需配置串口则按“串口配置”钮选择“COM2”进行配置,然后按“开始”钮进入程序装载界面。
在装载界面,按“装载”钮,则系统出现一个文件管理器,通过文件管理器找出你要下载的HEX文件,按“确定”钮后系统自动将你的程序下载给U109存储器。
装载完成后,按“运行”钮,则U103运行片外程序(U109,即学生实习程序)。
按“结束”钮则停止运行你的程序。
图(5)装载.HEX文件界面图(6)运行程序界面
4.2.2验证结果
将两台电话分别接到甲一路和甲二路上,在程控箱上按复位键,再点击电脑程序界面上的运行按钮,接着在实验箱选择时分交换,若此时拨打电话,当甲一路为主叫甲二路为被叫时,甲二路能听到甲一路讲话,而甲一路不能听到甲二路讲话;当甲二路为主叫甲一路为被叫时,甲二路能听到甲一路讲话,而甲一路不能听到甲二路讲话。
也就是说,在时分交换下,无论谁是主叫被叫,只有甲二路能听到甲一路通话,即甲一到甲二的单向通路时通的。
若选择空分交换,则没有通路,即甲一路不能听到甲二路讲话,而甲二路也不能听到甲一路讲话。
此时,则设计结果正确,否则错误。
五.总结
经过两个星期的努力,终于完成设计了。
本次课程设计是用时分交换的方式完成单向呼叫电话系统的设计,主要是将计算机串口与程控实验箱相连接,通过电脑上的Keil软件生成hex文件并将其下载到U109存储器上,然后利用程控装在软件与实验箱上的甲一路模块、甲二路模块和交换网络模块完成实验。
在实验中,我们遇到了很多问题,最难的要数源程序的编写了,但我们都一一解决了,下面我将主要说一下我们遇到的困难以及解决的方案。
开始,我们拿到课题时仔细分析研究了实验要求与目标,得知我们要通过Keil软件和程控装载程序将源代码下载到实验箱上,然后通过选择时分交换与空分交换方式验证设计正确与否,最终通过比较时分交换方式与空分交换方式选择了时分交换方案。
通过分析Keil软件和程控装载程序我们以前就用过,所以可以很快上手,而用Keil软件生成hex文件的源代码的关键是源代码的正确。
源代码要完成的功能是在时分交换下,无论谁是主叫被叫,只有甲二路能听到甲一路通话,即甲一到甲二的单向通路时通的。
若选择空分交换,则没有通路,即甲一路不能听到甲二路讲话,而甲二路也不能听到甲一路讲话。
故在写程序时主体框架即为先编写初始化程序再编写甲一路到甲二路的单向通信程序即可。
在装载hex文件时,我们没有选用默认的COM1串口而是选择了COM2串口,因为在COM1串口下很容易出现无法装载hex文件的情况,而COM2串口下则不会出现这种情况。
在选择时分或空分交换运行时,点击运行后需等待一段时间,实验方可成功,因为程序装载是需要时间的。
总的来说,通过我们的努力与老师的指导,我们解决了问题,完成了实验,虽说不上顺利,但很有收获,在此,衷心的感谢查老师的指导,也感谢我们团队间的合作。
参考文献
(1)《现代通信系统综合实验平台》综合实验指导书.
(2)《程控交换原理》.陈锡生编著.人民邮电出版社.
(3)《微型计算机与接口技术》.唐棠、陆兵编著.南京大学出版社.
(4)《计算机接口技术.星编著》.机械工业出版社.
附:
程序清单
甲一路与甲二路单向呼叫电话系统(时分交换)的程序:
RWSBIT91H
SCOM4BIT93H
SCOM5BIT94H
COMMDATA20H
B10BIT00H
B11BIT01H
B20BIT02H
B21BIT03H
B30BIT04H
B31BIT05H
B40BIT06H
B41BIT07H
FREADBIT08H
SSPEQU5AH;堆栈从5AH开绐
RCOMEQU8000H;读U102命令地址
CS8980EQU0A000H;MT8980片选
;******************************************************
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0003H
LJMPRDATA
ORG0030H
MAIN:
MOVR0,#7FH;清128个数据缓冲区
CLRA
CLRN:
MOV@R0,A
DJNZR0,CLRN
CLRRS1
CLRRS0;工作寄存器选择0组
SETBEX0;外部中断0
SETBIT0;边沿触发
MOVSP,#SSP
CLRRWS
ACALLIN8980;时分交换8980初始化
;*************************
CCOM0:
SETBEA
JNBFREAD,CCOM0
CLRFREAD
MOVA,COMM;
JZCCOM0
ACALLIN8980
JNBSCOM5,CCOM0
JBSCOM4,CCOM0
ACALLSFCH;时分交换
SJMPCCOM0
;***********************************
SFCH:
CLREA
JNBB10,BEG11
JBB11,BEG11
AJMPBEG12
BEG11:
JNBB20,BEG2
JBB21,BEG2
;1-2
BEG12:
SETBEA
MOVDPTR,#CS8980
MOVA,#00011001B;确定输出初始化码流
MOVX@DPTR,A
MOVA,#00000001B;输入-输出:
0-1
MOVDPTR,#0A020H;对该码流的第一个信道的连接存储器高字节初始化
MOVX@DPTR,A
MOVDPTR,#CS8980
MOVA,#00010001B;确定输出初始化码流
MOVX@DPTR,A
MOVA,#00000000B;输入-输出:
0-1
MOVDPTR,#0A020H;对该码流的所有信道的连接存储器低字节初始化
MOVX@DPTR,A
BEG2:
RET
;***********************************************
IN8980:
MOVDPTR,#CS8980;控制寄存器访问地址
MOVR0,#00011000B;确定初始化码流
MOVR1,#8
LOOP:
MOVA,R0
INCR0
MOVX@DPTR,A
ACALLWHL
DJNZR1,LOOP
RET
;********************
WHL:
MOVDPTR,#0A020H
MOVR7,#32
WHL1:
CLRA
MOVX@DPTR,A
INCDPL
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
DJNZR7,WHL1
RET
;**********************************************
RDATA:
NOP
PUSHACC;外中断0读交换命令
PUSHDPH
PUSHDPL
MOVDPTR,#RCOM
MOVXA,@DPTR
MOVCOMM,A
SETBFREAD
POPDPL
POPDPH
POPACC
RETI
;******************************************************
END
课程设计评语
指
导
教
师
评
语
设
计
成
绩
注:
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- 关 键 词:
- 单向 呼叫 电话 系统 设计 实现