江理交換技術(shù)實驗指導(dǎo)書

1、江西理工大學(xué) 現(xiàn)代交換技術(shù) 課程實驗指導(dǎo)書主審人： 主撰人：李民生前 言本實驗指導(dǎo)書根據(jù)教育部高等院校重點建設(shè)專業(yè)主干專業(yè)課程現(xiàn)代交換技術(shù)實驗教學(xué)大綱中的基礎(chǔ)模塊的要求編寫。適用于高等院校通信工程專業(yè)實驗指導(dǎo)教學(xué)。本指導(dǎo)書共六個實驗，內(nèi)容主要包括數(shù)字程控交換系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置實驗、用戶接口電路與雙音多頻DTMF接收與分析實驗、空分交換網(wǎng)絡(luò)原理系統(tǒng)實驗、數(shù)字程控交換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)與交換網(wǎng)絡(luò)實驗等。為了通過該實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生進一步消化、吸收課堂教學(xué)的理論知識，加深對數(shù)字程控交換系統(tǒng)的理解，盡快掌握數(shù)字程控交換技術(shù)與交換設(shè)備的構(gòu)成，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的思維能力及實踐技能，本指導(dǎo)書列出了

2、詳細的實驗步驟目 錄第一部分 緒論1第二部分 基本實驗指導(dǎo)3實驗一 數(shù)字程控交換系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置3實驗二 用戶接口電路與雙音多頻DTMF接收與分析9實驗三 空分交換網(wǎng)絡(luò)原理系統(tǒng)實驗16實驗四 數(shù)字程控交換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)與交換網(wǎng)絡(luò)22實驗五 時分復(fù)用與時分交換原理實驗（選做）24實驗六 時分交換綜合實驗（選做）29參考文獻33第一部分 緒論本實驗指導(dǎo)書是根據(jù)現(xiàn)代交換技術(shù)課程實驗教學(xué)大綱編寫，適用于通信工程專業(yè)。一、 本課程實驗的作用與任務(wù)本課程實驗作用：通過該實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生進一步消化、吸收課堂教學(xué)的理論知識，加深對數(shù)字程控交換系統(tǒng)的理解，盡快掌握數(shù)字程控交換技術(shù)與交換設(shè)備的構(gòu)成，培養(yǎng)學(xué)

3、生分析問題、解決問題的思維能力及實踐技能。本課程實驗的任務(wù)：1、 要求學(xué)生掌握操作、使用實驗箱。2、 學(xué)會使用現(xiàn)代化儀器測評交換機工作情況。二、 本課程實驗的基礎(chǔ)知識本課程實驗的基礎(chǔ)知識包括：數(shù)字電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、通信原理、現(xiàn)代交換技術(shù)等通信專業(yè)基礎(chǔ)知識。 三、 本課程實驗教學(xué)項目及要求序號實驗項目名稱學(xué)時實驗類別實驗要求實驗類型每組人數(shù)主要設(shè)備名稱目的和要求1數(shù)字程控交換系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置2專業(yè)必修驗證2程控交換實驗箱、示波器等對數(shù)字程控交換系統(tǒng)的基本組成和工作過程有一個總體而直觀的認識，了解系統(tǒng)數(shù)據(jù)對數(shù)字程控交換系統(tǒng)的作用和影響2用戶接口電路與雙音多頻DTMF接收與分析2專業(yè)必修

4、驗證2程控交換實驗箱、示波器等了解模擬用戶接口電路BORSHCT功能的原理、特性、實現(xiàn)、作用；了解DTMF收號的原理、過程和作用3空分交換網(wǎng)絡(luò)原理系統(tǒng)實驗2專業(yè)必修驗證2程控交換實驗箱、示波器等了解空分交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程4數(shù)字程控交換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)與交換網(wǎng)絡(luò)2專業(yè)必修綜合2程控交換實驗箱、示波器等了解數(shù)字程控交換系統(tǒng)的核心部分-交換網(wǎng)絡(luò)的工作原理和工作過程5時分復(fù)用與時分交換原理實驗（選做）2專業(yè)必修驗證2程控交換實驗箱、示波器等了解時分復(fù)用原理和時分交換原理6時分交換綜合實驗（選做）2專業(yè)必修綜合2程控交換實驗箱、示波器等熟悉時分交換原理33第二部分 基本實驗指導(dǎo)實驗一 數(shù)字程控交換系統(tǒng)的

5、組成及系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置一、 實驗?zāi)康?、 熟悉該程控交換原理實驗系統(tǒng)的電路組成與主要部件的作用。2、 體會程控交換原理實驗系統(tǒng)進行電話通信時的工作過程。二、 實驗原理1、 電路組成 圖1-1 實驗系統(tǒng)的原理框圖圖1-2實驗系統(tǒng)方框圖（1）用戶模塊電路：主要完成BORSCHT七種功能，它由下列電路組成：a) 用戶線接口電路b) 二四線變換器c) PCM編譯碼電路（2）交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：主要完成空分交換與時分交換兩大功能，它由下列電路組成：a) 空分交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)b) 時分交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（3）多種信號音電路：主要完成各種信號音的產(chǎn)生與發(fā)送，它由下列電路組成：a) 450Hz撥號音電路b) 忙音發(fā)生電路c) 回

6、鈴音發(fā)生電路d) 25Hz振鈴信號電路（4）CPU中央集中控制處理器電路：主要完成對系統(tǒng)電路的各種控制，信號檢測，號碼識別，鍵盤輸入信息，輸出顯示信息等各種功能：a) 鍵盤輸入電路：主要把實驗過程中的一些功能通過鍵盤設(shè)置到系統(tǒng)中。b) 顯示電路：顯示主叫方與被叫方的電話號碼，同時顯示通話時間。c) 輸入輸出擴展電路：顯示電路與鍵盤輸入電路主要通過該電路進行工作，主要芯片是D8155A，SN74LS240，MC1413。d) 雙音多頻DTMF接收檢測電路：把MT8870DC輸出的DTMF四位二進制信號，接收存貯后再送給CPU中央集中控制處理系統(tǒng)。（5）用戶狀態(tài)檢測電路：主要識別主、被叫用戶的摘掛

7、機狀態(tài)，送給CPU進行處理。（6）自動交換網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動電路：主要實現(xiàn)電話交換通信時，CPU發(fā)出命令信息，由此電路實現(xiàn)驅(qū)動自動交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其核心集成電路為SN74LS374，D8255A，GD74LS373等芯片。（7）信號音控制電路：它完全按照CPU發(fā)出的指令進行操作，使各種信號音按照系統(tǒng)程序進行工作。（8）振鈴控制電路：它也是按照CPU發(fā)出的指令進行工作。 （9）系統(tǒng)工作電源：主要完成系統(tǒng)所需要的各種電源，本實驗系統(tǒng)中有+5V，-5V，+12V，-12V，-48V等5組電源，由下列電路組成：a) 內(nèi)置工作電源：-48V ，-12V ，+5V，+12V b) 1.5.2穩(wěn)壓電源： -8V，-5V

8、2、 鍵盤功能圖1-3 鍵盤功能框圖對圖1-3所示的鍵盤功能作如下介紹：（1）時間該鍵可設(shè)置系統(tǒng)的延時時間。如久不拔號、久不應(yīng)答、位間不拔號的延時，缺省值為10秒，可選擇的時間值有10秒、30秒、1分鐘。按一次該鍵則顯示下一個時間值，三個值循環(huán)顯示，當按下“確認”鍵時，就選定當前顯示值供系統(tǒng)使用，按“復(fù)位”鍵則清除該次時間的設(shè)定。（2）電話會議該鍵為召開電話會議的按鍵。電話會議設(shè)置用戶1為主叫方，其他三路為被叫方，只能由主叫方主持召開會議，向其他三路發(fā)出呼叫。電路完全接通或者接通兩路后，主叫方能和任一被叫方互相通話。除“復(fù)位”鍵外，其他鍵均失去功能。會議結(jié)束后，可按“復(fù)位”鍵重啟系統(tǒng)。（3）中

9、繼該鍵為局內(nèi)交換切向中繼交換的功能按鍵，按下此鍵，再按“確認”鍵進行確認，則工作模式由局內(nèi)交換切換為中繼交換，顯示器循環(huán)顯示“d”，此時方可通過中繼撥打“長途”電話。按“復(fù)位”鍵重啟系統(tǒng)，進入正常局內(nèi)交換模式。（4）確認該鍵完成對其他功能鍵的確認，防止誤按鍵，在鍵盤中除“復(fù)位”鍵外，其他功能鍵都必須加“確認”鍵才能完成所定義的功能。（5）復(fù)位該鍵為重啟系統(tǒng)按鍵。在任何時候或者系統(tǒng)出現(xiàn)不正常狀態(tài)時都可按下此鍵重啟系統(tǒng)（有用戶通話時，會中斷通話），所有設(shè)置均為默認值。3、 顯示功能主叫號碼顯示 計時顯示 被叫號碼顯示圖1-4 顯示電路圖1-4是顯示電路工作示意說明圖。4、 工作過程以上是CPU中央

10、集中控制處理系統(tǒng)的主要工作過程，要全面具體實現(xiàn)上述工作過程，則要有軟件支持，該軟件程序流程圖見圖1-5。圖1-5 程序工作流程示意圖三、 主要儀器及耗材1、 程控交換試驗箱 一臺2、 萬用表 一臺3、 電話單機 四臺四、 實驗內(nèi)容和步驟（一）實驗內(nèi)容：1、 測量實驗系統(tǒng)電路板中各測量點電壓值，并記錄。2、 從總體上初步熟悉兩部電話單機用空分交換方式進行通話。3、 初步建立程控交換原理系統(tǒng)及電話通信的概念。4、 觀察并記錄一個正常呼叫的全過程。5、 觀察并記錄一個不正常呼叫的狀態(tài)。圖1-6 呼叫識別電路框圖（二）實驗步驟：1、 接上交流電源線。2、 將K11K14、K21K24、K31K34、K

11、41K44接2、3腳；K70K75接2、3腳；K60K63接2、3腳。3、 先打開“交流開關(guān)”，指示發(fā)光二極管亮后，再分別按下直流輸出開關(guān)J8、J9。此時實驗箱上的五組電源已供電，各自發(fā)光二極管亮。4、 按“復(fù)位”鍵進行一次上電復(fù)位，此時，CPU已對系統(tǒng)進行初始化處理，數(shù)碼管循環(huán)顯示“P” ，即可進行實驗。5、 將萬用表拔至直流電壓檔，然后測量電源模塊-48、-12、-5、+5、+12的電壓是否正常：-48為-48V，-12為-12V，-5為-5V，+5為+5V，+12為+12V。(-48V允許誤差±10%，其它為±5%)6、 將四個用戶接上電話單機。7、 正常呼叫全過程的

12、觀察與記錄。（現(xiàn)以用戶1為主叫，用戶4為被叫進行實驗）（1）主叫摘機，聽到撥號音，數(shù)碼管顯示主叫電話號碼“68”。（2）主叫撥首位被叫號碼“8”，主叫撥號音停，主叫繼續(xù)撥完被叫號碼“9”。（3）被叫振鈴，主叫聽到回鈴音。（4）被叫摘機，被叫振鈴?fù)＃鹘谢剽徱敉?，雙方通話。數(shù)碼管顯示主叫號碼和被叫號碼，并開始通話計時。（5）掛機，任意一方先掛機（如主叫先掛機），另一方（被叫）聽到忙音，計時暫停，雙方都掛機后，數(shù)碼管循環(huán)顯示“P”。8、 不正常呼叫的自動處理（1）主叫摘機后在規(guī)定的系統(tǒng)時間內(nèi)不撥號，主叫聽到忙音。(系統(tǒng)時間可以設(shè)置，在系統(tǒng)復(fù)位后按“時間”可循環(huán)顯示“0.10”，“0.30”，“1.

13、00”，分別表示10秒，30秒，1分鐘，選定一個時間按“確認”即系統(tǒng)時間被設(shè)置，復(fù)位時，系統(tǒng)時間默認為10秒。)（2）撥完第一位號碼后在規(guī)定的系統(tǒng)時間內(nèi)沒有撥第二位號碼時，主叫聽到忙音。（3）號碼撥錯時（如主叫撥“56”），主叫聽到忙音。（4）被叫振鈴后在規(guī)定的系統(tǒng)時間內(nèi)不摘機，被叫振鈴音停，主叫聽到忙音。五、 實驗注意事項對實驗系統(tǒng)加電一定要嚴格遵循先打開系統(tǒng)工作電源的“交流開關(guān)”，然后再打開直流電源輸出開關(guān)J8，J9。實驗結(jié)束后，先分別關(guān)直流電源輸出開關(guān)J8，J9。最后再關(guān)“交流開關(guān)”，以避免實驗電路的器件損壞。六、 思考題1、 畫出實驗系統(tǒng)電路的方框圖，并作簡要敘述。2、 對正常呼叫全過

14、程進行記錄分析。實驗二 用戶接口電路與雙音多頻DTMF接收與分析一、 實驗?zāi)康?、 了解電話號碼雙音多頻信號在程控交換系統(tǒng)中的發(fā)送和接收方法。2、 熟悉該電路的組成及工作過程。二、 實驗原理1、 雙音多頻撥號簡單介紹在電話單機中，有兩種撥號方式，即脈沖撥號和雙音多頻撥號。雙音多頻撥號方式中的雙音多頻是指用兩個特定的單音頻信號的組合來代表數(shù)字或功能，兩個單音頻的頻率不同，所代表的數(shù)字和功能也不同，在雙音多頻電話機中有16個按鍵，其中有10個數(shù)字鍵09，6個功能鍵*、#、A、B、C、D，按照組合的原理，它必須有8種不同的單音頻信號，由于采用的頻率有8種，故又稱之為多頻，又因以8種頻率中任意抽出2種

15、進行組合，又稱其為8中取2的編碼方式。根據(jù)CCITT的建議，國際上采用697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz，把這8種頻率分成兩個群，即高頻群和低頻群，從高頻群和低頻群中任意各抽出一種頻率進行組合，共有16種不同組合，代表16種不同數(shù)字或功能，見表2-1。表2-1 高頻群與低頻群的組合高頻數(shù)字低頻1209133614471633697123A770456B852789C941*0#D表中*、# 鍵作特殊功能用（如閉音、重發(fā)）等，A、B、C、D留作它用。例如撥數(shù)字號碼“8”，則發(fā)雙音多頻信號頻率為=1336Hz、=852Hz。雙音多

16、頻，簡寫DTMF（DTMF=Dual Tone Multi-frequency），DTMF發(fā)送器的原理與構(gòu)成如圖2-1所示，它主要包括：a) 晶體振蕩器外接晶體（通常采用3.579545MHz）與片內(nèi)電路構(gòu)成振蕩器，經(jīng)分頻產(chǎn)生參考信號。b) 鍵控可變時鐘產(chǎn)生電路它是一種可控分頻比的分頻器，通常由n級移位寄存器與鍵控反饋邏輯單元組成。c) 正弦波產(chǎn)生電路它由正弦波編碼器與D/A變換器構(gòu)成，通常，可變速時鐘信號先經(jīng)5位移位寄存器，產(chǎn)生一組5位移位代碼，再由可編程邏輯陣列（PLA）將其轉(zhuǎn)換成二進制代碼，加到D/A變換器形成臺階型正弦波。顯然臺階的寬度等于時鐘頻率的倒數(shù)，這樣形成的正弦波信號頻率必然對

17、應(yīng)時鐘的速率和按鍵的號碼。d) 混合電路將鍵盤所對應(yīng)產(chǎn)生的行、列正弦波信號（即低、高群、）相加、混合成雙音信號輸出。e) 附加功能單元，如有時含有單音抑制，輸出控制（禁止）、雙鍵同按無輸出等控制電路。圖2-1 一個典型的DTMF發(fā)送電路原理框圖DTMF發(fā)送器按輸入控制方式可分為鍵盤行列控制和BCD接口控制兩種。它們的控制部分真值表分別示于表2-2、表2-3。表2-2 鍵盤控制接口功能真值表輸入行列R1R2R3R4C1C2C3C4發(fā)送fL（Hz）697770852941頻率fH（Hz）1209133614771633表2-3 BCD碼控制接口功能真值表BCD 碼 輸 入發(fā) 送 頻 率D1D2D3

18、D4fL（Hz）fH（Hz）000094113360001697120900106971336001169714770100770120901017701336011077014770111852120910008521336100185214772、 雙音多頻接收電路DTMF接收器包括DTMF分組濾波器和DTMF譯碼器，其基本原理如圖2-2所示。DTMF接收器先經(jīng)高、低頻組帶通濾器進行/區(qū)分，然后過零檢測、比較，得到相應(yīng)于DTMF的兩路、信號輸出。該兩路信號經(jīng)譯碼、鎖存、緩沖，恢復(fù)成對應(yīng)于16種DTMF信號音的4比特二進制碼（D1D4）。 圖2-2 典型DTMF接收器原理框圖圖2-3 MT8

19、870芯片及管腳排列圖在本實驗系統(tǒng)電路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。圖2-3是該芯片的管腳排列圖。（1）該電路的基本特性a) 提供DTMF信號分離濾波和譯碼功能，輸出相應(yīng)16種DTMF頻率組合的4位并行二進制碼。b) 可外接3.579545MHz晶體，與內(nèi)含振蕩器產(chǎn)生基準頻率信號。c) 具有抑制撥號音和模擬信號輸入增益可調(diào)的能力。d) 二進制碼為三態(tài)輸出。e) 提供基準電壓（）輸出。f) 電源：+5Vg) 功耗：15mwh) 工藝：CMOSi) 封裝：18引線雙列直插（2）管腳簡要說明 1、2腳IN+、IN-：運放同、反相輸入端，模擬信號或DTMF信號從此端輸入。 3腳FB ：運

20、放輸出端，外接反饋電阻可調(diào)節(jié)輸入放大器的增益。 4腳VREF：基準電壓輸出。 5、6腳IC：內(nèi)部連接端，應(yīng)接地。 7、8腳OSC1、OSC0 ：振蕩器輸入、輸出端，兩端外接3.579545MHz晶體。 9腳VCC：接正電源，通常接+5V。 10腳EN：數(shù)據(jù)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D01D04輸出。 11、14腳D01D04：數(shù)據(jù)輸出，它是相應(yīng)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)緩沖輸出。 15腳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CI

21、D返至低電平。 16腳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)楦唠娖?，若無輸入信號或連續(xù)失真，則EC0返回低電平。 17腳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(yīng)碼字于輸出，若輸入電壓低于VTSt，則電路不接收新的單音對。 18腳VSS ：接負電源，通常接地。3、 電路的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、鎖存與緩沖輸出及振蕩，監(jiān)測等，具體說就是DTMF信號從芯片的輸入端輸入，經(jīng)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

22、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。（通常此兩端相短接）積分波形，如圖2-5所示，若經(jīng)tGTP延時后，CI，GT。電壓高于門限值VTst時，產(chǎn)生內(nèi)部標志，這樣，該電路在出現(xiàn)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(xiàn)時，則該碼字送到三態(tài)輸出端D01D04，另外CI信號經(jīng)形成和延時，從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

23、回到低電平。圖2-4是雙音多頻信號檢測電路原理圖，圖2-5是MT8870的工作波形時序圖。圖2-4 雙音多頻信號檢測電路原理圖圖2-5 MT8870的時序圖其中，雙音多頻信號測試點為TPDTMF，數(shù)據(jù)輸出允許端EN的測量點為TPSDT，它經(jīng)反相器反向后得到。數(shù)據(jù)輸出則可以通過發(fā)光二極管D103D100顯示出來，它代表的數(shù)是8421碼。三、 主要儀器及耗材1、 程控交換試驗箱 一臺2、 示波器 一臺3、 電話單機 兩臺四、 實驗內(nèi)容和步驟（一）實驗內(nèi)容：1、 用示波器觀察發(fā)送DTMF信號的波形。2、 用示波器觀察DTMF信號接收的波形。（二）實驗步驟：1、 接上交流電源線。2、 將K11K14、

24、K21K24、K31K34、K41K44接2、3腳；K71K75接2、3腳；K61K63接2、3腳，K70、K60接1、2腳。3、 先打開“交流開關(guān)”，指示發(fā)光二極管亮后，再分別按下直流輸出開關(guān)J8、J9，此時實驗箱上的五組電源已供電，各自發(fā)光二極管亮。4、 按“復(fù)位”鍵進行一次上電復(fù)位，此時，CPU已對系統(tǒng)進行初始化處理，顯示電路循環(huán)顯示“P”，即可進行實驗。5、 用戶1、用戶3接上電話單機。6、 用戶1摘機，開始撥打號碼，即按電話單機上的任意鍵，用示波器的直流檔對以下測量點進行觀察并記錄波形：a) TPDTMF：當有鍵按下時有雙音多頻信號，無鍵按下時無信號。b) TPSDT：當無鍵按下時該

25、點為高電平，有鍵按下時該點是低電平（脈沖）。c) TP11：當有鍵按下時有雙音多頻信號，無鍵按下時無信號。7、 按不同的鍵時，其雙音多頻信號的波形不一樣，要仔細觀察。8、 在按鍵過程中觀察發(fā)光二極管D103D100與所按鍵值的關(guān)系：(顯示二極管是在該按鍵抬起的瞬間發(fā)生改變的)D103D100對應(yīng)的是8421碼，如按下的鍵值為5時，對應(yīng)的碼字為0101，發(fā)光二極管D102，D100發(fā)光。在按鍵的過程中觀察所按鍵值與發(fā)光二極管是否滿足上述對應(yīng)關(guān)系。五、 實驗注意事項1、 使程控交換實驗箱加電處于正常工作狀態(tài)，并嚴格遵循操作規(guī)程。2、 在測量觀察上述各測量點波形時，兩位同學(xué)一定要配合好，即一位同學(xué)按

26、照正常撥打電話的順序進行操作，另一位同學(xué)要找到相應(yīng)的測量點和有關(guān)電路單元，仔細體會實驗過程中的各種實驗現(xiàn)象。3、 在測量TP1A時，示波器接頭的另一接地線接到TP1B上。六、 思考題1、 畫出DTMF接收電路的電原理圖，并能簡要分析工作過程。2、 畫出在接收DTMF過程中各有關(guān)測量點在有、無信號狀態(tài)的波形，并能作簡要的分析與說明。實驗三 空分交換網(wǎng)絡(luò)原理系統(tǒng)實驗一、 實驗?zāi)康?、 掌握程控交換的基本原理與實現(xiàn)方法。2、 通過對MT8816芯片的實驗，熟悉空分交換網(wǎng)絡(luò)的工作過程。二、 實驗原理1、 原理說明其實，我們在實驗一中已經(jīng)對實驗系統(tǒng)中的交換網(wǎng)絡(luò)有了一些了解，下面我們則比較詳細分析它的工作

27、過程。它是由兩大部分組成，即話路部分和控制部分，話路部分包括交換網(wǎng)絡(luò)，用戶電路出中繼電路，入中繼電路，收號器，音信號發(fā)生器以及信號設(shè)備等；控制部分則是一臺電子計算機，它包括中央處理器，存儲器和輸入、輸出設(shè)備。在我們本實驗系統(tǒng)中，交換網(wǎng)絡(luò)的方框圖見圖3-1所示。圖3-1 空分交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方框圖2、 電子接線器簡介早先的程控空分交換機的網(wǎng)絡(luò)，采用的接線器是機械的，也就是說它由機械接點組成的。然后由這些機械接線器組成交換網(wǎng)絡(luò)。這些機械接線器包括小型縱橫接線器、螺簧接線器、?；山泳€器、笛簧接線器等等，五花八門，品種繁多。由于目前已不采用，所以不在這里介紹。當前的空分交換機采用的是電子接線器。這是從MO

28、S型超大規(guī)模接線器。目前，生產(chǎn)電子接線器的電子化成為可能。電子接線器就是MOS型的空分接線器。目前，生產(chǎn)電子接線器的廠家很多，型號也各有不同，如Mitel公司的MT8804，MT8812，MT8816等，MOTOROLA公司的142100，145100等，SGS公司的M089，M099，M093等。這些電子接線器在我國生產(chǎn)和引進的空分用戶交換機中均能見到。下面將重點分析MT8816芯片的工作過程。（1）MT8816基本特性由圖3-2可見，該芯片是8×16模擬開關(guān)陣列，它內(nèi)含7128線地址譯碼器，控制鎖存器和8×16交叉點開關(guān)陣列，其電路的基本特性為：圖3-2 MT8816功

29、能方框圖 提供8×16模擬開關(guān)陣列功能 導(dǎo)通電阻（VDD=12V） 45 導(dǎo)通電阻偏差（VDD=12V） 5 模擬信號最大幅度 12VPP 開關(guān)帶寬 45MHz 非線性失真 0.01% 電源 4.513.2V 工藝 CMOS 封裝 雙列直插式（2）MT8816管腳說明下面將對該管腳功能作一簡要說明：圖3-3 MT8816管腳排列圖 35、37、39、1、21、19、17、15腳COL0COL7：列輸入輸出，開關(guān)陣列8路列輸入或輸出。 3328、813、27、26、6、7腳ROW0ROW15：行輸入輸出，開關(guān)陣列16路行輸入或輸出。 24、25、2腳ACOL0ACOL2：列地址碼輸入，

30、對開關(guān)陣列進行列尋址。 5、22、23、4腳AROW0AROW3：行地址碼輸入，對開關(guān)陣行進行行尋址。 18腳ST：選通脈沖輸入，高電平有效，使地址碼與數(shù)據(jù)得以控制相應(yīng)開關(guān)的通、斷。在ST上升沿前，地址必須進入穩(wěn)定狀態(tài)，在ST下降沿處，數(shù)據(jù)也應(yīng)該是穩(wěn)定的。 38腳DI：通斷控制輸入，若DI為高電平，將所選擇的開關(guān)導(dǎo)通；若DI為低電平，將所選擇的開關(guān)斷開。 3腳RESET：復(fù)位信號輸入，若為高電平，不管CS處于什么電平，均將全部開關(guān)置于截止狀態(tài)。 36腳CS：片選信號輸入，高電平有效。 40腳VCC：正電源，電壓范圍為4.513.2V。 20腳VEE：負電源。 16腳VSS：數(shù)字地。 14、34

31、腳IC：空。（3）MT8816工作原理下面我們將對MT8816型電子接線器作一介紹，使大家了解電子接線器的結(jié)構(gòu)原理。其它型號的電子接線器也大同小異，這里不再贅述。MT8816是CMOS大規(guī)模集成電路芯片。這是一片8×16模擬交換矩陣，如圖3-4所示圖3-4 MT8816交換矩陣示意圖圖中有8條COL線（COL0-COL7）和16條ROW線（ROW0ROW15），形成一個模擬交換矩陣。它們可以通過任意一個交叉點接通。芯片有保持功能，因此可以保持任一交叉點處于接通狀態(tài)，直至有斷開控制信號或復(fù)位信號為止。CPU可以通過地址線ACOL2ACOL0和數(shù)據(jù)線AROW3AROW0控制和選擇需要接通

32、的交叉點號。ACOL2ACOL0管COL7 COL0中的一條線。ACOL7ACOL0編成二進制碼，經(jīng)過譯碼以后就可以接通交叉點相應(yīng)的COLi；數(shù)據(jù)線AROW3AROW0管ROW15ROW0中的一條。AROW3AROW0也是編碼的，經(jīng)過譯碼以后就可以接通交叉點相應(yīng)的ROWi；控制相應(yīng)ROWi的以接通有關(guān)的交叉點。例如要接通COL1和ROW8之間的交叉點。這時一方面向ACOL2ACOL0送“001”，另一方面向AROW3 AROW0送 “1000”。并使DI為高電平，當送出地址啟動門ST時，就可以將相應(yīng)交叉點接通了，圖中還有一個端子叫“RESET”復(fù)位端。當RESET為“1”時，全部交叉點就斷開了

33、。電子接線器速度快，驅(qū)動要求低，并能自己保持。因此使用起來十分方便。 其它型號的芯片的基本原理也大致相同。區(qū)別只是容量不一樣。電子接線器的優(yōu)點是體積小，價格便宜，它的缺點是導(dǎo)通電阻較機械接點大（一般幾十歐姆到一百歐姆），并且串音衰耗也較機電的接線器小，因此電子接線器組成的交換網(wǎng)絡(luò)和由機械接點組成的交換網(wǎng)絡(luò)也有所區(qū)別。三、 主要儀器及耗材1、 程控交換試驗箱 一臺2、 萬用表 一臺3、 電話單機 二四臺四、 實驗內(nèi)容和步驟（一）實驗內(nèi)容：利用空分自動交換網(wǎng)絡(luò)進行兩部電話單機通話，對工作過程作記錄。（二）實驗步驟：1、 接上交流電源線。2、 將K11K14、K21K24、K31K34、K41K44

34、接2、3腳；K70K75接2、3腳；K60K63接2、3腳。3、 先打開“交流開關(guān)”，指示發(fā)光二極管亮后，再分別按下直流輸出開關(guān)J8、J9，此時實驗箱上的五組電源已供電，各自發(fā)光二極管亮。4、 按“復(fù)位”鍵進行一次上電復(fù)位，此時，CPU已對系統(tǒng)進行初始化處理，顯示電路循環(huán)顯示“P”，即可進行實驗。5、 將四個用戶接上電話單機。6、 首先用戶1呼叫用戶3，并進行通話，然后用戶2呼叫用戶4通話。7、 用雙蹤示波器觀察a) 用戶1說話時（或按電話上的任意鍵），TP11（用戶1的去話）、TP32（用戶3的來話）有語音波形（或雙音多頻信號），且波形一致，只是TP11的幅值比TP32的幅值大；不說話時無波

35、形。b) 用戶3說話時（或按電話上的任意鍵），TP31（用戶3的去話）、TP12（用戶1的來話）有語音波形（或雙音多頻信號），且波形一致，只是TP31的幅值比TP12的幅值大；不說話時無波形。c) 用戶2說話時（或按電話上的任意鍵），TP21（用戶2的去話）、TP42（用戶4的來話）有語音波形（或雙音多頻信號），且波形一致，只是TP21的幅值比TP42的幅值大；不說話時無波形。d) 用戶4說話時（或按電話上的任意鍵），TP41（用戶4的去話）、TP22（用戶2的來話）有語音波形（或雙音多頻信號），且波形一致，只是TP41的幅值比TP22的幅值大；不說話時無波形。五、 注意事項1、 使程控交換實

36、驗箱加電處于正常工作狀態(tài)，并嚴格遵循操作規(guī)程。2、 在測量觀察上述各測量點波形時，兩位同學(xué)一定要配合好，即一位同學(xué)按照正常撥打電話的順序進行操作，另一位同學(xué)要找到相應(yīng)的測量點和有關(guān)電路單元，仔細體會實驗過程中的各種實驗現(xiàn)象。六、 思考題畫出本實驗系統(tǒng)自動交換網(wǎng)絡(luò)的電路框圖，并分析工作過程。實驗四 數(shù)字程控交換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)與交換網(wǎng)絡(luò)一、 實驗?zāi)康牧私饽M中繼的接續(xù)過程。二、 實驗原理圖4-1 外線通信接口框圖由前面的各單元實驗可知，在一個實驗箱內(nèi)可完成四部電話相互通話和在兩臺實驗箱之間完成模擬中繼通話。這里將實驗箱通過電纜線與電信的交換機連接，則可以完成實驗箱與電信網(wǎng)中任何電話進行通信，圖4-

37、1是它們的接口框圖。在本實驗系統(tǒng)中，當有外線呼入時，指示燈就會閃爍，首先是對用戶1進行檢測，當用戶1不忙時，用戶1就會振鈴，其它用戶不受影響；當用戶1忙時，系統(tǒng)就會判斷用戶2是否忙，不忙就振鈴，當用戶2忙時就轉(zhuǎn)向用戶3，依此類推。當用戶都忙時，振鈴超時就會給主叫送忙音。當有用戶與外線通話時，其它用戶也想撥打外線，系統(tǒng)就會送忙音，以示線路繁忙。實驗箱撥打外線的撥號方式：00 + 被叫號碼，其中“00”表示撥打外線，具體操作見實驗步驟。三、 主要儀器及耗材1、 程控交換試驗箱 一臺2、 電話單機 二四臺四、 實驗內(nèi)容和步驟 （一）實驗內(nèi)容：利用實驗箱的外線接口與電信網(wǎng)中的電話進行通信。（二）實驗步

38、驟：1、 將實驗箱接上交流電源線。2、 將實驗箱的K11K14、K21K24、K31K34、K41K44接1、2腳；K70K75接1、2腳；K60K63接2、3腳，K81、K82、K83、K84接2、3腳。將K90擲“單片機”端。3、 將電信局的用戶電纜線接入實驗箱的外線接口中。4、 實驗箱通上電，即先打開“交流開關(guān)”，指示發(fā)光二極管亮后，再分別按下直流輸出開關(guān)J8、J9，此時實驗箱上的四組電源已供電，各自發(fā)光二極管亮。5、 按實驗箱的S0復(fù)位鍵進行一次上電復(fù)位，此時，CPU已對系統(tǒng)進行初始化處理，即可進行實驗。6、 實驗箱中的用戶撥打電信網(wǎng)中的電話：a) 主叫用戶（用戶1、用戶2、用戶3或用

39、戶4）摘機后，聽到撥號音，撥打出外線號碼“00”，系統(tǒng)打電信通道，主叫用戶聽到電信局送來的撥號音。b) 主叫用戶可撥打任何電信網(wǎng)中的被叫電話號碼，電信局送來回鈴音。c) 當被叫摘機時，電信網(wǎng)接通話路，通信建立。d) 任何一方掛機，系統(tǒng)切斷話路，在另一方聽到忙音，表示對方已經(jīng)掛機。e) 本機聽到忙音后掛機，通話結(jié)束。7、 電信網(wǎng)電話撥打?qū)嶒炏涞挠脩簦ㄓ脩綦娫捥柎a為所用電信局線路的電話號碼）a) 電信網(wǎng)上的電話摘機，聽到撥號音，撥打與實驗箱連接的線路電話號碼。b) 外線來電的指示燈D208閃爍，當用戶1閑時，用戶1就振鈴；當用戶1忙時則轉(zhuǎn)向用戶2，并對用戶2進行類似用戶1的檢測，依此類推。c) 當

40、振鈴用戶摘機，電信網(wǎng)和實驗箱的話路同時接通，通信建立。d) 任何一方掛機，系統(tǒng)切斷話路，在另一方聽到忙音，表示對方已經(jīng)掛機。e) 本機聽到忙音后掛機，通話結(jié)束。五、 實驗注意事項當實驗過程中出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時，請按一下S0復(fù)位鍵，以使系統(tǒng)重新啟動。六、 思考題畫出本次實驗電路方框圖，并能說出其工作過程。實驗五 時分復(fù)用與時分交換原理實驗（選做）一、 實驗?zāi)康?、 掌握時分復(fù)用原理。2、 熟悉數(shù)字程控交換網(wǎng)絡(luò)的組成、原理與實現(xiàn)方法。二、 實驗原理1、 時分交換原理時分復(fù)用是建立在抽樣定理基礎(chǔ)上的，因為抽樣定理使連續(xù)的模擬信號有可能被在時間上離散出現(xiàn)的抽樣脈沖值所代替。這樣，當抽樣脈沖占據(jù)較短時間時

41、，在抽樣脈沖之間就留出了時間空隙。利用這種空隙便可以傳輸其它信號的抽樣值，因此，就可以沿一條信道同時傳送若干個基帶信號。時分交換就是利用時分復(fù)用實現(xiàn)多路話音在同一PCM總線上傳輸?shù)?。由前面所講，用戶的語音輸入輸出時隙是由編解碼時鐘信號控制的，當編碼時鐘到來時編碼芯片開始編碼，當解碼時鐘到來時解碼芯片開始解碼，為了實現(xiàn)時分復(fù)用，本實驗箱上提供發(fā)多個編解碼時鐘，從TS0到TS7，它們之間相隔3.9us。本實驗箱四個用戶的編解時隙既可固定又可人工設(shè)置：1）固定方式。將開關(guān)K15，K16，K25，K26，K35，K36，K45，K46接1，2腳。其時隙分配如5-1圖：用戶1的編解碼時隙為TS1，用戶2

42、的編解碼時隙為TS2，用戶3的編解碼時隙為TS3，用戶4的編解碼時隙為TS4，外輸入信號與收號器的編解碼時隙為TS6，撥號音，忙音，回鈴音的編碼時隙分別為TS7，TS8，TS9。圖5-1 時分交換系統(tǒng)時隙分配圖2)人工設(shè)置方式。將開關(guān)K15，K16，K25，K26，K35，,K36，K45，K46接2，3腳。PT1PT4分別為四部電話編碼時隙輸入的接入點，PR1PR4分別為四部電話的解碼時隙輸入的接入點。要使用戶1與用戶2通話，只要將用戶1的編碼時隙與用戶2的解碼時隙設(shè)置成同一時隙，則用戶1說話，用戶2就能聽到，同理，要想用戶2能聽見用戶1說話的聲音，只要將用戶2的編碼時隙與用戶1的解碼時隙設(shè)

43、置成同一時隙即可。時分交換的基本組成是一個話音存儲器和一個控制存儲器。話音存儲器是暫時存儲輸入數(shù)字信號。如果是一條輸入線只需要一個32X8的RAM存儲器。而現(xiàn)在專用的交換芯片（如MT8980）一般有8條2.048Kb/s輸入線和8條輸出線。它們內(nèi)部的話音存儲器的容量是256×8?？刂拼鎯ζ魇怯脕砑拇嬖捯魰r隙的地址。話音存儲器有兩種工作方式，一種是時鐘寫入，控制讀出。另一種是控制寫入，時鐘讀出。呼叫接續(xù)過程一般是主叫摘機，送出撥號音，撥被叫號碼，呼叫被叫用戶，被叫應(yīng)答，保持通話，話終拆線。2、 時分交換芯片MT8980的介紹：MT8980是加拿大MITEL公司的數(shù)字交換矩陣芯片。（1）

44、它的主要特點是：a) MITEL串行總線（ST-BUS）b) 8×32時隙輸入c) 8×32時隙輸出d) 256個用戶的無阻塞交換e) 單電源（+5V）供電f) 30mW的低功耗g) 微處理器的接口h) 三態(tài)串行輸出這個大規(guī)模集成電路是為PCM的語音或者數(shù)據(jù)交換設(shè)計的?？捎迷谟脩艚粨Q機或交換機中。它共聯(lián)接256個64kbps通道。8個串行輸入均由32個64kbps組成，即形成一個2.048Mbps串行總線碼流。另外，MT8980對串行總線的時隙可以進行讀寫，因此可以用這種方式進行串行通信。（2）管腳說明（管腳頂視圖如圖5-2所示）：圖5-2 MT8980的管腳圖（頂視） 1

45、腳 /DTA：數(shù)據(jù)確認信號，當此管腳變低時，表示微處理器送來的信號已被處理。它在使用時需要一個909歐上拉電阻。 29腳STI0STI7：8個2.048Mbps串行輸入的數(shù)據(jù)碼流。 30腳VDD、(10)腳VSS：供電電源。 1318腳A0A5：微處理器控制訪問的地址線。 11腳 /FOI：幀定位信號，在/C4I的下一個下降沿到來的時候，/FOI變成低電平使內(nèi)部計數(shù)器復(fù)位。 12腳 /C4I：4.096MHz時鐘輸入。 19腳DS：DS變高，輸入數(shù)據(jù)（微處理器接口）有效。 20腳R/W：讀寫控制輸入，高電平為讀，低電平為寫。 21腳/CS：片選信號。 2922腳D0D7：數(shù)據(jù)總線。 3831腳

46、STO0STO7：串行總線輸出，對應(yīng)8個2.048Mbps的碼流。 39腳ODE：輸出允許，高電平有效，低電平時，8個串行輸出為高阻。 40腳 CST0：串行總線的輸出。一幀中的每一位對應(yīng)8路輸入串行碼流的256個時隙。此位輸出由軟件控制。（3）MT8980的簡單使用舉例：如前面所述，時分交換器分時鐘寫入、控制讀出和控制寫入、時鐘讀出兩種，而MT8980屬于前者。因此它除了有輸入數(shù)據(jù)存儲，還應(yīng)有實現(xiàn)交換所必須的控制存儲器，為每一時隙的輸出約定其對應(yīng)的輸入時隙的編號。同時如下面要說到的，為了實現(xiàn)另外一些功能，MT8980控制存儲器部分還設(shè)有一個8位寄存器，來決定要訪問的PCM號，及輸出對應(yīng)的三態(tài)

47、。MT8980對應(yīng)的地址線為6位，表示32個時隙需5位，最高位A5為零時（此時A4A0無效），表示訪問控制寄存器。MT8980采用串行總線技術(shù)，能將輸入的任一時隙內(nèi)容送到輸出的時隙上，同時也可任意讀寫時隙中的內(nèi)容。這在處理局間信令時帶來很大的方便。在此僅以交換為例，比如要將第0條PCM上的第31時隙交換到第7條輸出 PCM的第一條時隙上，則要做如下操作：A5A0置為“0XXXXX”，寫控制寄存器（8位）為“10X10111”，其中低3位“111”表示輸出的第7條PCM。再置A5A0為“100001”，對應(yīng)第7條PCM的第1時隙。對應(yīng)的數(shù)據(jù)總線上的一個字節(jié)是“00011111”，高3位

48、為輸入的PCM號（此時為sti0），低5位對應(yīng)的時隙數(shù)（此時為31）。三、 主要儀器及耗材1、 程控交換試驗箱 一臺2、 PC機 一臺3、 電話單機 四臺四、 實驗內(nèi)容和步驟（一）實驗內(nèi)容：1、 用連線的方法，接通任意兩部電話進行通話。2、 用CPU控制時分交換網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)任意兩部電話進行通話。（二）實驗步驟：1、 接上交流電源線。2、 將K11K14、K21K24、K31K34、K41K44接1、2腳；K70K75接1、2腳；K60K63接2、3腳。3、 將K51、K52接2、3腳。即將PCM的輸入總線與PCM的輸出總線短接。4、 將K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46

49、接2、3腳。這樣各用戶的時鐘設(shè)置進入人工設(shè)置狀態(tài)，PT1PT4分別為四部電話編碼時鐘輸入的接入點，PR1PR4分別為四部電話的解碼時鐘輸入的接入點。5、 將TS1與PR1、PT3連接；將TS2與PT1、PR3連接；將TS3與PR2、PT4連接；將TS4與PT2、PR4連接。（以上連線必須完全連接正確）6、 先打開“交流開關(guān)”，指示發(fā)光二極管亮后，再分別按下直流輸出開關(guān)J8、J9，此時實驗箱上的五組電源已供電，各自發(fā)光二極管亮。7、 將四個用戶接上電話單機。8、 拿起電話，這樣用戶1能與用戶3通話，用戶2能與用戶4通話。9、 關(guān)直流電源開關(guān)。10、將第5步中的連線拆除。11、將K51、K52接1

50、、2腳。K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46接1、2腳。12、用并口線將PC機的并口與實驗箱的并口J25（在實驗箱的右上角）連接起來。將K90擲“PC機”端。13、打開直流電源開關(guān)。14、運行程控交換PC 機軟件，選擇“單步執(zhí)行” ，在接收時隙中填入“2”，在發(fā)送時隙中填入“4”，然后“確認”，拿起用戶2、用戶4的電話，用戶4說話用戶2就能聽見。然后，在收時隙中填入“4”，在發(fā)時隙中填入“2”，然后“確認”，用戶2與用戶4就能互相通話了。五、 實驗注意事項在連線時,四部電話的編碼時隙一定不能相同，以免損壞器件。六、 思考題1、 分析上述實驗的原理2、 想一想：要使用戶

51、2、用戶3、用戶4都能聽見用戶1說話。a) 用連線方法該怎樣實現(xiàn)？b) 用交換網(wǎng)絡(luò)該怎樣控制？實驗六 時分交換綜合實驗（選做）一、 實驗?zāi)康?、 熟悉數(shù)字程控交換原理。2、 了解用戶管理和話費管理。二、 實驗原理程控交換由硬件和軟件兩部分組成：軟件部分包括用戶接口電路的掃描處理程序，完成用戶通話的接續(xù)，保持和話終拆線。時序單元，提供用戶電路的編碼，交換網(wǎng)絡(luò)的時鐘和幀首信號。用戶掃描，實際上是監(jiān)測用戶線環(huán)路，即通斷狀態(tài)。并以此來決定用戶話機的摘掛，用戶驅(qū)動，控制用戶線的狀態(tài)，比如通話或者向用戶振鈴。交換網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)話音的無阻塞交換，交換方式有時分和空分兩種。呼叫處理程序：圖6-1 程序的整體框圖如圖6-1所示，這個呼叫處理程序分為兩級，時鐘級和基本級。他的處理容量是4個用戶電話機，在整個處理過程中群處理的方法貫穿始終。軟件中各按鍵的功能說明：（詳情見實驗說明）a) 單步執(zhí)行：單步控制時分交換網(wǎng)絡(luò)，將“”（發(fā)時隙）交換到“”（收時隙）。比如要將第7時隙通過時分交換網(wǎng)絡(luò)交換到第3時隙上，進入“單步運行” 在發(fā)時隙中填入“7”在收時隙中填入“3”，然后“確認” 即可實現(xiàn)。b) 新用戶登記：增加一個新用戶。c) 老用戶設(shè)置：對已登記的用戶進行重新設(shè)置，修改其電話號碼，控制端口