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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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