程控实验指导书--更新

实验一程控交换原理实验系统总体组成及工作过程实验内容1、实验系统的总体介绍。2、观察通话正常呼叫的全过程。3、观察几种常遇的不正常呼叫的过程。一、实验系统总体介绍图2-1是实验电原理方框图。其电路的组成及主要作用如下：全系统由八个电路模块组成。模块1~4分别是电话机甲（A）、甲（B）、乙（A）、乙（B）的用户线接口电路、二/四线变换器和PCM编译码电路。每个模块中都采用①国产专用ICSJ0612C来实现二/四线变换、交换系统和用户话机之间的接口功能；②TP3067来实现PCM编译码；③MT8870（甲方或乙方的两个话机合用一片）来接收双音多频信号，把检测到的被叫用户电话号码，送给CPU以便控制交换网络接通被叫用户话路。模块5是CPU中央处理器及控制检测电路，它由CPU芯片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、路由的选通等功能。具体叙述如下：1、用户状态检测电路：接收各路用户线接口电路输出的用户状态检测信号XVHSD（X是话路的序号，可以是1、2、3、4，例如1VHSD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：主要由模块7中的五片4066的电子开关阵列组成，在CPU经EPM7128口输出的拨号音控制信号（XVC—V）、忙音控制信号（XVC—3）、回铃音控制信号（XVC—4）的作用下，收400Hz的信号音通过XVR端送给X路主叫用户。3、铃流控制电路：由上述的电子开关阵列和用户线接口芯片SJO612C的有关管脚、铃流断电器等组成。自动交换时，在CPU经EPM7128口输出的振铃控制信号（XVC—RING）作用下，开关阵列产生XVRC送给SJ0612C，使铃流继电器动作。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）经EPM7128可编程器件转送给CPU进行处理。5、自动交换网络的控制电路：由两片74HC573组成，分别将CPU发出的行、列地址信号SD0~SD7、SA0~SA7及DS、R/一W控制信号转送到MT8980，使它进行路由选通。模块6是实验平台上的CPLD可编程模块（U101），它产生并输入下列信号：A、450Hz连续正弦波（即拨号音信号）B、忙音脉冲，即0.35秒通、0.35秒断的周期方波C、回铃音脉冲，即1秒通、4秒断的周期方波D、25Hz，75V±15V的铃流信号模块7是交换网络和可控电子开关电路，它包括：A、数字程控交换芯片MT8980构成的数字电话时分交换网络。B、用五片4066构成控制拨号音、忙音、回铃音和铃流继电器的信号交换网络。模块8是PCM编译码器的时钟信号电路（与模块6一样，由实验平台上U101内的逻辑电路组成），它提供四片TP3067所需的2048KHz及8KHz的时钟脉冲。二、实验内容1、从总体上初步熟悉两部电话单机用自动交换方式进行通话。2、初步建立程控交换原理系统及电话通信的概念。3、观察并一个正常呼叫的全过程。4、观察并记录一个不正常呼叫的状态5、观测用户电话机的直流供电（B）三、实验步骤平台内置电话号码为：6667681、正常呼叫全过程的观察与记录。A、主叫摘机，听到拨号音。B、主叫拨首位号，拨号音断，主叫继续拨完被叫号码。C、被叫振铃，主叫听到回铃音。D、被叫摘机，回铃音断，双方通话。E、挂机，任一方先挂机，另一方听到忙音后再挂机。2、不正常呼叫的自动处理。A、主叫摘机后超时不拨号。B、拨号位之间间隔超时。C、振铃后久不摘机。3.观测用户电话机的直流供电（B），以话路一为例：A.电话一处于挂机状态时，用万用表直流档测量2TP401，2TP402对地的电压。B.电话一处于摘机状态时，用万用表直流档测量2TP401，2TP402对地的电压（测量的电压与电话机的内阻有关，每部电话机的内阻不尽相同，以上的数值为参考值，以实际测量值为准）。四、实验报告要求1、画出实验系统电路的方框图，并作简要叙述。2、对正常呼叫全过程进行记录。实验二音信号及铃流信号观测实验实验内容1、音信号及铃流发生器的实用电路介绍2、拨号音、忙音、回铃音的形成及波形观测3、铃流信号的产生及波形观测一、实验目的1、了解电话通信中常用的几种信号音和铃流发生器的电路组成和工作过程。2、熟悉这些音信号和铃流信号的技术要求。二、电路工作过程我们知道，在用户话机与电信局的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，还应有信号系统。下面是本实验系统在一次正常通话全过程中传送信号的工作流程，见图4—2所示。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），它们的详细说明分别见实验二和实验四。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450Hz的交流信号，例如：拨号音：（Dialtone）连续发送的450Hz信号。回铃音：（Ringingtone）1秒送，4秒断的5秒断续的450Hz信号。忙音：（busytone）0.35秒送，0.35秒断的0.7秒断续的450Hz信号。通知音：0.2秒送，0.2秒断，0.2秒送，0.6秒断的1.2秒不等间隔断续的450Hz信号。催挂音：连续发送响度较大的信号与拨号音有明显区别。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。．．图4-1 电话单机与用户线接口电路示意图图4-2本实验系统在一次正常通话中传送信号的流程图有一点需要说明的是，由于本实验系统属于实验型的，为了让学生实验方便，因而有些电路要求能用硬件电路实现的就不用软件，而用硬件电路来完成，这样，便于实验教学。比如，在实际通信过程中，多种音信号在程控交换机中，都是利用软件完成，硬件电路较少，关于这点在下面将作一简单介绍。然而，在我们的实验系统中，恰好相反，多种音信号的产生都是硬件实现，虽然也有软件产生，但大多是硬件产生的。在呼叫建立过程中，交换机应向主叫用户发送各种信号音，以使用户能了解交换机的处理进展情况和下一步应采取的操作。（一）拨号音产生电路主叫用户摘机，CPU检测到该用户有摘机状态后，立即送出的音信号，表示可以拨号，当CPU中央处理单元收到第一个拨号脉冲后，应立即给予切断该信号，拨号音用连续的信号音。在本实验系统中，频率为450Hz，幅度在1V～2V之间。（二）回铃音控制脉冲产生电路回铃音信号由实验平台上送出，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，发送周期为1秒通，4秒断，与振铃一致。CCITT对有关断续时间的规定见表4-1所示。表4-1CCITT可接受（秒）CCITT建议（秒）续0．63～2．50．67～1．5断3．0～6．03．0～5．0周期3．67～8．53．67～6．5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也采用大约4秒断，1秒续的重复周期为5秒的信号。（三）忙音控制脉冲的产生电路忙音表示被叫用户处于忙状态，此时主叫用户应挂机等一会再重新呼叫。CCITT对于忙音信号的断续周期有关建议见表4-2所示：表4-2CCITT可接受（秒）CCITT建议（秒）续0.1～0.660.12～0.66断0.12～0.80.12～0.66周期0.3～1.10.3～1.1比率0.17～1.5（1.0最佳）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。（四）铃流信号发生器电路铃流信号的作用是交换机向被叫用户发出的呼叫信号，一般采用低频交流信号，如频率为16.67Hz、25Hz、33.3Hz等几种。它的断续周期与回铃音信号相同，因此，在本实验系统中采用大约4秒断、1秒通的断续信号。上述四种信号在本实验系统中均用硬件电路实现。然而，在程控交换机中，信号音还不止上述几种，在此作一简单介绍，不作实验要求。*（五）音信号的数字方式产生众所周知，在数字程控交换机中直接进行交换的是PCM数字信息，在这样的情况下如何使用户接收到信号音（如拨号音，回铃音，忙音等）是一个重要的问题。因为模拟电路产生的信号音是不能通过PCM交换系统的，这就要求设计一个数字型信号音发生器，使之能向交换网络输出这样一些PCM数字化的音信号，这些数字信号经过非线性译码后能成为一个种我们所需的模拟信号音。1、传统方式产生数字音信号电路见图4—3所示，可知，这是一种常见的PCM编码方式，400Hz～450Hz的正弦信号由硬件电路实现，再经过PCM编码器电路后，就可输出音信号的PCM数字码流了，经过数字交换网络后，再进行D/A变换还原成正弦信号送往用户电路即可。2、用数字电路产生音信号图4—2测量点的波形图三、实验内容用三用表或示波器测量拨号音，忙音、回铃音及铃流信号的各测量点电压或波形，即测量点2TP404、2TP401、2TP402。四、实验步骤1.将两部电话机水晶头连接到程控交换卡上电话机播头中,打开实验平台上的交流电源开关,把实验平台上实验项目设置成程控交换工作状态，将程控交换卡上的电源开关2K01打开。2.话路一和话路三接上电话机；3.听到拨号音后用示波器测量2TP401和2TP402的波形；4.话路一听到回铃音时用示波器测量2TP401和2TP402的波形；5.话路三听到振铃时用示波器测量2TP404的波形；6.话路一听到忙音后，用示波器测量2TP401和2TP402的波形。五、实验注意事项1、此项实验必须要由两人合作完成。2、操作电话的学生一定要注意电话中的各种信号音的变化。六、实验报告要求1、认真画出实验过程各测量点波形，并进行分析。2、画出电路组成框图。3、在实验过程遇到的其它情况作出记录，并进行分析。实验三双音多频（DTMF）信号的观测实验实验内容1、以MT8870为例，掌握DTMF芯片的工作原理及应用电路2、观测DTMF信号的接收工作波形一、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。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5—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）。图5-1 典型DTMF接收器原理框图图5-2 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5-2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。(通常此两端相短接)积分波形,如图4-4示,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5-1所示，图5-3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2TP410。表5-1MT8870译码表：fL（Hz）fH(Hz)NO、END04D03D02D0169712091HLLLH69713362HLLHL69714773HLLHH77012094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779HHLLH94113360HHLHL9411209*HHLHH9411477#HHHLL6971633AHHHLH7701633BHHHHL8521633CHHHHH9411633DHLLLLLZZZZ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。图5-3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接收DTMF信号的波形，测量点为2TP410和2TP4032． 2TP410为数据输出允许端EN的测量点。四、实验步骤1.打开电源开关，按下2K01开关，在话路一和话路三接上电话单机；2.话路一用户摘机，听到拨号音后开始拨号，用示波器直流档对以下测量点进行测量并记录：a.2TP410当无按键按下时此点为高电平，当有按键按下时此点为低电平；b.2TP403当有按键按下时，为双音多频信号，无按键按下时无波形。3.按不同键时，其双音多频信号也不同，请仔细观察。五、实验报告要求1.画出DTMF接收电路的电原理图，并能简要分析工作过程；2.画出接收DTMF过程测量点在有、无信号状态的波形，并作简要的分析与说明。实验四交换网络基本原理实验实验内容1、以MT8980为例，介绍时分交换芯片的工作原理及应用电路2、观测MT8980的时分交换功能一、实验目的1、掌握程控交换的基本原理与实现方法。2、通过对MT8980芯片的实验，熟悉时分交换网络的工作过程。二、实验电路工作过程我们通过实验一已经对实验系统中的交换网络有了一些了解，下面我们将比较详细分析它的工作过程。电路框图见图6-1所示，它是由两大部分组成，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，音信号发生器以及话务台或信号设备等；控制部分则是一台计算机，它包括中央处理器，存储器和输入、输出设备。图6-1交换网络组成方框图1、MT8980基本特性它内部包含串一并变换器、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、输出复用电路及并一串变换器等功能单元。输入和输出均连接8条PCM基群数据线，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。2、T8980工作原理MT8980的功能框图如图6-4所示，该芯片由串一并变换器、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、输出复用器与并一串变换器等部分构成。串行PCM数据流以2.048Mb/s速率分八路由SDI0～SDI7输入，经串一并变换，根据码流号和信道号依次存入256×8比特数据存储器的相应单元内。控制寄存器通过接口，接受来自微处理器的指令，并将此指令写入到接续存储器。这样，数据存储器中各信道的数据按照接续存储器的内容，以某种顺序从中读出，再经复用、缓存、经并一串变换，变为时隙交换的八路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，多路还可以工作于消息或报文模式，以使接续存储器低8位的内容作为数据直接输出到相应的时隙中去。MT8980的全部动作均由微处理器通过控制接口控制。外部CPU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。五、实验内容利用自动交换网络进行两部电话单机通话，对工作过程作记录。六、实验步骤根据前面所进行的实验，仔细观察并记录主叫用户和被叫用户的通信流程。下面列出本实验各信号测量点：1． 2TP403、2TP303为甲（一）路、乙（一）路的交换网络输入信号测量点。语音信号传输时，有发送语音信号波形，不通话时，无波形。2． 2TP404、2TP302为甲（一）路、乙（一）路的交换网络输出信号测量点。同样当有语音信号传输时，有接收语音信号波形，否则无波形。3． 2TP407、2TP304为甲（一）、乙（一）路PCM编码数字信号发送至交换网络的输入测量点。编码波形为8位PCM数字信号，波形见第二部分数字通信实验图3-6中1TP504的波形。即当有语音信号输入时，为正常的PCM数字信号。当没有话音信号输入时，则PCM编码电路输出8位随机噪声波形，实验时可仔细观察该现象。七、实验注意事项在进行自动交换网络实验时，若CPU工作不正常，则需重新按一下“复位”键再进行实验。八、实验报告画出本实验系统自动交换网络的电路框图，并分析工作过程。