现代程控交换实验箱实验指导书.doc

现代程控交换实验箱thecj-2型实验指导书浙江天煌科技实业有限公司- 103 - 目录前 言- 2 -实验一 系统电源组成- 8 -实验二 系统结构组成- 10 -实验三 系统控制模块实验- 16 -实验四用户接口电路及2/4线变换实验- 19 -实验五程控交换pcm编译码实验- 27 -实验六信号音产生实验- 34 -实验七 dtmf译码实验- 39 -实验八 主叫识别(cid)实验- 43 -实验九 外线接口实验- 51 -实验十时分交换实验- 56 -实验十一 pc话务监视实验- 59 -实验十二 基于pc参数设置实验- 63 -实验十三 pc软件管理实验- 67 -实验十四 四方会议实验- 71 -实验十五 公共信道实验.- 75 -实验十六 no.7信令中继实验.- 77 -实验十七 程控交换原理综合实验- 82 -附录a- 84 -附录b- 94 -前 言一、适用范围程控交换实验系统是为了配合程控数字交换网络的教学而设计的实验装置，这套系统上除了完成理论验证实验外，还可以完成该课程设计、毕业设计，以及二次性开发。本系统适合于各大学通信专业的专科生、本科生、研究生以及教师和相关的科研使用。一、 结构简介系统结构图如图一所示。程控交换实验系统采用模块化结构设计，主板实物结构图如下所示： 图一：主板实物结构图1、 程控交换系统模块（系统控制板）：它是整个系统的核心部分，主要由dsp芯片tms320vc5410a、altera的fpga芯片ep1c6q240和ti的msp430f149 16位微处理器构成，完成程控交换当中的交换、控制功能。程控交换系统模块结构框图如图三所示。程控交换网络系统（fpga）中继接口用 户 接 口 电 路用 户 接 口 电 路 pcm编码电话一电话三pcm编码pcm译码pcm译码用 户 接 口 电 路用 户 接 口 电 路pcm译码电话四电话二pcm译码pcm编码pcm编码 串 口lcd显示配置电路键 盘 msp430 (mcu)程控交换系统控制（dsp）配置电路图二：系统结构图a) dsp数字信号处理部分：它由tms320vc5410a芯片、sram和flash构成微控制系统。完成信号的分解、组合、交换、控制、fsk的编解码、dtmf信号的识别、eeprom数据保存、铃音发生等多项功能。板上s2开关用于设定dsp的工作方式和频率，外部晶振为20mhz，该系统dsp的标准工作频率是140mhz， 产品在出厂时已设定好，无需调整。在做二次开发时根据需要进行调整，参看下表：mp/mc工作模式选择md1md2md3时钟00015倍00110倍0105倍011保留1002倍1011/41101倍1111/2 表一：dsp时钟模式板上具有dsp的jtag接口，用于二次开发使用。b) fpga可编程逻辑器件部分altera公司的fpga（ep1c6q240芯片、epc2lc20）构成，prom完成配置功能，fpga在系统中完成时隙组合、e1信号传输、键盘控制等功能。板上sw-dip8 8位拨码开关是选择fpga配置方式的。j1-j5全为“1”是prom自行加载配置，全为“0”是计算机配置，出厂时默认是prom加载，做二次开发时才需改动，切换配置模式时必须将此5位都拨到同一端。出厂时m0-m2已配置好无需改动。p4为fpga配置接口，p1为fpga boundary-scan接口，p2为可擦除配置prom boundary-scan接口，以上接口均为二次开发时使用。复位开关用于对fpga的重配置和dsp的复位。系统控制板上的几个led灯含义如下：d12(黄)：配置成功。d13(红)：配置失败。tl1(红)：3.3v电源指示灯。tl2(红)：1.8v电源指示灯。d4_led红）：5v电源指示灯。c) msp430f149微处理 改处理器作为dsp的协处理器，完成uart数据的接收发送，lcd显示，与dsp之间进行数据交互。d) 电源稳压完成对输入的5v电压转换成系统工作所需的其他电压组合：1.8v、2.5v、3.3v。e) uart1、uart2uart1是dsp的串口，在本系统中暂时不使用。uart2是用msp430的串口，在本系统中用此口来完成与计算机的通信。f) 电源插座当系统控制板与主板连接使用时，该电源插座无需插入外接电源。当系统控制板单独使用时，需通过该口从外部接入一5v直流电源，外接电源的插头的极性为外正内负，供电电流至少需达到500a。g) dspjtag口、fpgajtag口、msp430_jtag口dspjtag口为dsp仿真器连接专用接口，供系统二次开发时使用。当系统工作在正常状态时（即：非二次开发状态），无需连接dsp仿真器，对系统工作无影响。fpgajtag共有三个接口组成，分别为：altera板：fpgaps、fpgajtag和epcjtag。其中：fpgaps口为fpgaep1c6q240的串从配置接口，fpgajtag为fpgaep1c6q240的jtag配置接口，epcjtag为配置romepc2lc20的jtag口。无论哪种fpga芯片的控制板，这些配置接口都在系统二次开发时使用，在系统正常状态下，无需连接，不影响系统正常使用。msp430_jtag口为msp430仿真器连接专用接口，供系统二次开发时使用。图三程控交换系统模块结构框图2、主板组成模块功能说明主板的组成结构图如图一二所示，共有12个组成模块，分别介绍如下：a)用户接口模块(14)用户接口模块共有4个，分别是用户一、用户二、用户三、用户四，完成borsht功能；b)pcm编译码模块(14)pcm编译码模块共有4个，分别是用户一、用户二、用户三、用户四，完成语音信号的pcm编译码功能。c)外线接口模块外线接口模块完成与本系统与电信线路的接口，其中包含的功能有：振铃检测，混合，pcm编译码，摘机控制等。d)液晶显示模块本液晶模块为240x128点大屏幕显示屏，用来显示当前系统状态以及所有人机接口的状态显示，如菜单，系统帮助，参数状态设置等。e)键盘键盘为6键薄膜按键，完成人机接口的各种操作，如菜单选择，参数设置等。f)数字中继接口数字中继接口为两台实验箱之间的连接口，传输e1信号，介质为双绞线。三、注意事项对于dspjtag，fpgajtag，msp430_jtag在正常工作状态（即：非二次开发状态）请不要随意连接dsp仿真器、fpga配置器和430仿真器，也不要往flash、fpga及fpga配置rom中写入数据，以免破坏系统代码，造成系统瘫痪。如果要对系统控制板进行二次开发操作，则需严格参考本系统的二次开发手册，同时在专业人士的指导下进行。实验一 系统电源组成一、实验目的1 了解程控交换系统工作电源的组成与种类。2 测试系统工作电源电压值。二、实验设备 20mhz通用示波器一台，万用表一块，thecj-2型现代程控交换实验箱一台三、电路工作原理 图11是电源电路原理方框图。它由市电交流220v、内置线性稳压电源、内置开关电源、电源指示电路等组成。内置线性稳压电源和内置开关电源由同一个电源开关控制，该电源开关位于实验箱体的右侧面。在系统主板右下脚处的开关为铃流源开关。ac 220v内 置开关电源内置12v、-24v、+5v线性稳压电源-24v+5v-5vac 220v电源指示电路图11 工作电源原理方框图各路输出电压的作用：内置开关电源输出：+5v为主电源，供系统主板和系统控制板上使用；5v、5v提供给运放、用户接口模块和pcm编译码使用；内置稳压电源输出：-24v主要提供给用户接口电路my88622作馈电源使用。+12v、5v主要供铃流源使用。四、实验内容1 打开系统主电源开关，观察状态指示模块的电源指示发光管显示状态。2 用万用表测量电源部分即状态指示模块各测量点的电压，注意万用表的量程设置，应放在“dc”档进行测量，否则测试数据不准确。 tf24：+5v tf25：5v tf26：-24v3用示波器测量电源模块各测量点的电压。注意示波器的量程设置，应设置在“dc”档进行测量，否则测试数据不准确。 tf24：+5v tf25：5v tf26：-24v实验二 系统结构组成一、实验目的1、了解整个系统的结构组成2、了解系统中各关键器件的作用3、了解整个系统的基本工作原理4、了解整个系统中各组成模块的作用二、实验设备 电话四部，thecj-2型现代程控交换实验箱一台三、系统总体介绍 图21是系统结构图，图22是程控交换实验系统布局图。程控交换系统由9大电路模块组成，各模块的组成及主要作用如下：1、用户一用户四接口模块：分别是电话机用户一、用户二、用户三、用户四的用户线接口电路、dtmf采样及ad转换、fsk的da转换、信号音的da转换和pcm编译码电路。具体叙述如下：（1） my88622（各用户单独使用）用来实现二/四线变换，摘挂机检出，铃流驱动和用户话机的接口等功能；（2） tp3057（各用户单独使用）主要实现pcm编译码功能；2、程控交换系统控制模块：该模块即为整个系统的控制中心，主板通过专用接口与系统控制板相连接。完成dtmf识别、fsk信号生成、各种信号音的产生、时分交换、lcd显示、数字中继、系统控制、计算机通信等所有控制、处理工作。系统控制模块的核心器件主要有：tms320vc5410a为ti公司的实时信号处理器。完成信号音的产生算法、时隙交换、dtmf译码算法、fsk编解码算法、no7信令等工作。ep1c6q240为altera公司的大规模现场可编程器件（fpga）。完成pcm信号的组合和分解、用户状态识别、用户振铃控制等工作。msp430f149为ti公司16位微处理器，作为dsp的协处理芯片，完成串口控制和lcd显示功能。sst39vf800a（29lv800），dsp专用flash，用来存放所有程序代码。epc2lc20，altera板专用，fpga专用prom，用来存放fpga配置程序。74lvt164245，3.3v i/o转5v i/o接口芯片。max232，msp430使用rs232电平转换芯片。5v1.8v稳压芯片，为dsp内核工作电源。5v1.5v稳压芯片，为fpga内核工作电源。u11：5v3.3v稳压芯片，为dsp及fpga的i/o工作电源。uart：基于msp430的rs232口，在本系统中，采用此口与计算机通信。dspjtag口、fpgajtag和msp430jtag：dspjtag口为dsp仿真器连接专用接口，供系统二次开发时使用。当系统工作在正常状态时（即：非二次开发状态），无需连接dsp仿真器，对系统工作无影响。fpgajtag共有三个接口组成，分别为：altera板：fpgaps、fpgajtag和epcjtag。其中：fpgaps口为fpgaep1c6q240的串从配置接口，fpgajtag为fpgaep1c6q240的jtag配置接口，epcjtag为配置romepc2lc20的jtag口。msp430jtag口为msp430仿真器连接专用接口，供系统二次开发时使用。当系统工作在正常状态时（即：非二次开发状态），无需连接msp430仿真器，对系统工作无影响。系统控制板上各状态开关功能及设置方法说明如下：）s2：用于设定dsp的工作方式和频率，外部晶振为20mhz，该系统dsp的标准工作频率是140mhz， 产品在出厂时已设定好，无需调整。在做二次开发时根据需要进行调整，参看表21。mp/mc工作模式选择md1md2md3时钟00015倍00110倍0105倍011保留1002倍1011/41101倍1111/2表21 dsp时钟及工作模式设置状态表）s1：选择fpga配置方式的。出厂时m0-m2已配置好无需改动。altera板：j1-j5全为“1”是prom自行加载配置，全为“0”是计算机配置，出厂时默认是prom加载，做二次开发时才需改动，切换配置模式时必须将此5位都拨到同一端。m0-m1选择配置模式，见表22。表22 fpga配置模式表（altera板）3、外线接口模块：外线接口模块完成本系统与电信局线路的对接功能，通过该模块可实现本系统内任意一用户都可呼叫电信网络任何一用户，同时，电信网络中的任何一用户也可呼叫本系统用户。当有外线呼入时，系统查询预先设置的用户振铃，若该用户忙，则自动查询其他用户，若所有用户都忙，则通知外线无人接听。本模块的详细组成说明如下：）pcm编译电路：完成外线话音信号的pcm编码和系统用户的pcm译码。）外线振铃检测电路：当有电信用户呼叫本系统时，振铃检测电路产生一信号通知系统控制电路，表示有外线呼入。其中开关k1为外线馈电电压选择。）摘机控制电路：该电路用来改变外线环路电流，使电信局端识别用户已摘机。该电路的控制信号由系统控制电路给出。）极性变换电路4、lcd显示模块：本液晶模块为240x128点大屏幕显示屏，用来显示当前系统状态以及所有人机接口的状态显示，如菜单，系统帮助，参数状态设置，dtmf波形等。可调电阻r74为液晶对比度调节电阻，顺时针方向：对比度增加；逆时针方向：对比度降低。5、键盘模块： 键盘为6键薄膜按键，完成人机接口的各种操作，如菜单选择，参数设置等。6、数字中继模块：数字中继接口为两台实验箱或实验箱与外部交换机的连接口，传输介质为双绞线。通过数字中继接口即可实现两台实验箱8个用户的全双工电话通信。其中u200为电平转换芯片。7、状态指示模块：状态指示模块共有6个发光二极管，分别指示：中继发送：d204，灯亮表示发送数据到中继口状态。中继接收：d203，灯亮表示接收到中继数据。5v电源指示灯。5v电源指示灯。-24v馈电电压指示灯。铃流指示灯。四、实验内容1从外型上认识系统中各关键器件，掌握其在系统中的作用。2认识现代程控交换系统的结构组成。2从总体上初步熟悉四部电话单机进行通话。3初步建立程控交换实验系统及电话交换、中继接续通信的概念。4了解人机接口操作。 五、实验步骤1学习整个系统的硬件。2打开交流电源开关，观察系统中各指示发光二极管的状态。3打开铃流开关，观察铃流状态指示发光二极管的状态。4用户一摘机，拨号，呼叫用户二，用户二振铃，用户二摘机，建立通话。5用户三摘机，拨号，呼叫用户四，用户四振铃，用户四摘机，建立通话。6用户二挂机，结束与用户一通话。7用户二摘机，拨号，呼叫用户四，用户四忙，用户二忙音，通话失败，用户二挂机。8用户一挂机。9用户三挂机，结束与用户四通话。10仔细聆听整个实验过程中的各用户话机中信号音的变化。11仔细观察整个实验过程中的lcd显示屏的变化，观察通话计时过程。实验三 系统控制模块实验一、实验目的1了解交换控制单元（dsp）主要功能。2了解网络交换单元（fpga）主要功能。3熟悉交换控制单元（dsp）与输入、输出电路的工作关系。4熟悉网络交换单元（fpga）与输入、输出电路的工作关系。二、实验设备thecj-2型现代程控交换实验箱一台三、实验原理交换控制单元（dsp）完成对交换双方的控制、各种信号音的产生、数字信号的处理、时隙交换、no7信令等功能，数据和命令通过网络交换单元与各硬件进行交换。网络交换单元（fpga）完成信号的采集、话路交换、pcm信号的组合分解、与各硬件接口通信。1 电话状态的识别 图31 用户摘机识别原理话机摘挂机状态的电平由my88622芯片产生，输入fpga，再由dsp从fpga中读取该状态进行相关任务的处理。 图32 用户摘机群处理示意图2 信号音的发生话机所接收到的拨号音、忙音、催挂音等信号音由dsp生成相关的数字信号，通过tp3057 pcm编译码芯片转换输出模拟信号到my88622输入端，由my88622将信号音馈到电话线上。信号音是450hz或950hz的正弦信号，根据断续的不同型式表示下列不同的含义：拨号音：为450hz的连续信号。忙 音：为450hz的断续信号。0.7s断续，即0.35s续、0.35s断。回铃音：为450hz的断续信号。5s断续，即1s续、4s断。空号音：为450hz的断续信号。0.2s断续，即0.1s续、0.1s断。催挂音：为950hz的连续音频信号。3 号码识别用户话机号码的识别即dtmf译码由dsp用软件来完成。用户输入的dtmf信号经过pcm编码后通过fpga送给dsp芯片来处理。4 话路交换用户间的话音通过tp3057进行pcm编码送给fpga,由fpga送给dsp来进行交换，dsp将交换后的数据送给fpga分解后送回tp3057进行pcm解码，交换方式和交换线路的命令由dsp送给fpga。5 液晶控制液晶控制由msp430来完成，dsp产生显示的数据，具体操作细节和流程参看二次开发手相关手册。6 pc通信接口pc机串口是异步串口，本系统中用msp430实现异步串行数据的发送接收，并与dsp之间交互串口数据。7 键盘输入薄膜开关输入电路的扫描输入信号有6个：返回、确认、上 、下、左、右。键盘的扫描由fpga来完成。四、实验内容1根据课本熟悉程控交换的流程和对应的模块。2了解本程控交换实验系统的程序规划。3试用dsp、fpga进行编程，实现本实验系统的功能。五、实验报告1简述程控交换的流程和对应的模块的作用。2说明dsp与fpga的具体作用。 3采用dsp、fpga进行编程，实现本实验系统的功能。 实验四用户接口电路及2/4线变换实验一、实验目的1全面了解用户线接口电路功能（borscht）的作用及其实现方法。2通过对用户线接口电路芯片my88622的学习与实验，进一步加深对borst功能的理解。3熟悉用户模块电路的电路组成及工作原理。4掌握用户线接口电路对用户状态改变的识别原理。二、实验设备20m通用示波器一台，万用表一块，电话一部，thecj-2型现代程控交换实验箱一台三、电路工作原理用户电路也可称为用户线接口电路（subscriber line interface circuitslic）。任何交换机都具有用户线接口电路。根据用户电话机的不同类型，用户线接口电路（slic）分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。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。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线路中实现的，馈电电压一般是-60v，用户的馈电电流一般是20ma30ma，铃流是25hz,90v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、振铃等，所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担完成，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），r（振铃）、s（监视）、c（编译码）、h（混合）、t（测试）、o（过压保护）七项功能。图4-1为模拟用户线接口功能框图。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-battery feeling）向用户话机送直流电流。通常要求馈电电压为-48伏或-24伏，环路电流不小于18m a.（2）过压保护（oovervoltage protection）防止过压过流冲击和损坏电路、设备。图4-1 用户线接口功能框图（3）振铃控制（rringing control）向用户话机馈送铃流，通常为25hz/90vrms振铃继电器铃流发生器馈电电源模拟用户线过压保护电路测试开关馈电电路混合电路编码器解码器低通平衡网络低通发送码流接收码流(编码信号)b测试总线振铃控制信号用户线状态信号正弦波。（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,它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（hhyhird）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，因此称为“混合电路”。（7）测试（ttest）对用户电路进行测试。在本实验系统中，用户线接口电路选用的是my88622。my88622是2/4线厚膜混合用户线接口电路。它包含向用户话机恒流馈电、用户端口或局用端口三元件阻抗、用户摘机后自行截除铃流、摘挂机的检测及音频或脉冲信号的检测、无变压器语音信号的2/4线混合转换、外接振铃继电器驱动输出、环路馈电中断。my88622用户电路的双向传输衰耗均为1db，供电电源为+ 5 v和5 v，my88622还将输入的铃流信号放大以达到电话振铃工作的要求，即达到+75v的有效值。其各项性能指标符合邮电部制定的有关标准1、该电路的特点：无变压器2/4 线转换用户环路恒流馈电用户端口或局用端口三元件阻抗摘挂机及拨号脉冲检测铃流继电器驱动环路馈电中断铃流自动截断2、主要技术指标：对地不平衡度数 典型60db(300hz3400hz)阻抗特性 a 型为200+560*0.1ufab 型为200+680*0.1ufc 型为6002 线回损失 30db衡重噪音 典型值 -75db传输损耗 a、b 端至vx 端为 -1dbvr 端至a、b 端为 -1db馈电功耗 在正常工作时仅为1w，静态时约为50mw正常工作环阻值 1.8k5k3my88622 外形尺寸图4.引脚说明:引脚号 名 称 说 明1 tf 内部连接,外部不用2 lpgnd 环路地及系统相对于vbat 的地,通常与gnda 连接3 vr话音接受端(输入),使4 线模拟信号传入slic4 led 环路状态led 显示,低电平有效5 vee负电源端(-5v)6 gnda模拟地(0v)7 nc 外部悬空8 vx 话音发送端(输出),使4 线模拟信号传出slic9 tip 连接电话线t 端10 ring 连接电话线r 端11 rf 铃流回路端,与铃流继电器连接12 vcc 正电源端(+5v)13 rc 铃流继电器控制端(输入),高电平有效14 rd 铃流继电器驱动端,下拉方式工作15 nc 内部连接,外部不用16 rgnd 铃流继电器地,与gnda 连接17 nc 外部悬空18 vbat 环路馈电电源(-48v)19 nc 内部连接,外部不用20 shk 摘机检测(输出),高电平有效5用户线接口电路主要功能图4-2是my88622内部电路方框图。图4-3是用户线接口电路电原理图。图42 my88622功能框图1）向用户话机供电，my88622可对用户话机提供恒流馈电，馈电电流由vbat以及vdd供给。当环路电阻为2k时，馈电电流为18 ma。具体如下： a、供电电源vbat采用-24v； b、在静态情况下（不振铃、不呼叫），-48v电源通过继电器静合接点至话机； c、在振铃时，-24v电源通过振铃支路经继电器动合接点至话机； d、用户挂机时，话机叉簧下压，馈电回路断开，回路无电流流过； e、用户摘机后，话机叉簧上升，接通馈电回路（在振铃时接通振铃支路）回路。图43 my88622 数字程控交换机用户接口电路应用接线图2）my88622内部具有过压保护的功能，可以抵抗保护tipring端口间的瞬时高压，如结合外部的热敏与压敏电阻保护电路，则可抵抗保护250v左右高压。3）振铃电路可由外部的振铃继电器和用户电路内部的继电器驱动电路以及铃流电源向用户馈送铃流：当继电器控制端 (rc端) 输入高电平，继电器驱动输出端 (rd端) 输出高电平，继电器接通，此时铃流源通过与振铃继电器连接的11端 (rf端) 经tipring端口向被叫用户馈送铃流。当控制端 (rc端) 输入低电平或被叫用户摘机都可截除铃流。用户电路内部提供一振铃继电器感应电压抑制箝位二极管。4）监视用户线的状态变化即检测摘挂机信号，具体如下：a、用户挂机时，用户状态检测输出端输出低电平，以向控制系统表示用户“闲”；led输出0，发光管灭。b、用户摘机时，用户状态检测输出端输出高电平，以向控制系统表示用户“忙”；led输出1，发光管亮。c、用户若拨电话号码为脉冲拨号方式时，该用户状态输出端应能送出拨号数字脉冲。回路断开时，送出低电平，回路接通时送出高电平（注：本实验系统不选用脉冲拨号方式，只采用dtmf双音多频拨号方式）；5）在tipring端口间传输的语音信号为对地平衡的双向语音信号，在四线vr端与vx端传输的信号为收发分开的不平衡语音信号。my88622可以进行tipring端口与四线vr端和vx端间语音信号的双向传输和2 / 4线混合转换。6）my88622可以提供用户线短路保护：tip线与ring线间，tip线与地间，ring线与地间的长时间的短路对器件都不会损坏。7）my88622提供的双向语音信号的传输衰耗均为40db。8）my88622的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩阵使用。四、实验内容 1.了解用户模块my88622的主要性能与特点。2.熟悉用my88622组成的用户线接口电路。3.连接上电话机，用示波器分别观测my88622的20脚在摘挂机时的工作电平，摘机时，测试ain1（my88622四线输入）的信号；拨号，测试aout1（my88622四线输出）信号。五、实验步骤1将一部电话机接入用户接口模块一。2打开系统主电源开关，观察系统上电状态。3保持电话机处于持机状态，用示波器波观察my88622第20脚的电平状态及发光二极管d15的状态。4电话摘机，继续观察第20脚的信号电平状态及发光二极管的状态。5电话挂机，用示波器观察ain1和aout1的波形。6电话摘机，用示波器观察ain1和aout1的波形。7电话拨号，用示波器观察ain1和aout1的波形。六、实验注意事项1my88622是厚膜电路，比较脆弱，不要用力搬弄。2系统上电后摘挂机，如果二极管不发光，请确认连接正确，检查接口是否有接触不良的现象。实验五 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tp3057的电路组成和使用方法。3 观测pcm相关各测量点的工作波形。二、实验设备20m通用示波器一台，万用表一块，thecj-2型现代程控交换实验箱一台二、 组成和原理 图51 数字通信示意框图 量化是将样值幅度取值连续的模拟信号变成样值幅度取值离散的数字信号。即是将信号的幅度取值限制在有限个离散值上。只要信号的幅值落在某一个量化级内的中间值或起始值来代表信号的量化值。信号的量化方法通常有两种：（1）均匀量化 （1）非均匀量化。非均匀量化的量化间隔是不相等的，大信号区的量化间隔大，小信号区的量化间隔小，即量化间隔v是不固定的。如何实现非均匀量化？一种办法是：在对信号进行编码之前，先对小信号进行高增益的放大，对大信号则使增益很小，甚至没有增益，然后再进行均匀量化及编码。完成这一任务的部件称压缩器，它的输入输出特性称为压缩特性。接收端恰要与此相反，对解码后的信号经过扩张器，使信号还原成原值。目前在国际上广泛采用的只有两种：a律和u律。a律压扩特性是根据非均匀量化的概念推导出来的，它是一个种对数压扩特性，分为两段。其输出y与输入x的关系为： y=a/(1+lna)x (0x(1/a) y=(1+lnax)/(1+lna) (1/ax1) 图52 a率压扩特性13折线示意图其中常数a为压缩系数，表示压缩的程度。a值不同，压扩特性也就不同，如图所示。a=1，y=x，为一条直线，表示不无压缩，即为均匀量化情况。a值越大，在小信号处的斜率越大，对提高小信号的信噪比越有利。目前各厂家多采用a=87.6的压扩特性。 图53 a率压扩特性示意图u律压扩特性是根据三极管的特性而演变的，它也是一种对数压扩特性。其输出y和输入x的关系式为：y=ln(1+u|x|)/ln(1+u) (0x1)u为压缩系数，当u=0时，相当无压缩。u越大则压缩效果越明显。早期用u=100,现在采用u=255。a律和u律的性能基本相似，各有优缺点。u律最早是由美国提出，在北美和日本被采用。a律后来由欧洲提出，在欧洲和中国被采用。它们是ccitt建议共存的两个标准，但在国际通路均采用a律。四路数字电话编译码电路的原理图都是一样的，因此只对其中一路进行说明。图5-1就是一路的pcm编译码电原理框图。 slic电路pcm编译码数字程控交换网络图54 pcm编译码电原理框图pcm编译码电路本系统使用tp3057来完成。fsxbclkxdx8khz帧同步信号输入2.048mhz时钟输入pcm数字信号输出drpcm数字信号输入图55 pcm编译码数字信号波形图1、 该电路特点发送高通低通滤波器。接收低通滤波器。rc噪声滤波器。a率编码解码。 2、技术指标内部基准源，内部自零电路。串行i/o接口。5v工作电压。d3/d4和ccitt标准。低功耗50mw，自动休眠功能，休眠模式时功耗3mw。兼容ttl和cmos逻辑电平。 3、芯片介绍引脚 名称 说明 1 vbb -5v供电引脚2 gnda 模拟地3 vfr0 模拟输出端4 vcc 5v供电引脚 5 fsr 接收帧同步6 dr 接收数据输入7 bclkr 接收位时钟 8 mclkr 接收主时钟9 mclkx 发送主时钟 10 bclkx 发送位时钟 11 dx 发送数据输12 fsx 发送帧同步13 /tsx 输出使能 14 gsx 输出增益端15 vfxi- 反相输入端16 vfxi 同相输入端 4、内部结构 图57 典型应用电路图图5-7是tp3057的应用电路图，图5-8是它的内部结构图。从两图中我们可以看到，信号由输入端输入，经放大以后经由rc噪声滤波，带通滤波送给编码部分。编码部分由s/h dac、比较器、a/d控制电路、自归零电路和反馈组成，编码的数据送给发送寄存器保存，发送帧同步信号到来后就由dx端输出。输入的pcm数据由dr端输入，帧同步信号到来后，送给s/h dac进行数模转换，经由带通滤波器、rc噪声滤波和音频放大后由vfr0端输出。 图58 tp3057内部结构图四、实验内容1熟悉a率编解码的原理。2了解pcm信号的实现方法。3观测pcm信号，加深对pcm信号的理解。五、实验步骤测量ain1、aout1、din1、dout1、fst1、fsr1及bclk的各点波形。1将两部电话机与实验箱用户一、用户三接口连接，系统上电。2将用户一与用户三按正常呼叫接通，建立正常通话后，通过话机输入语音信号或双音多频信号。在各收发测量点进行观察测量。3各测量点波形说明如下：dout1：用户一pcm数字信号输出ain1：用户一pcm 模拟话音信号输入aout1：用户一pcm模拟话音信号输出din1：用户一pcm 数字信号输入fst1：用户一输出帧同步信号fsr1：用户一输入帧同步信号bclk：2.048m时钟信号，四用户共用 4用双通道观察输入帧同步信号与时钟信号，观察输入帧同步信号与输出帧同步信号。六、实验注意事项 pcm编译码电路中，在没有建立通话时，pcm编译码电路是没有有输出的，此时只能测量到输出帧同步信号和2.048m时钟。实验六信号音产生实验一、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。二、实验设备20mhz通用示波器一台，万用表一块，电话一部，thecj-2型现代程控交换实验箱一台三、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。 图61 本实验系统传送信号流程图由此可见，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450hz或950hz的正弦信号，例如：拨号音：（dial tone）连续发送的450hz正弦信号。回铃音：（echo tone）1秒送，4秒断的5秒断续的450hz正弦信号。忙音： （busy tone）0.35秒送，0.35秒断的0.7秒断续的450hz正弦信号。空号音：为450hz的断续信号。0.2s断续，即0.1s续、0.1s断。 催挂音：950hz，连续发送响度较大的信号与拨号音有明显区别。b振铃信号（铃流）：一般采用频率为25hz，幅度为90v15v的交流电压，以1秒送，4秒断的5秒断续方式发送。 c拨号音由dsp生成相关的数字信号，通过配置时隙经pcm转换后输出模拟信号到my88622输入端，由my88622将信号音馈到电话线上。频率为450hz，幅度在5v左右。测量点为aout1。 d回铃音由dsp生成相关的数字信号，通过配置时隙经pcm转换后输出模拟信号到my88622输入端，由my88622将信号音馈到电话线上。为1秒通、4秒断的重复周期为5秒的450hz的正弦信号。测量为aout1。e忙音由dsp生成相关的数字信号，通过配置时隙经pcm转换后输出模拟信号到my88622输入端，由my88622将信号音馈到电话线上。为0.35秒通，0.35秒断的重复周期为0.7s 的450hz的正弦信号，测量点为aout1。f空号音由dsp生成相关的数字信号，通过配置时隙经pcm转换后输出模拟信号到my88622输入端，由my88622将信号音馈到电话线上。为0.1秒通，0.1秒断的重复周期为0.2s 的450hz的正弦信号，测量点为aout1。g催挂音由dsp生成相关的数字信号，通过配置时隙经pcm转换后输出模拟信号到my88622输入端，由my88622将信号音馈到电话线上。为频率为950hz的连续正弦信号，连续发送响度较大，与拨号音有明显区别，测量点为aout1。h铃流信号是铃流发生器产生的25hz方波经放大电路放大，逆变后形成。铃流信号送入振铃继电器后，需要my88622来驱动，向用户送出铃流，完成振铃，它的测量点为状态指示模块的tf21(铃流测试端)。图6-2为它们各信号音工作波形图。拨号音2.5v-2.5vf=450hz回铃音2.5v-2.5v1s4s1sf=450hz忙音2.5v-2.5v0.35sf=450hz0.35s0.35s空号音2.5v-2.5v0.1sf=450hz0.1s0.1s铃流信号50vf=25hz-50v图6-2 各信号音工作波形图 上图的各种信号音（除铃流）是由dsp产生数字音频信号，通过配置时隙经pcm转换后转换模拟信号的。四、实验内容1 用万用表测量各测量点拨号音、忙音、空号音、催挂音、回铃音及铃流控制信号的电压。2 用示波器测量各测量点拨拨号音、忙音、空号音、催挂音、回铃音及铃流控制信号的波形。3 各测量点说明如下：aout1：信号音tf21(状态指示模块)：铃流信号音信号五、实验步骤1将一部电话机接入用户接口模块一。2打开系统主电源开关，观察系统上电状态。3将铃流开关关闭。4在电话摘机的同时，用示波器观察aout1点的波形，记录下拨号音的波形及频率。5在不按键即不更改系统参数的情况下，20秒后，aout1出现忙音，记录下忙音的波形及频率。6继续20秒后，aout1出现催挂音，记录下催挂音的波形及频率。7将电话挂机。8将电话摘机，键入非本系统电话号码，如333等，用示波器测量aout1的波形，记录下空号音的波形及频率。9将电话挂机，打开铃流开关，观察铃流状态指示灯d202的状态及闪烁情况，用万用表交流电压档测量tf21的电压值。10用示波器观察tf21的波形及频率。11关闭铃流开关，关闭系统电源，整理实验记录及实验设备。六、实验注意事项 在测量25hz的铃流信号发生器输出的波形时，一定要注意万用表的量程和示波器的电压量程档，以防止损坏仪器和其它电子器件。实验七 dtmf译码实验一、实验目的 1了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法。2熟悉该电路的组成及工作过程。3观测电话机发送的dtmf信号波形。4观测dtmf信号的接收工作波形。二、实验设备20m通用示波器一台，thecj-2型现代程控交换实验箱一台，话机两部三、实验