上课用交换技术实验讲义.docx
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上课用交换技术实验讲义
需要开展的试验
实验1交换系统组成与结构2
实验3电话用户信令的产生与观测实验6
实验4双音多频（DTMF）接收与检测实验10
实验6用户话路PCM编译码实验14
实验8二/四线变换与回波返损测试实验19
实验10人工交换实验22
实验12时分交换（MT8980）实验24
实验1交换系统组成与结构
一、实验目的
了解交换系统的组成与结构，为以后的实验打基础。
二、交换系统总体介绍
图1-1是程控交换实验系统方框图。
交换状态指示
图1-1交换系统组成与结构方框图
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PBL38710，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。
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、低群带通滤器进行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。
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；
2．熟悉本实验平台的组成与结构；
3.熟悉各组成模块的构成元器件及其完成的作用。
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）”。
2．打开实验箱右侧的总电源开关，电源输入电路加电，电源指示灯（左上角的LED发光二极管）亮。
3．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……”。
4．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。
具体设置说明请参见实验5。
5．选择空分交换方式“空分MT8816”，“空分”指示灯亮。
6.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。
7．电话A默认电话号码为：
48，．电话B默认电话号码为：
49。
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。
五、实验报告要求
根据对实验的初步认识，对系统结构方框图做简要叙述。
实验3电话用户信令的产生与观测实验
一、实验目的
1．了解常用的几种信令信号音和铃流发生器的电路组成和工作过程；
2．熟悉这些信号音和铃流信号的技术要求及测量方法。
二、电路工作过程
在用户话机与交换机之间的用户线上，要沿两个方向传递语言信息。
但是，为了实现一次通话，还必须沿两个方向传送所需的控制信号。
比如，当用户想要通话时，必须首先向程控机提供一个信号，能让交换机识别并使之准备好有关设备，此外，还要把指明呼叫的目的地的信号发往交换机。
当用户想要结束通话时，也必须向电信局交换机提供一个信号，以释放通话期间所使用的设备。
除了用户要向交换机传送信号之外，还需要传送相反方向的信号，如交换机要向用户传送关于交换机设备状况，以及被叫用户状态的信号。
由此可见，一个完整电话通信系统，除了交换系统和传输系统外，还应有信令系统。
用户向电信局交换机发送的信号有用户状态信号（一般为直流信号）和号码信号（地址信号）。
交换机向用户发送的信号有各种可闻信号与振铃信号（铃流）两种。
A．各种可闻信号：
一般采用频率为500Hz的方波信号，例如：
拨号音：
（Dialtone）连续发送的500Hz信号。
回铃音：
（Echotone）1秒送，4秒断的5秒断续的500Hz信号。
忙音：
（busytone）0.35秒送，0.35秒断的0.7秒断续的500Hz信号。
B．振铃信号（铃流）：
一般采用频率为25Hz，幅度为75V±15V的交流电压，以1秒送，4秒断的5秒断续方式发送。
在本实验系统中，CPLD可编程器件EPM240用作程控交换系统的交换/控制模块与各种信号产生模块，简称信令信号产生单元。
其内部逻辑组成框图如图3-1所示。
EPM240在系统编程时，无需专门的编程器，器件安装在系统中后，用户可以在不改变电路结构或电路板硬件设置的情况下，不必拔出芯片即可为重构逻辑而对芯片进行编程或重新编程。
这将使设计修改更加方便，逻辑功能更加灵活，编程更加快捷。
通过对CPLD器件EMP240进行编程，产生程控交换所需各种用户信令信号的输出，加电即运行。
CPLD可编程器件输出的信令及控制信号（请参见图2-3用户线接口电路电原理图）
1．用户信令选择控制信号,如SELA0-3,SELB0-3,SELC0-3,SELD0-3。
2．拨号音信号（Dialsignal）
3．回铃音信号（Echosignal）
4．忙音信号（Busysignal）
5．铃流信号（Ringsignal）
6．振铃通断控制信号CA,CB,CC,CD
7.其它工作时钟及片选信号
摘挂机控制
记发器与信令处理器（U101）接口
PCM定时
主处理器与交换控制器（U103）接口
时分交换模块
（U202）控制与定时
信号音产生
话音、信号音
切换控制
图3-1CPLD可编程器件内部框图
关于信令信号的波形可见图3-2波形示意图：
回铃音：
由U01EPM240可编程器件产生，为1秒通、4秒断的重复周期为5秒的信号，幅度在1V左右。
测量为TP08。
测量时注意示波器的扫描周期的调节。
忙音：
由U01EPM240可编程器件产生，为0.35秒通，0.35秒断的重复周期为0.7S的500Hz的信号，幅度在1V左右。
测量点为TP09，测量时注意示波器的扫描周期的调节。
拨号音：
由U01EPM240可编程器件产生，频率为500Hz，幅度在1V左右。
测量点为TP10，测量时注意示波器的扫描周期的调节。
铃流音：
由U01芯片EPM240可编程器件产生的25Hz方波经RC积分电路后形成，它的测量点为TP11，测量时注意示波器的扫描周期的调节。
铃流信号送入PBL38710后，需要通过功率提升，向用户话机送出铃流，完成振铃。
各电话用户的振铃通断控制信号分别为CA、CB、CC、CD,在TP307可以测出CA，其他几个点和CA一样，省略了测量点。
TP11
0
拨号音
0
图3-2各测量点波形图示意图
三、实验内容
1．用示波器测量各测量点拨号音、忙音、回铃音及铃流控制信号的波形。
四、实验步骤
1．打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统工作，薄膜开关选择“人工交换”,具体设置说明请参见实验5；
2．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；
3．下面我们将把上列CPLD产生的各信令信号波形与电话呼叫时具体信号音进行对比实验，让学生对这些信号特征有个感性的认识；
电话A、电话B分别接上电话单机。
4．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点波形（此时情况同TP10），记录并画出波形的示意图；
5．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；
6．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）。
7．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。
五、实验注意事项
1．此项实验必须要由两人合作完成。
2．此时只有信令的自动交换而没有信息的交换，所以实际上是不能通话的。
3.TP08、TP09、TP10、TP11所测波形，只是CPLD直接产生的或者经过积分的波形，不受电话呼叫接续的控制。
六、实验报告要求
1．认真画出实验过程各测量点波形。
2．对各测量点特性进行分析，熟悉他们之
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