程控交换实验指导书.docx
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程控交换实验指导书
程控交换
实验指导书
通信1106
目录
第一章RZ8623系统模块实验5
实验1交换系统组成与结构5
实验2程控交换状态设置10
实验3信令信号的产生与观测13
实验4双音多频（DTMF）接收与检测16
实验5呼叫处理与线路信号的传输过程错误！
未定义书签。
第二章信令交换与信息交换21
实验6人工及信号交换实验21
实验7空分交换的过程与分析24
实验8时分交换网络基本原理30
实验9数字时分复用与中继传输实验33
实验10数字时分中继与编程37
第一章RZ8623系统模块实验
实验1交换系统组成与结构
一、交换系统总体介绍
图1-1是程控交换实验系统方框图，图1-2是程控交换实验系统结构图。
2
1
14双音多频接收
图1-1交换系统方框图
图1-2RZ8623程控交换实验系统结构图
程控交换系统由14个电路模块组成，各模块的组成及主要作用如下：
1.模块1～4：
模块1～4分别是电话机甲
（一）、甲
（二）、乙
（一）、乙
（二）的用户线接口电路和PCM编译码电路。
具体叙述如下：
（1）PBL38710用来实现二/四线变换，摘挂机检出，铃流驱动和用户话机接口等功能；
（2）TP3067主要实现PCM编译码功能；
（3）MT8870（甲方或乙方的两个话机合用一片）用来接收双音多频信号，把检测到的
被叫用户电话号码，送给记发器CPU以便控制交换网络接通被叫用户话路。
2.模块5：
模块5是中央处理器电路，主要由U102（AT89C51）组成，完成键盘扫描和液晶显示、工作状态指示与显示、交换命令的转接和控制接收学生的下载程序。
3.模块6：
模块6是CPLD可编程模块（U101），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编译码器的时钟信号电路，它提供四片TP3067所需的2048KHz及8KHz的时钟脉冲。
（6）各接口间的控制信号。
4.模块7：
模块7是交换网络，它包括三大部分：
（1）人工交换网络部分：
主要由S201和M201组成，通过手动设置跳线完成人工交换工作。
（2）空分交换网络部分：
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：
主要由MT8980芯片、74HC573及一些外围电路构成。
5.模块8：
模块8是记发器电路：
它是CPU中央处理器及控制检测电路，主要由CPU芯片U101（AT89C51）、CPLD可编程器件EPM7128、锁存器74HC573等组成，它们在系统软件的作用下，完成对话机状态的监视、信号音及铃流输出的控制、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P1口，以识别主、被叫用户的摘挂机状态。
（2）信号音控制电路：
主要由单片机U101及4066的电子开关组成，由CPU经EPM7128口输出的拨号音控制信号（SELA1）、忙音控制信号（SELA2）、回铃音控制信号（SELA3）的作用下，分别分时地将上述三种信号通过U305电子开关送入主叫用户。
（3）铃流控制电路：
由上述的单片机U101、EPM7128和用户线接口芯片PBL38710的有关管脚等组成。
自动交换时，在单片机U101作用下，EPM7128口输出的振铃控制信号（RING），铃流音信号送给PBL38710，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：
主要由EPM7128可编程器件和CPU的中断端口组成，当8870收到电话号码后，便发出使能信号（12EN或34EN）向CPU申请中断，同时收电话号码数据（DTMFD1～4）送给CPU（U101）和EPM7128进行处理。
6.模块9：
模块9是话路交换控制器电路：
主要由U103、U105、U107、U01及学生二次开发程序U109构成。
7.模块10：
模块10是液晶显示和键盘输入电路：
它们共同完成交换功能选择，对话路交换状态显示、话路时隙设置等功能。
8.模块11：
模块11是工作电源：
分别是-48V、-12V、接地、+5V、+12V。
9.模块12：
模块12是空分中继接口和计算机通信接口：
用于与另一台实验箱或计算机进行通信。
中继接口主要由J103、U101和空分交换模块组成，而计算机通信接口主要由J201、U102和MAX202组成。
10.模块13：
模块13是交换工作状态指示电路：
用来指示系统工作于人工、空分或时分交换工作状态。
11.模块14：
模块14是双音多频检测电路：
由8870芯片及一些外围电路构成，用来接收电话号码数据（DTMFD1～4）送给CPU（U101）和EPM7128进行处理。
二、实验内容
1．熟悉本实验平台的组成与结构。
2．熟悉各组成模块的构成元器件及其完成的作用
3.初步建立程控交换实验系统及电话交换、中继接续通信的概念。
三、实验步骤
1．打开交流电源开关，电源输入电路加电，电源指示灯（发光二极管）亮。
2．按一下薄膜开关的“复位”键，中央处理器复位一次，液晶背景灯闪一下。
3．按“开始”键，进入菜单的主要工作状态选择，分“人工交换”，“空分交换”，“时分交换”，“时分中继”等四种工作方式。
4．移动横向指示箭头，选择“空分交换”方式，按“确认”键。
此时液晶进入呼叫状态显示，“空分”指示灯亮
5.对“甲方一路”与“乙方一路”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。
6．呼叫时，甲方一路电话号码初始值设置为：
48，乙方一路初始值设置为：
68。
注：
本实验平台上的跳线开关设置默认值如下：
所有三脚跳线1-2脚连，如K301、K401、K501、K601等，四脚跳线K303的1-2、3-4脚连，二脚跳线K201的1-2脚连。
四、实验报告要求
1.画出交换系统的方框图，并作简要叙述。
2.谈谈对本实验平台的初次感受。
实验2程控交换状态设置
一、实验目的
1．熟悉薄膜输入开关的操作方法和液晶的显示内容。
2．了解本实验系统中三种交换方式。
二、电路的组成及工作过程
本实验系统有三种交换方式：
人工话务交换、空分交换、数字时分交换与数字时分中继通信。
它们的方框图如图2-1所示。
人工话务交换
空分交换
数字时分交换
用户模块电路
用户模块电路
图2-1实验系统三种交换方式方框图
关于实验系统的交换方式,可通过薄膜开关选择设置,具体操作如下:
在实验箱加电后，液晶屏上显示“欢迎使用程控交换实验……”，薄膜开关输入电路（J102）的扫描输入信号有6个按键：
RESET（复位）将中央处理器进行复位操作。
按键时,液晶背景灯闪动一下。
START（开始）进入实验中信息交换方式的选择。
按下时，即进入了主菜单。
UP（上翻）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（下翻）同上UP键。
RETURN（返回）返回上一级菜单。
ENTER（确认）对选中的项目进行确认，进入相应的选择。
按一下薄膜开关上“开始”键，进入主菜单状态，显示：
“人工交换”
“空分交换”
“时分交换”
“时分中继”
液晶显示器显示的各级菜单如图2-2所示。
欢迎使用通信综合实验平台
1.人工交换
2.空分交换
3.时分交换
4.时分中继
复位
子菜单
主菜单
开始
时隙分配
话路1.04话路2.10
话路3.16话路4.30
空分交换
主叫：
XX被叫：
YY
接续成功
00:
00（通话时间）
图2-2液晶显示器的菜单
注：
1．XX、YY是主叫用户、被叫用户的电话号码。
2．话路1、话路2代表甲方一路用户、甲方二路用户，其电话号码的时隙分配的默认值为04、10。
3．话路3、话路4代表乙方一路用户、乙方二路用户，其电话号码的时隙分配的默认值为16、30。
液晶显示器（LCD）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。
关于液晶显示的详细工作原理见附录1。
注意：
按动薄膜开关上的按键时，请勿莽力操作，可延长薄膜开关的使用寿命。
三、实验内容
1．熟悉人工交换、空分交换及数字时分交换功能转换的操作步骤。
2．熟练掌握薄膜键盘上的六个键的功能，熟悉液晶上显示的菜单及其子菜单的意义。
3.熟悉薄膜开关的输入方法。
四、实验报告
认真分析并理解三种交换方式，熟悉液晶的显示内容和薄膜开关的操作方法。
实验3信令信号的产生与观测
一、实验目的
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。
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。
关于信号的波形可见以下各测量点
拨号音：
由U01EPM7128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。
回铃音：
由U01EPM7128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。
测量为TP05，幅度在1V左右。
测量时注意示波器的扫描周期的调节。
忙音：
由U01EPM7128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，测量点为TP11，幅度在1V左右。
测量时注意示波器的扫描周期的调节。
铃流音：
由U01芯片EPM7128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TP06，测量时注意示波器的扫描周期的调节。
铃流信号送入PBL38710后，需要向用户振铃时通过PBL38710的功率提升，向用户送出铃流，完成振铃。
图3-1为它们各测量点的波形图示意图。
TP05
t
回铃音
7s
0
TP06
铃流信号
t
0
TP10
t
拨号音
0
0.35s
0.35s
0.35s
0.35s
0.35s
0.35s
0.35s
0.35s
0.35s
TP11
0.35s
t
忙音
0
图3-1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。
2．各测量点说明如下：
TP05：
回铃音信号
TP06：
铃流信号音信号
TP10：
拨号音信号
TP11：
忙音信号
四、实验步骤
1．打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统工作，薄膜开关按“复位”键；
2．调整好示波器状态，先分别测量TP04、TP05、TP07及TP08各测量点的波形，大致了解各点波形的特征；
3．下面我们将把上列各点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。
电话单机A接到“甲方一路”接口，另一电话单机B接到“甲方二路”接口；
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TP10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TP05点波形，记录并画出波形的示意图；
6．此时，电话B振铃响，此信号是由TP06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；
7．当电话A摘机后超过25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TP11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。
五、实验注意事项
1．此项实验必须要由两人合作完成。
2.因为没有选择信息的交换方式，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.TP05、TP06、TP10、TP11所测波形，只是CPLD直接产生的或者经过积分的波形。
，当其被控制送到用户接口电路中后，将叠加工作所需的负向直流电平，后面所测波形将有稍轻的失真现象。
六、实验报告要求
1．认真画出实验过程各测量点波形。
2．对各测量点特征进行分析，熟悉他们之间的区别和作用。
实验4双音多频（DTMF）接收与检测
一、实验目的
1．了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法。
2．熟悉该电路的组成及工作过程。
3．观测电话机发送的DTMF信号波形。
4.观测DTMF接收器的接收工作波形。
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（D1～D4）。
信号输入
输入电路
锁存与缓冲
码
变
换
过零
检测器
过零
检测器
低频组带通滤波器
高频组带通滤波器
VDD
18
图4-1典型DTMF接收器原理框图
图4-2MT8870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的管脚排列图。
1．该电路的基本特性
（1）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。
（2）可外接3.5795MHz晶体，与内含振荡器产生基准频率信号。
（3）具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力。
（4）二进制码为三态输出。
（5）提供基准电压（VDD\2）输出。
（6）电源+5V
（7）功耗15mw
（8）工艺CMOS
（9）封装18引线双列直插
2．管脚简要说明
引出端符号说明
IN+，IN-运放同、反相输入端，模拟信号或DTMF信号从此端输入。
FB运放输出端，外接反馈电阻可调节输入放大器的增益。
VREF基准电压输出。
IC内部连接端，应接地。
OSC1，OSC0振荡器输入、输出端，两端外接3.5795MHz晶体。
EN数据输出允许端，若为高电平输入，即允许D01～D04输出，若为
低电平输入，则禁止D01～D04输出。
D01～D04数据输出，它是相应于16种DTMF信号（高，低单音组合）的4位
二进制并行码，为三态缓冲输出。
CI\GT控制输入，若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
电平，若无输入信号或连续失真，则EC0返回低电平。
CID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
被更新，则CID为高电平，若CI低于VTSt，则CID返至低电平。
VDD接正电源，通常接+5V。
VSS接负电源，通常接地。
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，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D01～D04，另外，CI信号经形成和延时，从CID端输出，提供一选通脉冲，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8-1所示，图8-3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的测量点为TP309。
表8-1MT8870译码表
fL（Hz）
fH（Hz）
NO.
EN
D04
D03
D02
D01
697
1209
1
H
L
L
L
H
697
1336
2
H
L
L
H
L
697
1477
3
H
L
L
H
H
770
1209
4
H
L
H
L
L
770
1336
5
H
L
H
L
H
770
1477
6
H
L
H
H
L
852
1209
7
H
L
H
H
H
852
1336
8
H
H
L
L
L
852
1477
9
H
H
L
L
H
941
1336
0
H
H
L
H
L
941
1209
*
H
H
L
H
H
941
1477
#
H
H
H
L
L
697
1633
A
H
H
H
L
H
770
1633
B
H
H
H
H
L
852
1633
C
H
H
H
H
H
941
1633
D
H
L
L
L
L
L
Z
Z
Z
Z
需要指出，一片8870芯片可以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，则由模拟开关来接通或断开DTMF信号，模拟开关的第二个作用是它对话音信号进行隔离，阻止话音信号进入8870芯片，防止误动作的发生，在实际应用中，一片8870可以至多接入检测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。
开关2
开关1
至CPU中央处理单元
D01
D02
D03
D04
DTMF
电路
8870
来自CPU控制输入
来自CPU控制输入
来自第二路的DTMF信号输入
来自第一路的DTMF信号输入
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。
在用户线接口电路的输入端进行测
量，如在电话A用户线接口电路的测量点TP301进行测量。
2．用示波器观察并测量DTMF接收器接收DTMF信号的波形（TP304、TP404、TP504），TP309（甲方一路、二路电话）和TP509（乙方一路、二路电话）为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。
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；
2．电话单机A、电话单机Ｂ分别接上甲方一路、二路电话接口J301、J401；
3．先将示波器一通道放在TP301上（注意需直流档和5V档），即测量发送的DTMF信号的波形；另一通道放在TP309上，即测量DTMF接收器译码数据输出允许端EN的信号波形（不工作时，没有波形）；
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TP309波形的电平变化（即通知系统中的记发器模块接收呼叫号码译码信息）；
5．电话B振铃响，摘下话机（此时因没有选择信息交换方式，只是信令的自动交换，所以电话间不能进行通话）；
6．拨电话A上的任意键，此时注意观察TP301的波形，即电话A发送的DTMF信号的波形（此时TP309的波形应始终为低电平）；
7．将示波器两通道分别放在TP304、TP404测量点上（保持两电话“通信”中，即为不受其它可闻信号的干扰，观察DTMF信号的波形）
8．长按电话A的“1”键不放，调整好示波器，观察TP304的波形，即两个不同频率的正弦波的叠加波形（具体参数可见表8-1MT8870译码表）。
9．长按电话B的某键（1、2、3……等）不放，调整好示波器，仔细观测对比TP304和TP404的波形，结合表8-1，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．作出TP301、TP304、TP309测量点拨号时波形，写出其详细的测量说明。
2．分析并叙述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。
3．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
第二章信令交换与信息交换
实验5人工及信号交换实验
一、实验目的
1．掌握交换系统中人工交换的基本原理与实现方法。
2．通过人工交换实验，体会自动交换网络与人工交换台的不同之处。
3．增强对电话通信自动交换的感性认识，体会程控技术的优越性。
二、实验电路工作原理
本实验系统选择人工交换方式时，其它交换方式已关闭。
人工模拟话务台的电路组成框图见图6-1，组成原理图如图6-2所示。
由图13-1可知，该实验系统是由四路用户接口电路、电平增益调整电路，控制电路，发话接线柱，收话接线柱等组成，其中话路单元由用户电路，人工交换设备（话务台），音信号产生电路，供电系统电路等组成，因为它是实验系统，所以它与实际交换机相比少了中继电路和收号器电路，在本实验系统中，由于话务量较小，因而把收号器做在CPU中央处理器单元上了，不再单独列出。
甲方二路
人工交换单元
图6-1人工模拟话务平台的电路组成方框图
M01
话筒插座
升级会员 