1、数字程控交换技术实验指导书数字程控交换技术实验指导书数字程控交换实验指导书 时分中继 电话 电话用户 接口电路 编译码 交换 网络 模块 电话用户 接口电路 电话 时序与控制器电路 交换控制器 编译码 接口 编译码 电话用户 接口电路 电话 编译码 电话用户 接口电路 电话 存储器 用户摘挂机 记发器 电话、拨号 双音多频检测 单元 双音多频检测 电话、拨号 计算机接口 中央处理器 交换状态指示 液晶、键盘 图 交换系统组成与结构方框图 1 数字程控交换实验指导书 程控交换状态设置 电路的组成及工作过程 记发器和信令处理器用来输出扫描信号到薄膜开关输入电路中去，以接收用户的输入命令，同时将当前
2、工作状态以汉字或字符方式输出到液晶屏电路中。 记发器和信令处理器通过USB接口与PC机进行通信，用于控制下载学生的开发程序。图1-1是记发器和信令处理器的方框图。 USB接口电路记发器和信令处理薄膜开关输入电路 CPLD可编程器件 器液晶显示电路 交换控制U103 图1-1 记发器和信令处理器的方框图 记发器和信令处理器同时也完成交换命令的转接任务，一方面将主、被叫号码等接续信息，在液晶屏上显示出来；另一方面将主被叫号码译成接续命令送往交换控制器U103。 本实验系统有多种交换方式：人工话务交换、空分交换、数字时分交换和与电信网络通信的市话接口等。数字时分交换又有三种不同的实现手段：1.时分交
3、换专用芯片实现-时分MT8980；2.数字可编程逻辑技术实现-时分CPLD；3.数字信号处理技术实现-时分DSP。 不同的交换方式和实现手段是通过液晶控制选择切换的。它们的方框图如图1-2所示。 人工交换图1-2 实验系统交换方式方框图 在实验箱加电后，液晶屏上显示“欢迎使用程控交换实验?”。键盘输入电路采用6个按键的薄2 电话B 电话A 用户电路 时分交换DSP 时分交换CPLD 用户电路 电话会议 时分中继 系统实验 空分交换MT8816 时分交换MT8980 用户电路 电话C 用户电路 电话D或市话 数字程控交换实验指导书 膜开关，具体介绍如下。 RESET 将中央处理器进行复位操作。按
4、键时,液晶背景灯及交换方式指示灯等闪动一下。 START 进入实验中信息交换方式的选择界面。按下时，即进入了主菜单。 UP 对菜单中的项目进行选择。按下时，可移动液晶的指示小箭头。 DOWN 作用同上UP键，但移动方向相反。 RETURN返回上一级菜单。 ENTER 对选中的项目进行确认，进入相应的选择。 交换方式设置的具体操作如下: 按一下薄膜开关上“开始”键，进入主菜单状态，显示： 1.人工交换 2.空分MT8816 3.时分MT8980 4.时分DSP 5.时分CPLD 6.时分中继 7.系统实验 图1-3 液晶主菜单项目显示内容 按“上”键或“下”键，移动指示箭头，如箭头指向“2.空分
5、MT8816”。按“确认”键，进入对应的下一级菜单。 液晶显示器显示的各级菜单如图1-4所示。 注：1XX、YY分别代表主叫用户1，2、被叫用户1，2的电话号码。 2话路1、话路2代表电话A用户、电话B用户，其电话号码的时隙分配的默认值为04、08。 3话路3、话路4代表电话C路用户、电话D用户，其电话号码的时隙分配的默认值为16、24。 液晶显示器是一种极低功耗显示器，其应用特别广泛。在实验平台中，LCD用来显示操作程序、工作菜单，引导实验按部就班地进行。 *8.电话会议 3 数字程控交换实验指导书 复 位 欢迎使用通信综合实验平台开 始 主菜单 子菜单 1.人工交换 2.空分MT8816
6、3.时分MT8980 4.时分DSP 空分MT8816 主叫1：XX 2：XX 被叫1：YY 2：YY 00:00 时隙分配 话路1. 04 话路2. 08 话路3. 16 话路4. 24 图1-4 液晶显示器的菜单 注意：按动薄膜开关上的按键时，请勿莽力操作，以便延长薄膜开关的使用寿命。4 数字程控交换实验指导书 实验一 用户接口电路实验 一、实验目的 1全面了解用户线接口电路功能的作用及其实现方法； 2通过对用户模块电路PBL 387 10电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。 二、电路工作原理 基础原理介绍 用户电路也可称为用户线接口电路。任何交换机都具有用户线接口电路。根
7、据用户电话机的不同类型，用户线接口电路分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。 模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器、继电器等分立元件构成。在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSHCT功能中过压保护外接元器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器，其余功能集成模拟SLIC完成。 在程控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在绳路中实现的，馈电电压一般是-60V，用户的馈电电流一般是20mA30mA，铃流是25Hz,90V左右，而在程控交换机中，于交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃等，
8、所以向用户馈电、振铃等任务就用户线接口电路来承担完成，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有馈电，振铃、监视、编译码、混合、测试、过压保护等七项基本功能。图2-1为 模拟用户线接口功能框图。 模拟用户线接口电路的功能可以归纳为BORSCHT七种功能，具体含义是： 馈电向用户话机送直流电流。通常要求馈电电压为-48伏或-24伏，环路电流不小于18m A. 过压保护防止过压过流冲击和损坏电路、设备。 振铃控制向用户话机馈送铃流，通常为25Hz/90Vrms正弦波。 监视监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和交换网络。 编解码与滤波在数字交换中,它完
9、成模拟话音与数字码间的转换。通常采用PCM编码器与解码器(Decoder)来完成,，统称为CODEC。相应的防混叠与平滑低通滤波器占有话路带宽，编码速率为64kb/s。本功能将在实验6中详细介绍。 混合完成二线与四线的转换功能，即实现用户二线双向信号与发送，接收支路四线单向信号之间的连接。过去这种功能混合线圈实现，现在改为集成电路，因此称为“混合电路”。 本功能将在实验8中详细介绍。 测试对用户电路进行测试。 5 数字程控交换实验指导书 图3-1 CPLD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： 回铃音：U01 EPM 240可编程器件产生，为1秒通、4秒断的重复周期为5
10、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： U01 EPM240可编程器件产生，为秒通，秒断的重复周期为 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：U01 EPM 240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：U01芯片EPM 240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PBL 387 10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
11、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。 11 话音、信号音 切换控制 时分交换模块 控制与定时 摘挂机控制 记发器与信令处理器PCM定时 主处理器与交换控制器接口 信号音产生 数字程控交换实验指导书 铃流信号 0 拨号音 0 忙音 TP09 TP10 TP11 回铃音 TP08 0 1s 2s 3s 4s 5s 6s 8s 9s 10s 11s t t t 0 t 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。 四、实验步骤 1打开实验箱右侧电源开关，电源指
12、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附录； 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，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，记录并画出波形的示意图； 6此时，电话B振铃响，此信号是TP11的信号送到
13、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。 7当电话A摘机后超过20秒无拨号、拨空号或电话B忙等，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，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CPL
14、D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，熟悉他们之间的区别和各自的作用。13 数字程控交换实验指导书 实验三 双音多频DTMF接收实验 一、实验目的 1观测电话机发送的DTMF信号波形； 2了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的接收和检测方法； 3熟悉该电路的组成结构及工作过程。 二、实验电路工作过程 DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图4-1所示。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
15、输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号音对的4比特二进制码。 信号输入 输入电路 低频组带通滤波器 高频组带通滤波器 过零 检测器 码 变 锁存与缓冲 D1 D2 D3 D4 过零 检测器 换 图4-1 典型DTMF接收器原理框图 18 VDD 图4-2 MT8870芯片管脚排列 在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。图4-2为管脚排列图。 1电路的基本特性 提供DTMF信号分离滤波和译码功能，输出相应16种DTMF频率组合的4位 并行二进制码。 可外接晶体，与内含振荡器产生基准频率信号。 具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力。 二进制码
16、为三态输出。 提供基准电压输出。 电源 功耗 +5V 15mw 14 数字程控交换实验指导书 工艺 封装 CMOS 18引线双列直插 2管脚简要说明 IN+ ， IN-运放同、反相输入端，模拟信号或DTMF信号从此端输入。 FB IC 运放输出端，外接反馈电阻可调节输入放大器的增益。基准电压输出。内部连接端，应接地。 VREF OSC1，OSC0振荡器输入、输出端，两端外接晶体。 EN数据输出允许端，若为高电平输入，即允许D01D04输出，若为低电平输入，则禁止D01 D04输出。 D01D04数据输出，它是相应于16种DTMF信号的4位 二进制并行码，为三态缓冲输出。 CIGT 控制输入，若
17、此输入电压高于门限值VTSt，则电路将接收DTMF单 音对，并锁存相应码字于输出，若输入电压低于VTSt，则电路不接 收新的单音对。 EC0 CID VDD VSS 初始控制输出，若电路检测出一可识别的单音对，则此端即变为高延迟控制输出，当一有效单音对被接收，CI超过VTSt，输出锁存器接正电源，通常接+5V。接负电源，通常接地。 电平，若无输入信号或连续失真，则EC0返回低电平。 被更新，则CID为高电平，若CI低于VTSt，则CID返至低电平。 3电路的基本工作原理 它完成典型DTMF接收器的主要功能：输入信号的高，低频组带通滤波、限幅、频率检测与确认、译码、锁存与缓冲输出及振荡，监测等，
18、具体说来，就是DTMF信号从芯片的输入端输入，经过输入运放和拨号音抑制滤波器进行滤波后，分两路分别进入高、低频组滤波器以分离检测出高、低频组信号。 如果高、低频组信号同时被检测出来，便在EC0输出高电平作为有效检测DTMF信号的标志；如果DTMF信号消失，则EC0即返至低电平，与此同时，EC0通过外接R向C充电，得到CI、GT。 若经tGTP延时后,CI、GT电压高于门限值VTst时，产生内部标志，这样，该电路在出现EC0标志时，将证实后的两单音送往译码器，变成4比特码字并送到输出锁存器，而CI标志出现时，则该码字送到三态输出端D01D04，另外，CI信号经形成和延时，从CID端输出，提供一选
19、通脉冲，表明该码字已被接收和输出已被更新，如若积分电压降到门限VTst以下，使CID也回到低电平。 MT8870的译码表见4-1所示，图4-3为双音多频实验系统的电原理框图。其中，数据输出允许端EN测量点为TP308,为电话A、B共用。 15 数字程控交换实验指导书 表4-1MT8870译码表 fL fH(Hz) 697 697 697 770 770 770 852 852 852 941 941 941 697 770 852 941 1209 1336 1477 1209 1336 1477 1209 1336 1477 1336 1209 1477 1633 1633 1633 163
20、3 NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 * # A B C D EN H H H H H H H H H H H H H H H H L D04 L L L L L L L H H H H H H H H L Z D03 L L L H H H H L L L L H H H H L Z D02 L H H L L H H L L H H L L H H L Z D01 H L H L H L H L H L H L H L H L Z 需要指出，本实验系统采用一片MT8870芯片对两路用户电路进行号码检测接入，为了不影响电路的正常工作，则模拟开关来接通或断开DTMF信号，模拟开关
21、的第二个作用是它对非拨号状态下的话音信号进行隔离，阻止话音信号进入MT8870芯片，防止误动作的发生。在实际应用中，一片MT8870可以最多接入检测16路用户电路的DTMF信号，此时，采取排队等待方式进行工作。当然，在具体设计这方面的电路时，可要全面考虑电路的设计，使之能正常工作而不出现漏检测现象。 来自第一路的DTMF信号输入 开关1 来自CPU控制输入 来自第二路的DTMF信号输入 开关2 来自CPU控制输入 DTMF 电路 8870 D01 D02 D03 D04 至记发器单元 图 4-3 双音多频实验系统的电原理框 三、实验内容 1用示波器观察并测量发送DTMF信号的波形。 2用示波器
22、观察DTMF接收器译码数据输出允许端EN的测量点，拨号时注意其相应允许端的电平变化。 16 数字程控交换实验指导书 四、实验步骤 1打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作，无需选择工作方式； 2电话A、电话分别接上电话单机； 3将示波器一通道放在1VT连接铆孔上，即测量发送的DTMF信号的波形；另一通道放在TP308上，即测量DTMF接收器译码数据输出允许端EN的信号波形； 4将电话A用户摘机，听到拨号音后开始拨打对方号码，即按49键，拨号时注意TP308波形的电平变化； 5电话B振铃响，摘下话机； 6拨电话A上的任意键，此时注意观察1VT连接铆孔的波形，即电话A发送的DTMF信号
23、的波形； 7长按电话A的“1”键不放，调整好示波器，观察1VT连接铆孔的波形，即两个不同频率的正弦波的叠加波形； 8长按电话B的某键不放，调整好示波器，观察2VT连接铆孔的波形。结合表3-1，观测对比1VT和2VT波形，思考电话号码双音多频信号频率组成和其在程控交换系统中的工作原理。 五、实验报告要求 1分析并叙述电话号码双音多频信号频率组成和工作原理。 2了解DTMF接收器的工作原理，画出其原理框图，简要叙述工作过程。 3. 认真画出实验过程各测量点波形。17 数字程控交换实验指导书 实验四 时分交换实验 一、实验目的 1掌握程控时分交换网络的基本原理； 2了解MT8980芯片的工作原理和使
24、用方法。二、电路原理 本节时分交换是采用MT8980来实现的。图5-1可知，该实验系统是4路数字电话用户电路、时分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控数字交换机。 用户电话A 编译码 TP304 第4时隙 TP305 TP505 第16时隙 TP504 编译码 用户电路 电话C 电话D 电路 时分交换网络 MT8980 用户电电话B 编译码 TP404 TP605 编译码 用户电路 第8时隙 TP405 第24时隙 TP604 路交换网络控制电路 图5-1 实验系统的交换网络结构方框图 数字电话用户电路包括模拟电话接口电路和PCM编译码电路，前面实验都已作详细介绍
25、。时分交换网络采用一片8线32信道数字交换专用芯片，其使用说明将在后面开发实验中详细介绍。交换网络控制器U103等器件构成，U103中写有MT8980的交换控制子程序及时隙搬移地址表，根据电话用户的呼叫情况，将一方发送的PCM基群上的某个时隙数据搬移到对方接收的PCM基群上的某个时隙上去，即完成数据的时分交换。如图5-2所示，为PCM基群中一帧数据的示意图。MT8980进行时分交换时采用的是顺序读入、控制读出的T交换单元，四路话路的PCM数据按顺序读入芯片内部的数据存储器中，在呼叫建立阶段根据呼叫命令，为每路PCM数据选定一个输出时隙，这样维持不变直到通话结束。 电话A、电话B、电话C和电话D
26、 的PCM编码数据数率为/s，各自的发送和接收默认时隙相同，分别为第4时隙(TP02)、第8时隙(TP03)、第16时隙(TP04)和第24时隙(TP05)。参考0时隙为TP06(负向脉冲)，发送的PCM数据流在TP304、TP404、TP504和TP604均可测试，接收的PCM数据流在TP305、TP405、TP505和TP605均可测试。此时，交换方式应选择“时分MT8980”。在实际交换中，接收到的PCM数据流将比发送的PCM数据流延迟一帧时间，测试波形时请注意观察。 18 数字程控交换实验指导书 第0时隙电话A 电话B 电话C 电话D TP06 TP02 TP03 TP04 TP05
27、发端PCM 收端PCM 图5-2 时分交换中数据搬移示意图 三、实验内容 1理解时分交换原理，利用时分交换网络进行两部电话单机通话，记录工作过程。 四、 实验步骤 1在关电的情况下，确认发送增益跳线K301、K401等均设置为1-2相连左侧；交换网络接口插上“时分MT8980”交换模块，保管好其它模块； 2打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作； 3通过薄膜开关将交换工作方式设置在“时分MT8980”进行实验； 4以电话A、电话B为例，分别接上电话单机； 5四路数字电话用户的PCM编码输出测试点，即时分网络输入信号； TP304：电话A的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP
28、02； TP404：电话B的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP03； TP504：电话C的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP04； TP604：电话D的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP05； 四路数字电话用户的PCM译码输入测试点，即时分网络输出信号。 TP305：电话A的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP405：电话B的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP03； TP505：电话C的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP04； TP605：电话D的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP05。 注意：现每个PCM收发测试
29、点测得的波形已是时分复用后波形，测量时注意对比各路PCM数据输出的同步时隙脉冲。 6双踪示波器同时测试TP304、TP405两点或TP305、TP404两点，是否有波形,按键说话时是否有变化； 7示波器两探头放在TP304、TP405两点上。电话A摘机，拨号49，同时观察示波器，哪个探头能测到波形； 8两路电话用户间的正常呼叫，两路电话正常通话。此时，按键或说话，同时观察示波器，哪个探头测到的波形，波形是否一样； 9更换其它电话呼叫组合，根据步骤5中列出的测量点说明，验证时分交换网络MT8980的工作情况； 10测试波形时，注意时隙脉冲与数据的时隙位置对比，时隙脉冲与时隙脉冲的位置对比，数据与
30、数19 数字程控交换实验指导书 据的对比。 五、 实验报告 1简述时分交换的原理，并与空分交换作比较指出它们差别。 2根据图5-2，结合T单元的控制原理，画出其它电话呼叫组合的数据搬移示意图，并分析工作过程。 3. 认真画出实验过程各测量点波形。 20 数字程控交换实验指导书 实验五 怎样配置系统数据 1 课前预习： 实验目的： 实验器材： 数据规划： 数据类型 交换机容量 交换机最大用户数 交换机信令点编码 交换机区域编码 交换机局号 取值2 实验说明 实验项目： 1) 交换机的局容量配置 2) 交换局的数据配置 3) 交换机物理配置 4) 如何使用后台告警查看系统告警信息 实验要求： 1) 完成数据配置后，传送数据导前台，观察单板的工作情况 2) 查看后台告警系统的告警信息，解决故障 3) 记录实验中遇到的故障现象，解决故障 4) 每个小组34个学员，分配一个PSM作为实验设备。21 数字程控交换实验指导书 3 实验记录 详细记录每个步骤中配置的方法和数据： 注意：实验室将后台129服务器与客户端安装在一起，每台维护终端都是129服务器，如果是所有终端都连接到HUB上，学员传送数据时不要同时启用网卡，否则会出现IP地址冲突的问题，传送数据之前可以用Ctrl+Alt+F12的快捷键打开TCP通信状态的服务程序，查看前后台通信是否正常。 步骤一 局容量配置 在_
