現代交換技術(硬交換)實驗說明書

1、天津城建大學實驗2 電話用戶接口模塊實驗 一、實驗目的1全面了解用戶線接口電路功能（BORST）的作用及其實現方法；2通過對用戶模塊電路PBL 387 10電路的學習與實驗，進一步加深對BORST功能的理解。 二、電路工作原理（一）基礎原理介紹用戶電路也可稱為用戶線接口電路（Subscriber Line Interface CircuitSLIC）。任何交換機都具有用戶線接口電路。根據用戶電話機的不同類型，用戶線接口電路（SLIC）分為模擬用戶接口電路和數字用戶接口電路兩種。模擬用戶線接口電路在實現上的最大壓力是應能承受饋電、鈴流和外界干擾等高壓大電流的沖擊，過去都是采用晶體管、變壓器（或混

2、合線圈）、繼電器等分立元件構成。在實際中，基于實現和應用上的考慮，通常將BORSHCT功能中過壓保護由外接元器件完成，編解碼器部分另單成一體，集成為編解碼器（CODEC），其余功能由集成模擬SLIC完成。在程控交換機中，向用戶饋電，向用戶振鈴等功能都是在繩路中實現的，饋電電壓一般是-60V，用戶的饋電電流一般是20mA30mA，鈴流是25Hz,90V左右，而在程控交換機中，由于交換網絡處理的是數字信息，無法向用戶饋電、振鈴等，所以向用戶饋電、振鈴等任務就由用戶線接口電路來承擔完成，再加上其它一些要求，程控交換機中的用戶線接口電路一般要具有饋電（B），振鈴（R）、監(jiān)視（S）、編譯碼（C）、混合（

3、H）、測試（T）、過壓保護（O）等七項基本功能。圖2-1為模擬用戶線接口功能框圖。模擬用戶線接口電路的功能可以歸納為BORSCHT七種功能，具體含義是： （1）饋電（B-Battery feeling）向用戶話機送直流電流。通常要求饋電電壓為-48伏或-24伏，環(huán)路電流不小于18m A.（2）過壓保護（OOvervoltage protection）防止過壓過流沖擊和損壞電路、設備。（3）振鈴控制（RRinging Control）向用戶話機饋送鈴流，通常為25Hz/90Vrms正弦波。（4）監(jiān)視（S-Supervision）監(jiān)視用戶線的狀態(tài)，檢測話機摘機、掛機與撥號脈沖等信號以送往控制網絡和

4、交換網絡。（5）編解碼與濾波（C-CODEC/Filter）在數字交換中,它完成模擬話音與數字碼間的轉換。通常采用PCM編碼器（Coder）與解碼器(Decoder)來完成,，統(tǒng)稱為CODEC。相應的防混疊與平滑低通濾波器占有話路（300Hz-3400Hz）帶寬，編碼速率為64kb/s。本功能將在實驗6中詳細介紹。 （6）混合（HHyhird）完成二線與四線的轉換功能，即實現用戶二線雙向信號與發(fā)送，接收支路四線單向信號之間的連接。過去這種功能由混合線圈實現，現在改為集成電路，因此稱為“混合電路”。 本功能將在實驗8中詳細介紹。（7）測試（TTest）對用戶電路進行測試。鈴流發(fā)生器饋電電源模擬用

5、戶線過壓保護電路測試開關振鈴繼電器饋電電路混合電路編碼器解碼器低通平衡網絡低通發(fā)送碼流接收碼流(編碼信號)ab測試總線用戶線狀態(tài)信號振鈴控制信號 PBL 387 10 TP3057 圖2-1 模擬用戶線接口功能框圖（二）用戶電路組成原理在本實驗系統(tǒng)中，用戶線接口電路選用的是PBL 387 10集成電路。PBL 387 10是2/4線厚膜混合用戶線接口電路。它包含向用戶話機恒流饋電、向被叫用戶話機饋送鈴流、用戶摘機后自行截除鈴流，摘掛機的檢測及音頻或脈沖信號的識別，用戶線是否有話機的識別，語音信號的2/4線混合轉換，外接振鈴繼電器驅動輸出。PBL 387 10用戶電路的雙向傳輸衰耗均為1dB，供

6、電電源為+ 5 V和5 V，PBL 387 10還將輸入的鈴流信號放大以達到電話振鈴工作的要求，即達到+75V的有效值。其各項性能指標符合郵電部制定的有關標準。 1. 該電路的基本特性 （1）向用戶饋送鈴流 （2）向用戶恒流饋電 （3）過壓過流保護 （4）被叫用戶摘機自截鈴 （5）摘掛機檢測和LED顯示 （6）音頻或脈沖撥號檢測 （7）振鈴繼電器驅動輸出 （8）語音信號的2/4線轉換 （9）能識別是否有話機 （10）無需耦合變壓器 2. 用戶線接口電路主要功能控制信號1控制信號2狀態(tài)指示語音發(fā)送支路語音接收支路振鈴控制內部電源穩(wěn)壓電路輸入控制譯碼二/四線接口摘機檢測饋電與平衡電路話音通道傳輸振

7、鈴控制/電話接口 圖2-2 PBL 387 10內部電路方框圖圖2-2是PBL 387 10內部電路方框圖。圖2-3是用戶線接口電路電原理圖。圖2-3中，1VT為電話接口電路發(fā)話端的銅鉚孔接口，1VR為電話接口收話端的銅鉚孔接口。在電話收話端，從1VR過來的語音信號、撥號音（Dial Signal）、 忙音（Busy Signal）和回鈴音（Echo Signal）等信號在電子開關U306（CD4066）的控制下分時接通。電子開關控制信號分別為SELA0、SELA1、SELA2和SELA3，高電平時對應的信號接通，低電平時對應的信號斷開。圖2-3用戶線接口電路電原理圖 1向用戶話機供電，PBL

8、 387 10可對用戶話機提供恒流饋電，饋電電流由VBAT以及VDD供給。當環(huán)路電阻為2K時，饋電電流為18 mA。具體如下： A 供電電源VBAT采用-48V； B 在靜態(tài)情況下（不振鈴、不呼叫），-48V電源通過繼電器靜合接點至話機； C 在振鈴時，-48V電源通過振鈴支路經繼電器動合接點至話機； D 用戶掛機時，話機叉簧下壓，饋電回路斷開，回路無電流流過； E 用戶摘機后，話機叉簧上升，接通饋電回路（在振鈴時接通振鈴支路）。2PBL 387 10內部具有過壓保護的功能，可以抵抗保護TIP­­RING端口間的瞬時高壓，如結合外部的熱敏與壓敏電阻保護電路，則可抵抗保護25

9、0V左右高壓。3振鈴電路可由外部的振鈴繼電器和用戶電路內部的繼電器驅動電路以及鈴流電源向用戶饋送鈴流：當繼電器控制端 (RC端) 輸入高電平，繼電器驅動輸出端 (RD端) 輸出高電平，繼電器接通，此時鈴流源通過與振鈴繼電器連接的15端 (RV端) 經TIP­­RING端口向被叫用戶饋送鈴流。當控制端 (RC端) 輸入低電平或被叫用戶摘機都可截除鈴流。用戶電路內部提供一振鈴繼電器感應電壓抑制箝位二極管。4監(jiān)視用戶線的狀態(tài)變化即檢測摘掛機信號，具體如下： A 用戶掛機時，用戶狀態(tài)檢測輸出端輸出高電平，以向CPU中央集中控制系統(tǒng)表示用戶“閑”； B 用戶摘機時，用戶狀態(tài)檢測輸出端

10、輸出低電平，以向CPU中央集中控制系統(tǒng)表示用戶“忙”； C 用戶若撥電話號碼為脈沖撥號方式時，該用戶狀態(tài)輸出端應能送出撥號數字脈沖?；芈窋嚅_時，送出低電平，回路接通時送出高電平（注：本實驗系統(tǒng)不選用脈沖撥號方式，只采用DTMF雙音多頻撥號方式）；5在TIP­­RING端口間傳輸的語音信號為對地平衡的雙向語音信號，在四線VR端與VX端傳輸的信號為收發(fā)分開的不平衡語音信號。PBL 387 10可以進行TIP­­RING端口與四線VR端和VX端間語音信號的雙向傳輸和2 / 4線混合轉換。6PBL 387 10可以提供用戶線短路保護：TIP線與RING線間，TI

11、P線與地間，RING線與地間的長時間的短路對器件都不會損壞。7PBL 387 10提供的雙向語音信號的傳輸衰耗均為40dB。該傳輸衰耗可以通過PBL 387 10用戶電路的內部調整，也可通過外部電路調整8PBL 387 10的四線端口可供語音信號編譯碼器或交換矩陣使用。三、實驗內容1.查找芯片PBL 387 10的詳細資料，了解其主要性能和特點。2.熟悉用PBL 387 10組成的用戶線接口電路。四、實驗步驟1打開實驗箱右側的總電源開關，電源輸入電路加電，電源指示燈（左上角的LED發(fā)光二極管）亮；2電話A的J301接上電話單機；3. 用示波器分別觀測TP301、TP302、TP306在摘掛機時

12、的工作電平變化，具體如下：TP301、 TP302：電話A用戶的二線模擬線上測試點。TP301接入PBL38710芯片的TIPX端；TP302接入PBL38710芯片RINGX端；注意此部分測試與其它地方不一樣，示波器的地線夾子接其中一個測試點，探頭接另外一個測試點。此時，雙蹤示波器的另一個測試探頭地線夾子不可接其它地線測試點（GND），因為示波器兩探頭的地線是連通在一起的；TP306：電話用戶模塊用戶摘掛機工作狀態(tài)測量點。用戶電話摘機時，輸出低電平；用戶掛機時，輸出高電平。五、實驗報告要求 1 畫出本次實驗的電路方框圖，敘述其工作過程。2 根據實驗概括敘述用戶接口電路的主要功能。實驗3 電話

13、用戶信令的產生與觀測實驗一、實驗目的1了解常用的幾種信令信號音和鈴流發(fā)生器的電路組成和工作過程；2熟悉這些信號音和鈴流信號的技術要求及測量方法。二、電路工作過程在用戶話機與交換機之間的用戶線上，要沿兩個方向傳遞語言信息。但是，為了實現一次通話，還必須沿兩個方向傳送所需的控制信號。比如，當用戶想要通話時，必須首先向程控機提供一個信號，能讓交換機識別并使之準備好有關設備，此外，還要把指明呼叫的目的地的信號發(fā)往交換機。當用戶想要結束通話時，也必須向電信局交換機提供一個信號，以釋放通話期間所使用的設備。除了用戶要向交換機傳送信號之外，還需要傳送相反方向的信號，如交換機要向用戶傳送關于交換機設備狀況，以

14、及被叫用戶狀態(tài)的信號。由此可見，一個完整電話通信系統(tǒng)，除了交換系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)外，還應有信令系統(tǒng)。用戶向電信局交換機發(fā)送的信號有用戶狀態(tài)信號（一般為直流信號）和號碼信號（地址信號）。交換機向用戶發(fā)送的信號有各種可聞信號與振鈴信號（鈴流）兩種。 A各種可聞信號：一般采用頻率為500Hz的方波信號，例如： 撥號音：（Dial tone）連續(xù)發(fā)送的500Hz信號。 回鈴音：（Echo tone）1秒送，4秒斷的5秒斷續(xù)的500Hz信號。 忙音： （busy tone）0.35秒送，0.35秒斷的0.7秒斷續(xù)的500Hz信號。B振鈴信號（鈴流）：一般采用頻率為25Hz，幅度為75V±15V的交

15、流電壓，以1秒送，4秒斷的5秒斷續(xù)方式發(fā)送。在本實驗系統(tǒng)中，CPLD可編程器件EPM240用作程控交換系統(tǒng)的交換/控制模塊與各種信號產生模塊，簡稱信令信號產生單元。其內部邏輯組成框圖如圖3-1所示。 EPM240在系統(tǒng)編程時，無需專門的編程器，器件安裝在系統(tǒng)中后，用戶可以在不改變電路結構或電路板硬件設置的情況下，不必拔出芯片即可為重構邏輯而對芯片進行編程或重新編程。這將使設計修改更加方便，邏輯功能更加靈活，編程更加快捷。通過對CPLD器件EMP 240進行編程，產生程控交換所需各種用戶信令信號的輸出，加電即運行。 CPLD可編程器件輸出的信令及控制信號（請參見圖2-3 用戶線接口電路電原理圖）

16、1用戶信令選擇控制信號,如SELA0-3, SELB0-3, SELC0-3 ,SELD0-3。2撥號音信號（Dial signal） 3回鈴音信號（Echo signal） 4忙音信號（Busy signal） 5鈴流信號（Ring signal） 6振鈴通斷控制信號CA,CB,CC,CD7. 其它工作時鐘及片選信號摘掛機控制記發(fā)器與信令處理器（U101）接口PCM定時主處理器與交換控制器（U103）接口時分交換模塊（U202）控制與定時信號音產生話音、信號音切換控制圖3-1 CPLD可編程器件內部框圖關于信令信號的波形可見圖3-2波形示意圖： 回鈴音：由U01 EPM 240可編程器件產生

17、，為1秒通、4秒斷的重復周期為5秒的信號，幅度在5V左右。測量為TP08。測量時注意示波器的掃描周期的調節(jié)。 忙音： 由U01 EPM240可編程器件產生，為0.35秒通，0.35秒斷的重復周期為0.7S 的500Hz的信號，幅度在5V左右。測量點為TP07，測量時注意示波器的掃描周期的調節(jié)。撥號音：由U01 EPM 240可編程器件產生，頻率為500Hz，幅度在5V左右。測量點為TP09，測量時注意示波器的掃描周期的調節(jié)。鈴流音：由U01芯片EPM 240可編程器件產生的25Hz方波經RC積分電路后形成，它的測量點為TP10，測量時注意示波器的掃描周期的調節(jié)。鈴流信號送入PBL 387 10

18、后，需要通過功率提升，向用戶話機送出鈴流，完成振鈴。各電話用戶的振鈴通斷控制信號分別為CA、CB、CC、CD,在TP307可以測出CA，其他幾個點和CA一樣，省略了測量點。 00.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35st忙音0t鈴流信號TP081s2s3s4s5s6s8s9s10s11s7st回鈴音TP07TP100tTP09撥號音0圖3-2 各測量點波形圖示意圖三、實驗內容1用示波器測量各測量點撥號音、忙音、回鈴音及鈴流控制信號的波形。四、實驗步驟1插上電話B接口模塊，打開實驗箱右側電源開關，電源指示燈亮，系統(tǒng)工作，薄膜開關選擇“人工交換”,

19、具體設置說明請參見實驗5；2調整好示波器狀態(tài)，先分別測量TP07、TP08、 TP09及TP10各測量點的波形，了解各點波形的特征；3下面我們將把上列CPLD產生的各信令信號波形與電話呼叫時具體信號音進行對比實驗，讓學生對這些信號特征有個感性的認識；電話A、電話B分別接上電話單機。4摘下電話A，聽電話聽筒中傳出的聲音，即撥號音，對照測量TP303點波形（此時情況同TP09），記錄并畫出波形的示意圖；5電話A撥號49，撥號音停，然后聽電話聽筒中傳出的聲音，即回鈴音，對照測量TP303點波形（此時情況同TP08），記錄并畫出波形的示意圖；6此時，電話B振鈴響，此信號是由TP10的信號送到電話接口電

20、路后經功率提升，在中央控制單元的控制下，鈴流信號驅動電話B振鈴（振鈴信號功率較大，不要求測量）。 7當電話A摘機后超過20秒無撥號、撥空號或電話B忙（已摘機）等，此時聽電話A聽筒中傳出的聲音，即忙音，對照測量TP303點波形（此時情況同TP07），記錄并畫出波形的示意圖；8更換電話B進行實驗，實驗步驟與上同，對應的測試點為TP403。注意：TP303測試點上信號會因電話呼叫接續(xù)情況不同而不同。電話B、C、D對應的測試點分別為：TP403、TP503、TP606。五、實驗注意事項1此項實驗必須要由兩人合作完成。2此時只有信令的自動交換而沒有信息的交換，所以實際上是不能通話的。3. TP07、TP

21、08、TP09、TP10所測波形，只是CPLD直接產生的或者經過積分的波形，不受電話呼叫接續(xù)的控制。六、實驗報告要求1認真畫出實驗過程各測量點波形。2對各測量點特性進行分析，熟悉他們之間的區(qū)別和各自的作用。28實驗4 雙音多頻（DTMF）接收與檢測實驗一、實驗目的1觀測電話機發(fā)送的DTMF信號波形；2了解電話號碼雙音多頻信號在程控交換系統(tǒng)中的接收和檢測方法；3熟悉該電路的組成結構及工作過程。二、實驗電路工作過程DTMF接收器包括DTMF分組濾波器和DTMF譯碼器，其基本原理如圖4-1所示。DTMF接收器先經高、低群帶通濾器進行fL / fH區(qū)分，然后過零檢測、比較，得到相應于DTMF的兩路fL

22、、fH信號輸出。該兩路信號經譯碼、鎖存、緩沖，恢復成對應于16種DTMF信號音對的4比特二進制碼（D1D4）。輸入電路高頻組帶通濾波器過零檢測器碼變換鎖存與緩沖過零檢測器低頻組帶通濾波器信號輸入D1D2D3D4VDD18圖4-1 典型DTMF接收器原理框圖圖4-2MT8870芯片管腳排列在本實驗系統(tǒng)電路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。圖4-2為管腳排列圖。1電路的基本特性（1）提供DTMF信號分離濾波和譯碼功能，輸出相應16種DTMF頻率組合的4位并行二進制碼。（2）可外接3.5795MHz晶體，與內含振蕩器產生基準頻率信號。（3）具有抑制撥號音和模擬信號輸入增益可調的能力。（4）

23、二進制碼為三態(tài)輸出。（4）提供基準電壓（VDD2）輸出。（5）電源+5V（6）功耗15mw（7）工藝CMOS（8）封裝18引線雙列直插2管腳簡要說明IN+ ， IN- 運放同、反相輸入端，模擬信號或DTMF信號從此端輸入。FB 運放輸出端，外接反饋電阻可調節(jié)輸入放大器的增益。VREF 基準電壓輸出。IC 內部連接端，應接地。OSC1，OSC0 振蕩器輸入、輸出端，兩端外接3.5795MHz晶體。EN 數據輸出允許端，若為高電平輸入，即允許D01D04輸出，若為低電平輸入，則禁止D01 D04輸出。D01D04 數據輸出，它是相應于16種DTMF信號（高，低單音組合）的4位 二進制并行碼，為三態(tài)

24、緩沖輸出。CIGT 控制輸入，若此輸入電壓高于門限值VTSt，則電路將接收DTMF單 音對，并鎖存相應碼字于輸出，若輸入電壓低于VTSt，則電路不接 收新的單音對。EC0 初始控制輸出，若電路檢測出一可識別的單音對，則此端即變?yōu)楦?電平，若無輸入信號或連續(xù)失真，則EC0返回低電平。CID 延遲控制輸出，當一有效單音對被接收，CI超過VTSt，輸出鎖存器 被更新，則CID為高電平，若CI低于VTSt，則CID返至低電平。VDD 接正電源，通常接+5V。VSS 接負電源，通常接地。3電路的基本工作原理它完成典型DTMF接收器的主要功能：輸入信號的高，低頻組帶通濾波、限幅、頻率檢測與確認、譯碼、鎖存

25、與緩沖輸出及振蕩，監(jiān)測等，具體說來，就是DTMF信號從芯片的輸入端輸入，經過輸入運放和撥號音抑制濾波器進行濾波后，分兩路分別進入高、低頻組濾波器以分離檢測出高、低頻組信號。如果高、低頻組信號同時被檢測出來，便在EC0輸出高電平作為有效檢測DTMF信號的標志；如果DTMF信號消失，則EC0即返至低電平，與此同時，EC0通過外接R向C充電，得到CI、GT。若經tGTP延時后,CI、GT電壓高于門限值VTst時，產生內部標志，這樣，該電路在出現EC0標志時，將證實后的兩單音送往譯碼器，變成4比特碼字并送到輸出鎖存器，而CI標志出現時，則該碼字送到三態(tài)輸出端D01D04，另外，CI信號經形成和延時，從

26、CID端輸出，提供一選通脈沖，表明該碼字已被接收和輸出已被更新，如若積分電壓降到門限VTst以下，使CID也回到低電平。MT8870的譯碼表見3-1所示，圖3-3為雙音多頻實驗系統(tǒng)的電原理框圖。其中，數據輸出允許端EN測量點為TP308,為電話A、B共用。 表3-1MT8870譯碼表fL（Hz）fH(Hz)NO.END04D03D02D0169712091HLLLH69713362HLLHL69714773HLLHH77012094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779HHLLH94113360HHLH

27、L9411209*HHLHH9411477#HHHLL6971633AHHHLH7701633BHHHHL8521633CHHHHH9411633DHLLLLLZZZZ需要指出，本實驗系統(tǒng)采用一片MT8870芯片對兩路用戶電路進行號碼檢測接入（資源共享方式），為了不影響電路的正常工作，則由模擬開關來接通或斷開DTMF信號，模擬開關的第二個作用是它對非撥號狀態(tài)下的話音信號進行隔離，阻止話音信號進入MT8870芯片，防止誤動作的發(fā)生。在實際應用中，一片MT8870可以最多接入檢測16路用戶電路的DTMF信號，此時，采取排隊等待方式進行工作。當然，在具體設計這方面的電路時，可要全面考慮電路的設計，使

28、之能正常工作而不出現漏檢測現象。來自第一路的DTMF信號輸入DTMF電路8870來自第二路的DTMF信號輸入來自CPU控制輸入來自CPU控制輸入D01D02D03D04至記發(fā)器單元開關1開關2圖 3-3 雙音多頻實驗系統(tǒng)的電原理框三、實驗內容1用示波器觀察并測量發(fā)送DTMF信號的波形。2用示波器觀察DTMF接收器譯碼數據輸出允許端EN的測量點，撥號時注意其相應允許端的電平變化。四、實驗步驟1插上電話B接口模塊，打開實驗箱右側電源開關，電源指示燈亮，系統(tǒng)開始工作，選擇“人工交換”工作方式；2電話A、電話分別接上電話單機；3將示波器一通道放在1VT連接鉚孔上，即測量發(fā)送的DTMF信號的波形；另一通

29、道放在TP308上，即測量DTMF接收器譯碼數據輸出允許端EN的信號波形（注意需選擇DC直流檔和2V檔；只有正常摘機撥號時，MT8870才工作）；4將電話A用戶摘機，聽到撥號音后開始撥打對方號碼，即按49鍵，撥號時注意TP308的電平變化（即通知系統(tǒng)中的記發(fā)器模塊接收DTMF系統(tǒng)輸出的譯碼數據）；5電話B振鈴響，摘下話機（此時因沒有信息交換，只是信令的自動交換，所以電話間不能進行通話）；6撥電話A上的任意鍵，此時注意觀察1VT連接鉚孔的波形，即電話A發(fā)送的DTMF信號的波形；7長按電話A的“1”鍵不放，調整好示波器，觀察1VT連接鉚孔的波形，即兩個不同頻率的正弦波的疊加波形（具體參數可見 表3

30、-1 MT8870譯碼表）；8長按電話B的某鍵（1、2、3等）不放，調整好示波器，觀察2VT連接鉚孔的波形。結合表3-1，觀測對比1VT和2VT波形，思考電話號碼雙音多頻信號頻率組成和其在程控交換系統(tǒng)中的工作原理。五、實驗報告要求1分析并敘述電話號碼雙音多頻信號頻率組成和工作原理。2了解DTMF接收器的工作原理，畫出其原理框圖，簡要敘述工作過程。實驗5 程控交換狀態(tài)設置實驗一、實驗目的1熟悉薄膜輸入開關的操作方法和液晶的顯示內容；2了解本實驗系統(tǒng)中有哪幾種交換方式。二、電路的組成及工作過程記發(fā)器和信令處理器（U101）用來輸出掃描信號到薄膜開關輸入電路中去，以接收用戶的輸入命令，同時將當前工作

31、狀態(tài)以漢字或字符方式輸出到液晶屏電路中。記發(fā)器和信令處理器（U101）通過USB接口與PC機進行通信，用于控制下載學生的開發(fā)程序。圖5-1是記發(fā)器和信令處理器的方框圖。CPLD可編程器件USB接口電路液晶顯示電路（J101）記發(fā)器和信令處理器（U101）交換控制U103薄膜開關輸入電路（J102）圖5-1 記發(fā)器和信令處理器的方框圖記發(fā)器和信令處理器（U101）同時也完成交換命令的轉接任務，一方面將主、被叫號碼等接續(xù)信息，在液晶屏上顯示出來；另一方面將主被叫號碼譯成接續(xù)命令送往交換控制器U103。本實驗系統(tǒng)有多種交換方式：人工話務交換、空分交換、數字時分交換和與電信網絡通信的市話接口等。數字時

32、分交換又有三種不同的實現手段：1.時分交換專用芯片實現-時分MT8980；2.數字可編程邏輯技術實現-時分CPLD；3.數字信號處理技術實現-時分DSP。不同的交換方式和實現手段是通過液晶控制選擇切換的。它們的方框圖如圖5-1所示。電話D或市話電話C電話B電話A用戶電路用戶電路用戶電路用戶電路人工交換空分交換MT8816時分交換MT8980時分交換DSP時分交換CPLD時分中繼系統(tǒng)實驗電話會議圖5-1 實驗系統(tǒng)交換方式方框圖在實驗箱加電后，液晶屏上顯示“歡迎使用程控交換實驗”。鍵盤輸入電路采用6個按鍵的薄膜開關，具體介紹如下。RESET（復位） 將中央處理器進行復位操作。按鍵時,液晶背景燈及交

33、換方式指示燈等閃動一下。START（開始） 進入實驗中信息交換方式的選擇界面。按下時，即進入了主菜單。UP（上移） 對菜單中的項目進行選擇。按下時，可移動液晶的指示小箭頭。DOWN（下移） 作用同上UP鍵，但移動方向相反。RETURN（返回）返回上一級菜單。ENTER（確認） 對選中的項目進行確認，進入相應的選擇。交換方式設置的具體操作如下:按一下薄膜開關上“開始”鍵，進入主菜單狀態(tài)，顯示：1.人工交換2.空分MT88163.時分MT89804.時分DSP5.時分CPLD6.時分中繼7.系統(tǒng)實驗*8.電話會議 圖5-2 液晶主菜單項目顯示內容按“上”鍵或“下”鍵，移動指示箭頭，如箭頭指向“2.

34、空分MT8816”。 按“確認”鍵，進入對應的下一級菜單。液晶顯示器顯示的各級菜單如圖5-3所示。注：1XX、YY分別代表主叫用戶1，2、被叫用戶1，2的電話號碼。2話路1、話路2代表電話A用戶、電話B用戶，其電話號碼的時隙分配的默認值為04、08。3話路3、話路4代表電話C路用戶、電話D用戶，其電話號碼的時隙分配的默認值為16、24。液晶顯示器（LCD）是一種極低功耗顯示器，其應用特別廣泛。在實驗平臺中，LCD用來顯示操作程序、工作菜單，引導實驗按部就班地進行。關于液晶顯示的詳細工作原理見附錄1。 歡迎使用通信綜合實驗平臺 復 位空分MT8816主叫1：XX 2：XX被叫1：YY 2：YY0

35、0:00（通話時間）時隙分配話路1. 04 話路2. 08話路3. 16 話路4. 24開 始主菜單子菜單1.人工交換2.空分MT88163.時分MT89804.時分DSP圖5-3 液晶顯示器的菜單注意：按動薄膜開關上的按鍵時，請勿莽力操作，以便延長薄膜開關的使用壽命。三、實驗內容1熟悉幾種交換方式的的操作。2熟練掌握薄膜鍵盤上的六個鍵的功能，熟悉液晶上顯示的菜單及其子菜單的意義。3. 了解液晶、薄膜鍵盤的技術資料。四、 實驗報告簡述幾種交換方式，薄膜開關的操作方法、步驟和相應液晶的顯示內容。實驗6 用戶話路PCM編譯碼實驗一、實驗目的1掌握PCM編譯碼器在程控交換機中的作用；2熟悉單片PCM

36、編譯碼集成電路TP3057的電路組成和使用方法；3觀測TP3057各測量點的工作波形。二、電路組成 電話用戶電路的模擬信號與數字信號的變換是通過PCM編譯碼器完成的。PCM（脈沖編碼調制）就是把一個時間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號變換成時間離散、取值離散的數字信號后在信道中傳輸。脈沖編碼調制是對模擬信號進行抽樣，量化和編碼。本實驗中采用TP3057集成電路完成PCM編碼和譯碼功能。關于TP3057更詳細的技術資料可到網上查詢, 由于詳細精確的芯片資料大部分都是英文版本，所以這里要求學生具備一定英文資料查閱能力。General Description：The TP3057 family consis

37、ts of A-law monolithic PCM CODEC/filters utilizing the A/D and D/A conversion architecture shown in Figure 1, and a serial PCM interface. The devices are fabricated using National's advanced double-poly CMOS process (microCMOS). The encode portion of each device consists of an input gain adjust

38、amplifier, an active RC pre-filter which eliminates very high frequency noise prior to entering a switched-capacitor band-pass filter that rejects signals below 200 Hz and above 3400 Hz. Also included are auto-zero circuitry and a companding coder which samples the filtered signal and encodes it in

39、the companded m-law or A-law PCM format. The decode portion of each device consists of an expanding decoder, which reconstructs the analog signal from the companded m-law or A-law code, a low-pass filter which corrects for the sin x/x response of the decoder output and rejects signals above 3400 Hz

40、followed by a single-ended power amplifier capable of driving low impedance loads. The devices require two 1.536 MHz, 1.544 MHz or 2.048 MHz transmit and receive master clocks, which may be asynchronous; transmit and receive bit clocks, which may vary from 64 kHz to 2.048 MHz; and transmit and recei

41、ve frame sync pulses. The timing of the frame sync pulses and PCM data is compatible with both industry standard formats。實驗中的TP3057芯片工作時序控制采用短幀非同步法。SHORT FRAME SYNC OPERATION：The COMBO can utilize either a short frame sync pulse or a long frame sync pulse. Upon power initialization, the device assum

42、es a short frame mode. In this mode, both frame sync pulses, FSX and FSR, must be one bit clock period long, with timing relationships specified in Figure 2. With FSX high during a falling edge of BCLKX, the next rising edge of BCLKX enables the DX TRI-STATE output buffer, which will output the sign

43、 bit. The following seven rising edges clock out the remaining seven bits, and the next falling edge disables the DX output. With FSR high during a falling edge of BCLKR (BCLKX in synchronous mode), the next falling edge of BCLKR latches in the sign bit. The following seven falling edges latch in th

44、e seven remaining bits. All four devices may utilize the short frame sync pulse in synchronous orasynchronous operating mode。在PCM脈沖編碼調制中，話音信號先經防混疊低通濾波器，然后進行脈沖抽樣，變成8KHz重復頻率的抽樣信號（即離散的脈沖調幅PAM信號），然后將幅度連續(xù)的PAM信號用類似“四舍五入”辦法量化為有限個幅度取值的信號，再經編碼后轉換成二進制碼。對于電話。CCITT規(guī)定抽樣率為8KHz，每抽樣值編8位碼，即共有28=256個量化值，因而每話路PCM編碼后的標

45、準數碼率是64kb/s。此芯片的壓縮特性是A律十三折線非均勻量化編碼，常應用于PCM 30/32路系統(tǒng)中。一般以2.048Mbit/s的速率來傳送信息（可容納32路PCM編碼）。它的發(fā)送時序與接收時序直接受U01產生的脈沖信號FSX和FSR 控制。單路PCM編碼數據是在某一個確定的時序中被發(fā)送出去，而在其它時序編碼器是沒有輸出的。同樣在一個PCM 幀里，單路PCM譯碼能在某一個確定的時序里，接收8位PCM 碼。由于四路數字電話用戶的PCM編譯碼電路的原理圖都是一樣的，因此只對電話A進行說明，其它各路電路和測試點對應相同。電話A用戶端的PCM編譯碼的組成方框圖如圖6-1所示。電話語音信號，經過二

46、/四線轉換后分為發(fā)送和接收部分。電話發(fā)送部分的去話語音信號由1VT，經過PCM編碼器轉換成數字信號經TP304送往數字交換網絡；電話來話的數字信號經TP305（即來自數字交換網絡）及PCM譯碼器轉換成模擬語音信號并經1VR送往電話用戶接口電路的接收部分。A/DD/A電話A抽樣量化TP3041VR1VT編碼譯 碼低 通濾 波再 生工作時鐘U01TP3057用戶電話接口電路濾波TP305數字時分交換網絡圖6-1 PCM通信系統(tǒng)組成方框圖本實驗模塊中，電話A、電話B、電話C、電話D等四路用戶的PCM編碼速率都設置為2.048Mbit/s。各路的發(fā)送時序FSX與接收時序FSR相同，默認時隙號分別為4、

47、8、16、24，對應的測試點分別為為TP02、TP03、TP04、TP05，參考0時隙測試點為TP01。實驗時，設置“時分MT8980”方式，此時，可編程數字邏輯器件U01將TP3057芯片的上述工作時序和時隙送往各路電話用戶電路。另外， TP3057芯片內部模擬信號的輸入端有一個語音帶通濾波器，其通帶為200HZ4000HZ，所以輸入的模擬信號頻率只能在這個范圍內。當輸入模擬語音信號被采樣的幅值為正向最大、0電平、負向最大時TP3057對應的編碼值如下圖6-2所示。圖6-2 PCM編碼輸出表三、實驗內容及步驟1. 在關電情況下，插上“電話B接口模塊”，交換網絡接口上插上“時分MT8980”交

48、換模塊，保管好其它模塊；2. 打開實驗箱電源開關，電源指示燈亮，系統(tǒng)開始工作；3. 電話A和電話B分別接上電話單機；4. 液晶選擇“時分MT8980” 交換方式，此時U01將控制時序信號和脈沖送往各個電話用戶電路（2.048Mbit/s的速率，可容納32路PCM編碼），各路TP3057芯片即運行；5將電話A與電話B按正常呼叫接通，即電話A撥號49，建立正常通話。通過話機講話或按鍵（雙音多頻信號），對方即可聽到。此時，電話A發(fā)的語音信號將經過PCM編碼變成相應的數字信號，經過時分交換網絡，送往電話B的PCM譯碼器，譯碼還原后送進電話B聽筒；電話B話筒信息交換到電話A聽筒的過程與此類似；6根據步驟

49、3的分析，電話A的1VT點波形應與電話B的2VR點波形同（模擬信號），TP304波形應與TP405波形同（PCM編碼信號注意交換后的時隙位置發(fā)生變化）；7. 用示波器驗證步驟6結果，注意觀測PCM編碼波形，如TP304、TP405。觀測時示波器的觸發(fā)通道放在PCM編碼波形的幀同步窄脈沖TP02上，另一通道放在PCM編碼波形測點上，調整示波器，即可觀測到PCM的8位編碼波形；8. 對電話講話或按鍵，看對應的PCM編碼波形有何變化；9. 更換其它電話呼叫組合繼續(xù)進行實驗；10.如使用的示波器無法看清高速的PCM編碼數據，可設置系統(tǒng)的PCM編碼時鐘為64K，這樣一幀中只可容納1路PCM數據。方法是：

50、在關電的前提下，更換交換模塊“時分CPLD”，加電后，菜單選擇對應的項目，其它操作步驟與前同；注：實驗中電話A的各測量點波形說明如下，其它電話用戶的測試點與上對應相同；1VT：電話A去話話音信號，即PCM模擬輸入TP304：電話A PCM編碼器編碼的數字信號輸出TP305：電話A PCM譯碼器接收的數字信號輸入1VR：電話A來話話音信號，即PCM模擬話音信號輸出四、實驗報告要求1畫出各測量點的波形，并注明它是在何種狀態(tài)下測試到的波形。2檢索、消化PCM編譯器芯片TP3057相關資料，并簡述其工作原理。3畫出 TP02波形，簡述時序信號在時分復用中所起的作用。實驗7 呼叫處理與線路信號的傳輸過程

51、實驗一、實驗目的 1熟悉一次正常呼叫的傳送信號流程；2了解信號在交換過程中的傳輸特性。二、信號工作流程 圖7-1為一次正常呼叫傳送信號流程圖，圖7-2是一次正常呼叫狀態(tài)分析圖。用戶線用戶線主叫用戶被叫用戶呼叫信號撥號音信號號碼信號回鈴音信號話音信號忙音信號掛機信號振鈴信號應答信號掛機（先掛方）（用戶線信號）摘機掛機摘機圖7-1 一次正常呼叫傳送信號的流程圖輸入輸入收號振 鈴通 話輸入狀態(tài)輸入信息輸入信息輸入信息收第一位號中途掛機超時被叫摘機主叫掛機超時主叫先掛被叫先掛停撥號音掛機處理送忙音應答接續(xù)掛機處理送忙音主叫先掛處理被叫先掛處理轉收號狀態(tài)轉空閑狀態(tài)轉聽忙音狀態(tài)轉通話狀態(tài)轉空閑狀態(tài)轉聽忙音

52、狀態(tài)主叫空閑狀態(tài)鎖定狀態(tài)圖7-2 一次正常呼叫狀態(tài)分析圖三、實驗內容1以電話A與電話B呼叫為例，根據一次正常呼叫的傳送信號流程，測量線路有關測量點波形。2了解在交換過程中各種信號流程。四、實驗步驟1在關電情況下，插上“電話B接口模塊”，交換網絡接口上插上“空分MT8816”交換模塊，保管好其它模塊；2打開實驗箱右側電源開關，電源指示燈亮，系統(tǒng)開始工作；3通過薄膜開關將交換工作方式設置在“空分MT8816”進行實驗；4電話A、電話B分別接上電話單機；5電話A摘機，此時主叫摘機信號（TP306）通知記發(fā)器和信令處理器單元做好呼叫通話的一切準備，用戶接口電路給電話A送上-24V直流電平（TP301、TP302），同時，記發(fā)器和信令處理器單元給電話A送上撥號音信號（TP303等）；6電話A撥號（如：49），號碼信號（1VT）傳送到DTMF接收器進行譯碼，同時在撥第一個號碼時就通知記發(fā)器和信令處理器單元停止送撥號音信令信號；7電話A撥號完畢并且被叫用戶空閑，記發(fā)器和信令處理器單元給電話A送回鈴音信號（TP303等），同時給被呼叫方送振鈴信號。8被叫方電話B摘機，應答摘機信號通知記發(fā)器和信令處理器單元。