实验指导书.docx
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实验指导书
实验说明
一、关于软件的安装：
1．将光盘放入光驱。
2．打开“程控交换演示软件”文件夹，直接双击“SETUP.EXE”，系统会默认将程序安装在计算机的“C:
\ProgramFiles\众友科技\程控交换演示软件”中。
提示安装成功后,在桌面和开始菜单中会建立程控交换演示软件的快捷方式，双击该快捷方式就可以运行程序了。
二、关于软件的使用：
运行“程控交换演示软件”进入主界面，如下图所示。
主界面包括菜单栏、记录栏、按钮栏、状态栏及电话各用户的各种状态显示窗口，其中菜单栏包含了软件的所有功能，按钮栏的功能都可以在主菜单中找到。
（注意：
开始运行软件后，菜单栏和按钮栏中有些项是灰色的，必须点击菜单栏中的“文件\打开串口\COM1或COM2”，这些项才可以使用）
下面对软件的各功能作详细的说明：
1．系统参数设置：
在主菜单中选择“设置\系统参数”，或者直接单击按钮栏的“系统参数”，即可弹出系统参数的对话框，如下图所示。
在这个对话框中，可以配置的系统数据包括各种超时数据，久不拨号时间（用户摘机后如果不拨号，超过这个时间送忙音，本实验系统默认值为20s）、久不应答时间（用户振铃如果不摘机，超过这个时间就停振铃，本实验系统默认值为20s）、位间隔时间（用户按了一个号码后如果不拨号，超过这个时间送忙音，本实验系统默认值为5s）。
另外还包括系统轮询时间，收号检测轮询时间（本实验系统默认值为50ms检测一次收号电路），摘挂机检测轮询时间（本实验系统默认值为100ms检测一次用户的摘挂机状态）。
2．用户参数设置：
在主菜单中选择“设置\修改用户”，或者直接单击按钮栏的“修改用户”，即可弹出修改用户的对话框，如下图所示。
在这个对话框中，可以对软件所定义的用户进行重新设置，修改各个用户的用户名、用户地址、电话号码、余额、计费方式。
3．用户话费查询：
在主菜单中选择“设置\记录查询”，或者直接单击按钮栏的“记录查询”，即可弹出记录查询的对话框，如下图所示。
在这个对话框中，可以保存用户通话的记录，包括用户名、电话号码、开始时间、结束时间、通话时间、单价、费用。
4．号码树分析：
在主菜单中选择“设置\号码树分析”，或者直接单击按钮栏的“号码树分析”，即可弹出号码树分析的对话框，如下图所示。
在这个对话框中，以号码树的形式显示各个用户的号码，如果通过软件对用户的号码进行了修改，号码树也会有相应的改变。
5．仿真电话功能：
在主菜单中选择“工具\仿真电话”，即可弹出仿真电话的对话框，如下图所示。
在这个对话框中，可以通过软件对实验箱进行操作。
6．软件复位：
在主菜单中选择“文件\软件复位”，或者直接单击按钮栏的“软件复位”，即可弹出软件复位的对话框，如下图所示。
按“确定”键，可以恢复软件的初始设置。
三、关于系统时间：
本实验箱的数字交换系统中的各种系统时间可以在“程控交换演示软件”的系统参数中任意设置，如久不拨号时间、久不应答时间、位间隔时间，默认值分别为20s、20s、5s。
在做实验前建议把系统时间设置为默认值，以免影响实验效果。
四、关于电话号码：
本实验箱的数字交换系统中，四部电话默认的电话号码分别为：
用户1为1234，用户2为2345，用户3为3456，用户4为4567。
当实验箱通过串口线与PC机相连时，四个用户的电话号码可以自己设置，电话号码为四位，值在1000到9999之间。
五、关于PC与中继：
当拨位开关拨向“PC”这边，可以与程控交换演示机进行通讯。
当要打中继时，要将开关拨到“中继”端。
六、关于指示灯：
D24、D25、D26、D27、D28是直流电源指示灯。
在接通交流电源后，D23亮。
按下直流电源开关J1、J2时，D24、D25、D26、D27、D28应全亮，否则应立即关闭交流电源，检查并排除故障，然后重新通电。
D32、D33、D34、D35是电话号码显示指示灯（详情见双音多频接收实验），刚接通直流电源或复位时，为随机状态。
D19、D20、D21、D22是电话摘挂机指示灯，在实验过程中摘机时对应的指示灯亮，否则熄灭。
系统复位以后，在四部电话处在挂机状态时，四个指示灯应全灭。
D18是外线有无呼叫的指示灯，有电话呼叫时就会随着振铃信号闪烁，无呼叫就熄灭。
七、关于时分交换中的时隙分配：
本实验箱中用户1的接收发送都占用第1时隙，用户2的接收发送都占用第2时隙，用户3的接收发送都占用第3时隙，用户4的接收发送都占用第4时隙，外线的接收发送都占用第5时隙，双音多频收号器占用第6接收时隙，拨号音、忙音、回铃音分别占用第7，8，9发送时隙。
实验一程控交换原理实验系统及控制单元实验
一、实验目的
1．熟悉程控交换原理实验系统的电路组成与主要部件的作用。
2．体会程控交换原理实验系统进行电话通信时的工作过程。
二、预习要求
预习《程控数字交换原理与应用》和《单片微型计算机原理与接口技术》中的有关内容。
三、实验仪器
1．程控交换实验箱一台
2．万用表一块
3．电话单机四个
四、实验原理
1．电路组成
交换网络
用户电路
用户电路
CPU中央
处理单元
图1-1实验系统原理框图
用户电路
用户电路
交换网络
用户线接口电路
用户1
用户线接口电路
用户3
用户线接口电路
用户2
用户线接口电路
用户4
二次稳压电路
液晶显示电路
控制、检测电路
时钟信号电路
语音提示电路
直流电源
CPU中央处理器
多种信号音电路
图1-2实验系统方框图
图1-1是该实验系统的原理框图，图1-2是该实验系统的方框图。
（1）用户模块电路主要完成BORSCHT七种功能，它由下列电路组成：
①用户线接口电路
②二\四线变换器
③PCM编译码电路
（2）交换网络系统主要完成时分交换的功能，它由下列电路组成：
①时分交换网络系统
（3）多种信号音电路主要完成各种信号音的产生与发送，它由下列电路组成：
①450Hz数字拨号音电路
②忙音发生电路
③回铃音发生电路
④25Hz振铃信号电路
（4）CPU中央集中控制处理器电路主要完成对系统电路的各种控制，信号检测，号码识别，输出显示信息等各种功能：
①液晶显示电路：
显示主叫方电话号码及通话时间。
②双音多频DTMF接收检测电路：
把MT8870输出的DTMF四位二进制信号，接收存贮后再送给CPU中央集中控制处理系统。
③用户状态检测电路：
主要识别主、被叫用户的摘挂机状态，送给CPU进行处理。
④信号音控制电路：
它完全按照CPU发出的指令进行操作，使各种信号音按照系统程序进行工作。
⑤振铃控制电路：
它也是按照CPU发出的指令进行工作。
（5）系统工作电源主要完成系统所需要的各种电源，本实验系统中有+5V，-5V，+12V，-12V，-48V，-24V等6组电源，由下列电路组成：
①内置工作电源：
-48V,-12V,+5V,+12V
②稳压电源：
-24V,-5V
2．工作过程：
以下是CPU中央集中控制处理系统的主要工作过程，要全面实现上述工作过程，则要有软件支持，该软件程序流程图见图1-3。
NO
图1-3程序工作流程示意图
五、实验内容
1．测量实验系统电路板上各测量点的电压值，并记录。
2．从总体上初步熟悉两部电话单机进行通话的过程。
3．初步建立程控交换原理系统及电话通信的概念。
4．观察并记录一个正常呼叫的全过程。
5．观察并记录一个不正常呼叫的状态。
号码：
1234
号码：
3456
交换网络系统
号码：
68
号码：
4567
号码：
2345
号码：
69
图1-4呼叫识别电路框图
六、实验步骤
1．接上交流电源线。
2．先打开“交流开关”，指示发光二极管D23亮后，再分别按下直流输出开关J1、J2。
此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。
3．按复位键“S1”进行一次上电复位，此时，CPU已对系统进行初始化处理，液晶显示“欢迎使用众友科技程控交换实验系统”，即可进行实验。
4．将万用表拔至直流电压档，然后测量电源模块-48V、-12V、-5V、+5V、+12V的电压是否正常。
（-48V允许误差±10%，其它为±5%）
5．将四个用户接上电话单机。
6．正常呼叫全过程的观察与记录。
（现以用户1为主叫，用户4为被叫进行实验）
（1）主叫摘机，听到拨号音；
（2）主叫拨首位被叫号码“4”，主叫拨号音停，主叫继续拨完被叫号码“5、6、7”；
（3）被叫振铃，主叫听到回铃音，液晶显示主叫电话号码“来电号码027－1234”；（4）被叫摘机，被叫振铃停，主叫回铃音停，双方通话。
液晶显示通话计时“通话时
间xx分xx秒”。
（5）挂机，任意一方先挂机（如主叫先挂机），另一方（被叫）听到忙音，计时停止，液晶显示“欢迎使用众友科技程控交换实验系统”。
7．不正常呼叫的自动处理
（1）主叫摘机后在规定的系统时间20s内不拨号，主叫听到忙音。
（2）拨完第一位号码后在规定的系统时间5s内没有拨第二位号码时，主叫听到忙音。
（3）号码拨错时（如主叫拨“1111”），主叫听到忙音。
（4）主叫拨打自己的号码，如用户一打“1234”，听忙音。
（5）被叫振铃后在规定的系统时间20s内不摘机，被叫振铃音停，主叫听到忙音。
七、注意事项
对实验系统加电一定要严格遵循先打开系统工作电源的“交流开关”，然后再打开直流电源输出开关J1，J2。
实验结束后，先关直流电源输出开关J1，J2。
最后再关“交流开关”，以避免实验电路的器件损坏。
八、实验报告
1．画出实验系统电路的方框图，并作简要叙述。
2．对正常呼叫与不正常呼叫全过程进行记录。
实验二用户线接口电路及二\四线变换实验
一、实验目的
1．全面了解用户线接口电路功能（BORST）的作用及其实现方法。
2．通过对AM79R70电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。
3．了解二\四线变换电路的工作原理。
二、预习要求
认真预习《程控数字交换原理与应用》中有关用户线接口电路的章节。
三、实验仪器
1．程控交换实验箱一台
2．电话单机二个
3．20MHz示波器一台
4．万用表一块
四、实验原理
1．用户接口电路的作用
在现代电话通信设备与程控交换机中，由于交换网络不能通过铃流、馈电等电流，因而将过去在公用设备（如绳路）实现的一些用户功能放到“用户电路”来完成。
用户电路也可称为用户线接口电路（SubscriberLineInterfaceCircuit—SLIC）。
任何交换机都具有用户线接口电路。
模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成。
随着微电子技术的发展，近十年来在国际上陆续开发多种模拟SLIC，它们或是采用半导体集成工艺或是采用薄膜、厚膜混合工艺，并已实用化。
在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSCHT功能中过压保护由外接元器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器（CODEC），其余功能由所谓集成模拟SLIC完成。
在布控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在绳路中实现的，馈电电压一般是-48V，用户的馈电电流一般是20mA~30mA，铃流是25Hz左右，而在程控交换机中，由于交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃。
所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有B（馈电）、O（过压保护）、R（振铃）、S（监视）、C（编译码）、H（混合）、T（测试）七项功能。
模拟用户线接口电路的功能可以归纳为BORSCHT七种功能，具体含义是：
（1）馈电（B-Batteryfeeling）：
向用户话机送直流电流。
通常要求馈电电压为-48V，环路电流不小于18mA。
（2）过压保护（O-Overvoltageprotection）：
防止过压过流冲击和损坏电路、设备。
（3）振铃控制（R-RingingControl）：
向用户话机馈送铃流，通常为25Hz/75Vrms正弦波。
（4）监视（S-Supervision）：
监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和交换网络。
（5）编解码与滤波（C-CODEC/Filter）：
在数字交换中，完成模拟话音与数字码间的转换。
通常采用PCM编码器（Coder）与解码器（Decoder）来完成，统称为编译码器（CODEC）。
相应的防混叠与平滑低通滤波器占有话路300Hz~3400Hz带宽，编码速率为64kb/s。
（6）混合（H-Hybrid）：
完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM发送、接收数字四线单向信号之间的连接。
过去这种功能由混合线圈实现，现在改为集成电路实现，因此称为“混合电路”。
（7）测试（T-Test）：
对用户电路进行测试。
模拟用户线接口功能见图2-1。
馈电电源
铃流发生器
编码器
混合电路
振铃控制
馈电电路
过压保护电路
低通
发送码流
模拟用户线
平衡
网络
解码器
接收码流
低通
用户线
状态信号
振铃控
制信号
图2-1模拟用户线接口功能框
2．用户线接口电路
在本实验系统中，用户线接口电路选用的是Legerity公司的AM79R70，它除了具有国际电信联盟组织CCITT为数字程控交换机模拟用户接口所规定的7项功能中的6项即B（馈电）、O（过压保护）、R（振铃控制）、S（监测）、H（混合）、T（测试）之外，还具有电流限制、挂机传输、极性反转、TIP开路和环路检测等功能,而编解码由编解码芯片TP3067来完成。
此外AM79R70还具有片内铃流放大功能。
（1）该电路的基本特性
①向用户馈送铃流
②向用户恒流馈电
③过压过流保护
④被叫用户摘机自截铃
⑤摘挂机检测和LED显示
⑥语音信号的2/4线转换
⑦无需耦合变压器
⑧体积小及低功耗
⑨极少量外围器件
⑩封装形式为PLCC32封装
图2-2AM79R70的管脚排列图
（2）AM79R70引出端功能的说明
1脚BGND：
电源地;
2脚VBAT2：
馈电电源2;
3脚VCC：
。
正电源;
4脚RYOUT2：
继电器开关驱动2;
5脚RYE：
RYOUT1和RYOUT2的发射极输出;
6脚RYOUT1：
继电器开关驱动1;
7脚B2EN：
馈电电源选择管脚;
8脚VBAT1：
馈电电源1;
9脚D1：
内部继电器1使能端，低电平有效;
10脚E1：
该脚输入低电平时，可使/DET输出摘机检测信号；
11脚C3、12脚C2、14脚C1：
控制字输入端，通过此端可选择芯片的工作方式;
13脚/DET：
摘挂机检测输出，此端在摘机时输出低电平，挂机时输出高电平;
15脚D2：
内部继电器2使能端，低电平有效;
16脚NC：
无连接;
17脚RSGH：
使用VBAT1馈电时，该端应接下拉电阻以调整开路电压;
18脚RSGL：
使用VBAT2馈电时，该端应接下拉电阻以调整开路电压;
19脚RDC：
直流馈电电阻;
20脚AGND/DGND：
模拟地/数字地;
21脚RSN：
模拟话音信号输入端;
22脚VNEG：
内部负电压稳压器的返回值;
23脚VTX：
模拟话音信号输出端;
24脚RDCR：
振铃时的反馈连接点;
25脚RINGIN：
铃流输入端;
26脚HPA：
A（TIP）端高通滤波电容;
27脚HPB：
B（RING）端高通滤波电容;
28脚RTRIP2：
振铃电压偏置端;
29脚RTRIP1：
振铃电压门限设置和滤波管脚;
30脚RD：
：
摘机检测的门限调整和滤波;
31脚A（TIP）：
接用户线的A（TIP）端;
32脚B（RING）：
接用户线的B（RING）端。
（3）AM79R70的主要功能
图2-3是AM79R70内部电路方框图，其主要功能说明如下：
图2-3AM79R70内部电路方框图
图2-4AM79R70内部控制表
3．用户接口电路的电路原理图
由图1-1可知，本实验系统共有四个用户线接口电路，电路的组成与工作过程均相同，因此只对其中的一路进行分析。
图2-5是用户1用户线接口电路的电路原理图。
图2-5用户线接口电路原理图
4．工作过程
为了简单和经济起见，反映用户状态的信号一般都是直流信号，当用户摘机时，用户环路闭合，在用户线上有直流电流流过。
主叫摘机表示呼叫信号，被叫摘机，则表示应答信号，当用户挂机时，用户环路断开，用户线上的直流电流也断开，因此交换机可以通过检测用户线上直流电流的有无来区分用户状态。
当用户一摘机时，发光二极管D19亮表示用户已处于摘机状态，TP13由低电平变成高电平，此状态送到CPU进行检测该路是否摘机，当检测到该路有摘机时，CPU命令数字拨号音及控制电路送出f=450Hz，V=1.4V的波形即拨号音。
当用户听到450Hz拨号音信号时，用户可以拨电话号码，双音多频号码检测电路检测到号码时通知CPU进行处理，CPU命令450Hz数字拨号音发生器停止送拨号音，用户继续拨完号码，CPU检测主叫所呼叫的号码后，立即向被叫用户送振铃信号，提醒被叫用户接听电话，同时向主叫用户送回铃音信号，以表示线路能够接通；当被叫用户摘机时，CPU接通双方线路，通信过程建立。
一旦接通链路，CPU即开始计时，当任意一方先挂机，CPU检测到后，立即向另一方送忙音，以示催促挂机。
至此，主、被叫用户一次通信过程结束。
通过上述简单分析，不难得出各测量点的波形。
TP11：
通信时有发送话音波形；拨号时有瞬间DTMF波形；不通信时则此点无波形。
TP12：
通信时有接收话音波形：
摘机后至拨号前有450Hz拨号音信号；不通信时则此点无波形。
TP13：
摘挂机状态检测测量点。
挂机：
TP13为低电平；摘机：
TP13为高电平。
TP14：
振铃控制信号输入，高电平有效。
即工作时为高电平，常态为低电平。
由于4个用户线接口电路的测量点相同，故对其它三个用户线接口电路的测量点就不一一叙述，波形均相同，即：
TP11=TP21=TP31=TP41
TP12=TP22=TP32=TP42
TP13=TP23=TP33=TP43
TP14=TP24=TP34=TP44
5．二\四线变换电路
在该实验系统中，二\四线变换由用户线接口电路中的语音单元电路实现，图2-6为电路的功能框图，该电路完成二线–单端之间信号转换，在AM79R70内部电路中已经完成了该变换。
T
TR
R
图2-6二/四线变换功能框图
二\四线变换的作用就是把用户线接口电路中的语音模拟信号（TR）通过该电路的转换分成去话（T）与来话（R）。
对该电路的要求是：
将二线电路转换成四线电路；信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减越大越好；信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减应尽可能小，越小越好；应保持各传输端的阻抗匹配，以便于PCM编译码电路形成发送与接收的数字信号。
五、实验内容
1．参考有关程控交换原理教材中的用户线接口电路等章节，对照该实验系统中的电路，了解其电路的组成与工作过程。
2．通过主叫、被叫的摘、挂机操作，了解B、R、S等功能的具体作用。
六、实验步骤
1．接上交流电源线。
2．先打开“交流开关”，指示发光二极管D23亮后，再分别按下直流输出开关J1、J2，此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。
3．按复位键“S1”进行一次上电复位，此时，CPU已对系统进行初始化处理，液晶显示电路显示“欢迎使用众友科技程控交换实验系统”，即可进行实验。
4．用户1，用户3接上电话单机。
5．用户电话单机的直流供电（B）的观测。
（现以用户1为例）
（1）用户1的电话处于挂机状态，用万用表的直流档测量TP11A，TP11B对地的电压，TP11A为100mV，TP11B为-24V左右，它们之间电压差约为24V。
（此值只是作为参考，以实验为准）
（2）用户1的电话处于摘机状态，用万用表的直流档测量TP11A，TP11B对地的电压，TP11A为-5.6V左右，TP11B为-17.5V左右。
（测得的电压与电话的内阻抗有关，所以每部电话的测量值不一定相同,此处只是作为参考。
）
（3）用户1处于挂机状态，用户3呼叫用户1，即用户3拨打“1234”，使用户1振铃。
当用户1的电话振铃时，用示波器观察TP11A直流电平为100mV,TP11B直流电平为-48V左右,且叠加有振铃的波形。
注意：
AM79R70振铃时用-48V馈电，而平时用-24V馈电，以降低功耗。
6．观察二\四线变换的作用。
（1）用正常的呼叫方式，使用户1、用户3处于通话状态。
（2）当用户1对着电话讲话时（或按电话上的任意键），用示波器观察TP11上的波形，为语音信号（或双音多频信号），不讲话时无信号。
（3）当用户1听到用户3讲话时（或用户3按电话上任意键），用示波器观察TP12上的波形，为语音信号（或双音多频信号），对方不讲话时无信号。
TP11等
图2-7语音参考波形
（4）用示波器观察TP11A。
不管是用户1讲话还是用户3讲话（或按电话上的任意键）此测试点都有语音波形（或双音多频信号）。
7．摘、挂机状态检测的观测。
7.1当用户1的电话摘机时，用示波器测量TP13为高电平（4V左右）。
7.2当用户1的电话挂机时，用示波器测量TP13为低电平（0V左右）。
8．被叫话机振铃（R）的观测。
8.1用户1处于挂机状态，用户3呼叫用户1，即用户3拨打“1234”，使用户1振铃。
8.2当用户1的电话振铃时，用示波器观察TP14，振铃时TP14为高电平（4V左右）；不振铃时TP14为低电平（0V左右）。
七、注意事项
当实验过程中出现不正常现象时，请按一下复位键“S1”，以使系统重新启动。
八、实验报告
画出各测量点在各种情况下的波形图。
实验三程控交换PCM编译码实验
一、实验目的
1．掌握PCM编译码器在程控交换机中的作用。
2．熟悉单片PCM编译码集成电路TP3067的使用方法。
二、预习要求
1．查阅有关TP3067的使用说明及其应用电路。
2．认真预习《程控数字交换原理与应用》中有关这方面的内容。
三、实验仪器
1．程控交换实验箱一台
2．电话单机二个
3．20MHz示波器一台
四、实验原理
1．PCM编译码器的简单介绍
模拟信号经过编译码器时，在编码电路中，它要经过取样、量化、编码，如图3—1（a）所示。
到底在什么时候被取样，在什么时序输出PCM码则由A－D控制来决定。
同样PCM码被接收到译码电路后经过译码低通、放大。
最后输出模拟信号到话机，把这两部分集成在一个芯片上就是一个单路编译码器，它只能为一个用户服务，即在同一时刻只能为一个用户进行A\D及D\A变换。
编码器把模拟信号变换成数字信号的规律一般有二种，一种是μ律十五折线变换法，它一般用在PCM24路系统中，另一种是A律十三折线非线性变换法，它一般应用于PCM30\32路系统中，这是一种比较常用的变换法，模拟信号经取样后就进行A律十三折变换，最后变成8位PCM码，在单路编译码器中，经变换后的PCM码是在一个时隙中被发送出去，这个时序号是由A－D控制电路来决定的，而在其它时隙时编码器是没有输出的，即对一个单路编译码器来说，
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