宁波大学信息科学与工程学院 |
宋逸婷 |
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User |
2013/11/18 |
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目录
目录 2
实验一 交换系统组成与结构实验 3
实验二
用户话路PCM编译码及DTMF接受与检测实验 7
实验三 空分交换（MT8816）实验 10
实验四 时分交换（MT8980、CPLD及DSP）实验 12
附录1 数字交换网络芯片MT8980介绍 30
实验一 交换系统组成与结构实验
一、实验目的
1、熟悉交换系统的组成与结构，为以后的实验打基础。
2、全面了解用户接口电路的作用及实现方法。
3、熟悉常用信号音及铃流信号的技术要求及测量方法。 二、实验原理
图1-1是程控交换实验系统方框图。
图1-1 交换系统组成与结构方框图
图1-2 人工模拟话务平台的电路组成方框图
程控交换系统由10个主要功能电路模块组成，各模块的组成及主要作用如下：
1．电话用户接口电路
提供了４路电话用户接口电路，其中电话D设计成可插拔的模块结构。用户接口电路使用的主芯片为PBL 38710，可实现馈电（B）、二/四线变换（H），摘挂机检测（S）和铃流驱动（R）等功能。另外，用户接口电路对发送信号可进行放大、衰减调节。四路电话的呼叫号码分别为48、49、68、69。
测试总线
用户线
状态信号
振铃控制信号
PBL 387 10 TP3057
图1-3 模拟用户线接口功能框图
2．编译码和滤波器C(Codec & Filters)
使用的主芯片为TP3057，主要实现单路语音的语音滤波、PCM编译码功能。
3．双音多频（DTMF）检测电路
使用的主芯片为MT8870，DTMF接收器先经高、低带通滤器进行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信号的4比特二进制码（D1～D4），再送给记发器进行号码识别以便控制交换网络接通被叫用户话路。电话A，B共享一路DTMF检测器，电话C，D共享另一路DTMF检测器。
图1-4 典型DTMF接收器原理框图
4．信令处理器和记发器电路（中央处理器）
它是U101（AVR单片机）及外围电路构成，在系统软件的作用下，完成键盘扫描和液晶显示、工作状态指示和接收计算机数据。同时完成对话机状态的监视、信号音及铃流输出控制、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PE口，以识别主、被叫用户的摘挂机状态。
（2）电话用户信令音控制电路：主要由单片机U101及电子开关CD4066组成，在单片机U101的作用下，分别分时地将上述EPM240产生拨号音、忙音、回铃音等三种信号通过电子开关CD4066送入主叫用户。
（3）铃流控制电路：自动交换时，在单片机U101作用下，EPM240输出的铃流音信号（RING），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：当MT8870收到电话号码后，便发出使能信号向单片机U101申请中断，同时将译码的电话号码数据（DTMFD1～4）送给单片机U101进行处理。
5．时序与控制器电路
主要由CPLD可编程数字逻辑器件EPM240及外围电路构成，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编译码器的时序、时钟信号。
（6）各接口电路间的控制片选信号。
6．交换网络控制器
主要由单片机U103和片外存储器U109构成，完成交换网络模块的交换控制工作。片外存储器U109可下载存储学生的二次开发程序。
7．交换网络模块
（1）人工交换：各电话用户发送、接收端信号通过铜铆孔开放出来，可通过手动连线完成电话信息的交换工作。
（2）空分交换网络：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：分别由MT8980、CPLD、DSP等芯片构成三种不同实现方式的时分交换模块。
（4）除人工交换外，其它交换方式的实验需通过更换相应的实验模块来完成。
8．液晶键盘
由字符型液晶和薄膜键盘电路组成：它们共同完成交换功能设置，和对话路交换状态的同步显示、话路时隙分配设置等功能。
9．电源供给
分别提供-12V、+5V、+12V、-48V、-5V、-24V、3.3V等直流电源。其中前四组直流电源的通断，通过平台左上角的发光二极管指示。
10．接口电路
时分中继接口、数字光纤通信接口和计算机通信接口，分别完成数字时分局内通信、数字时分的局间通信与计算机的通信等功能。
三、实验内容及实验设备
1．小电话单机2部，示波器1台。
2．熟悉实验平台的组成、结构及其构成元器件的作用；
3. 用示波器观察TP301、TP302及TP302在摘挂机时的工作电平变化。
车道被占用对城市道路通行能力的影响4. 用示波器观察并测量发送及接受DTMF信号的波形。
四、实验步骤
1. 在关电情况下，交换网络接口上插上“空分交换模块（MT8816）”。 打开实验箱电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；
2．按一下薄膜开关的“复位”键，系统复位一次，液晶显示“欢迎使用……”。
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MT8816”，……等多种工作方式。选择空分交换方式“空分MT8816”，“空分”指示灯亮。
4. 切换不同的工作状态，用示波器观察用示波器分别观测TP301、TP302、TP303在摘挂机时的工作电平变化，具体如下：
TP301、 TP302：电话A用户的二线模拟线上测试点。TP301接入PBL38710芯片的TIPXpbo2端；TP302接入PBL38710芯片RINGX端；
注意此部分测试与其它地方不一样，示波器的地线夹子接其中一个测试点，探头接另外一个测试点。此时，双踪示波器的另一个测试探头地线夹子不可接其它地线测试点（GND），因为示波器两探头的地线是连通在一起的。
TP303：电话用户模块用户摘挂机工作状态测量点。用户电话摘机时，输出低电平；用户挂机时，输出高电平。
5. 分别给电话A、B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。电话A默认电话号码为：48，．电话B默认电话号码为：49。
6．按一下薄膜开关的“复位”键，系统复位一次，按开始键、进入交换方式选择状态，选择“人工交换”方式，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；
7．以主叫用户为电话A，电话B为被叫用户为例，分别接上电话单机。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高中语文教学大纲点波形（此时情况同TP10），记录并画出波形的示意图。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（此时情况同TP08），记录并画出波形的示意图，此时，电话B振铃响，此信号是由TP11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（振铃信号功率较大，不要求测量）。当电话A摘机后超过20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TP303点波形（此时情况同TP09），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。主叫方摘机，在平台上的“电话A”指示灯亮，拨号呼叫被叫电话B，拨电话号码“49”，被叫方振铃，被叫方听到振铃信号后，被叫方摘机，平台上的“电话B”指示灯亮，此时双方均摘机但话路无通路；
9．由“话务员”用铆孔连接线将1VT和郑州牧专教务管理2VR、1VR和2VT连接起来，这样主叫与被叫通信线路已经建立起来，实验证明人工话路交换是否建立成功；
10．当上述两路用户通信结束后，任意一方先挂机后，该路指示灯应不亮，另一方再挂机，两话路均挂机，此时“话务员”拆掉铆孔连接线；
注：本实验平台上的跳线开关K301、K401、K501、K601默认设置：跳线1-2脚连。
5、思考题
1. 当两路电话通信时，此时可以接入第3路吗？（已接入时）
2. 根据对实验的初步认识，对系统结构方框图做简要叙述。
3. 写出模拟人工话务台每一步的操作过程，简述人工交换的工作原理。
6、香港成人电视台实验报告要求
1.简明扼要说明实验的基本原理，切忌整篇照抄实验指导书的相关内容。
2.记录实验要求记录的波形和测量得到的数据，标注清晰，并对功能进行简要说明。
3.回答思考题，若有部分内容延伸到实验指导书外的相关知识，要求课后查阅。
实验二 用户话路PCM编译码及DTMF接受与检测实验
一、实验目的
1．掌握PCM编译码器在程控交换机中的作用。
2．掌握单片PCM编译码集成电路TP3057的电路组成和使用方法，观测TP3057各测量点的工作波形。
3. 观测电话机发送的DTMF信号波形，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，熟悉该电路的组成结构及工作过程。
二、实验原理
电话用户电路的模拟信号与数字信号的变换是通过PCM编译码器码器完成的。PCM（脉冲编码调制）就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码。本实验中采用TP3057集成电路完成PCM编码和译码功能。关于TP3057更详细的技术资料可到网上查询。在PCM脉冲编码调制中，话音信号先经防混叠低通滤波器，然后进行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用类似“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码后转换成二进制码。对于电话。CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有28=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。此芯片的压缩特性是A律十三折线非均匀量化编码，
常应用于PCM 30/32路系统中。一般以2.048Mbit/s的速率来传送信息（可容纳32路PCM编码）。它的发送时序与接收时序直接受U01产生的脉冲信号FSX和FSR 控制。单路PCM编码数据是在某一个确定的时序中被发送出去，而在其它时序编码器是没有输出的。同样在一个PCM 帧里，单路PCM译码能在某一个确定的时序里，接收8位PCM 码。
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