《现代交换技术》实验指导书(1).doc

现代交换技术实验指导书主编 王金山审核 吴 亮校对 杨 艺 北方民族大学电气信息工程学院二八年三月目 录实验一 数字程控系统的基本组成实验 5实验二 数字程控交换系统控制系统与交换网络实验11实验三 用户接口电路实验 19实验四 DTMF收号实验 27实验五 模拟用户终端信令实验 33实验六 二/四线变换器实验及PCM编译码实验 35实验七 程控交换原理实验 41实验一 数字程控系统的基本组成实验 ( 验证性实验 )一、实验目的熟悉该程控交换原理实验系统的组成与主要部件的作用。二、实验仪器仪表1现代程控交换实验系统 一台2万用表 一块3示波器 一台三、实验基本原理及电路现代程控交换实验系统的原理方框图如图1-1所示。图1-1现代程控交换实验系统的原理方框图图12是该实验系统的方框图，其电路的组成及主要作用如下：图1-2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： A.用户线接口电路 B.二四线变换器 C.PCM编译码电路2.交换网络系统 主要完成人工与自动交换两大功能，它由下列电路组成： A.自动交换网络系统 B.人工话务员交换电路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： A.450Hz拨号音电路 B.忙音发生电路 C.回铃音发生电路 D.25Hz振铃信号电路图16中各测量点的波形 （1）450Hz拨号音电路，其测量点为TP60；（2）回铃音控制电路，其测量点为TP61；（3）忙音控制电路，其测量点为TP62；（4）25Hz方波是低频振荡推挽信号, 其测量点为TP63；（5）25Hz铃流号发生器电路，其测量点为TP64。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，键盘输入信息，输出显示信息等各种功能。 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等5组电源，由下列电路组成： A、外置工作电源：+5V，+12V，-12V，-48V B、稳压电源： -12V，-5V关于系统中的各单元电路详细工作过程将在后续的单元实验中将做进一步分析。图13是该实验系统电原理方框图。图15是实验系统开关位置及测量点的分布图。用户线用户线主叫用户被叫用户呼叫信号拨号音信号号码信号回铃音信号话音信号忙音信号挂机信号振铃信号应答信号通信建立挂机（先挂方）（用户线信号）摘机挂机摘机下面是本实验系统的传送信号流程，见图17所示。图1-7 本实验系统传送信号流程图20mS20mS3.5V0tTP632TP64t0+45V-45VTP62t03.5V0.35S0.35STP61t03.5V1S4STP60t0f = 400 450 Hz+1.8V-1.8V图16 各测量点的波形图四、实验内容和步骤实验内容1用直流电压表测量TP90、TP93、TP95、TP96、TP97测试点的电压值，并记录。2 用三用表或示波器测量拨号音，忙音、回铃音及铃流信号的各测量点电压或波形，即测量点TP60、TP61、TP62、TP63。3 初步建立程控交换原理系统及电话通信的概念。实验步骤 1. 使实验箱上电且正常工作。2. 用万用表测量TP90、TP93、TP95、TP96、TP97测试点的电压值。 3. 用示波器测量TP60、TP61、TP62、TP63、等各点波形。五. 实验注意事项 1. 此项实验必须要由两人合作完成。 2. 在测量25Hz的铃流信号发生器输出的波形时，一定要注意三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。六、实验报告要求 1. 认真画出实验过程各测量点波形，并进行分析。2画出实验系统结构的电路方框图，并作简要叙述。3写出心得体会。实验二 数字程控交换系统控制系统与交换网络实验( 综合性实验 )一、 实验目的 1. 体会程控交换原理实验系统进行电话通信时的工作过程。 2. 了解CPU中央集中控制处理器电路组成及工作过程。二、 实验仪器仪表1. 主机实验箱 一台2. 外置工作电源（+5V，+12V，-12V，-48V） 一台3. 电话单机 二台三、实验系统电路组成（一）控制电路介绍我们把一个程控交换系统网络分成话路部分和控制部分两大类，而控制部分则是本次实验要介绍的，见图21所示。控制部分就是由CPU中央处理系统、输入电路（键盘）、输出电路（数码管）、双音多频DTMF检测电路、用户环路状态检测电路、自动交换网络驱动电路、人工台与交换网络转换电路、扩展电路、信号音控制电路等电路组成。下面简要说明各部分电路的作用与要求： 1.键盘输入电路：主要把实验过程中的一些功能通过键盘设置到系统中。 2.显示电路：显示主叫与被叫电路的电话号码，同时显示通话时间。 3.输入输出扩展电路：显示电路与键盘输入电路主要通过该电路进行工作。主要芯片是8155，74LS240，MC1413。4.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。5.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。6.自动交换网络驱动电路：主要实现电话交换通信时，CPU发出命令信息，由此电路实现驱动自动交换网络系统，其核心集成电路为74LS374，8255，74LS373等芯片。7.人工台与交换网络驱动电路：主要实现当前工作状态是自动交换方式或者是人工话务台工作方式，要求在某一段时间内只能有一种方式工作，即自动交换工作时，则人工话务台不工作，人工话务台工作时，则自动交换网络不工作。8.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。9.振铃控制电路：它也是按照CPU发出的指令进行工作，具体如下： （a）不振铃时，要求振铃支路与供电系统分开。 （b）振铃时，铃流送向话机，并且供电系统通过振铃支路向用户馈电，用户状态检测电路同时能检测用户的忙闲工作状态。 （c）当振铃时，用户一摘机就要求迅速断开振铃支路。 （d）振铃时要求有1秒钟振、4秒钟停的通断比。 以上是CPU中央集中控制处理系统的主要工作过程，要全面具体实现上述工作过程，则要有软件支持，该软件程序流程图见图22。 图2-2 程序流程图图2-1是CPU中央集中控制处理器系统方框图。图2-3是键盘功能框图。CPU中央处理单元输入输出扩展电路DTMF接收检测用户状态检测电路自动交换网驱动电路人工台与交换网转换电路信号音控制电路扩展接口电路振铃控制电路显示电路键盘输入电路 稳压电源系统工作电源图2-1CPU中央集中控制处理器系统方框图人工(E )时间会议电话PCM(C )复位中继(d )主被控制确认图2-3键盘功能框图 对图2-3所示的键盘功能作如下介绍： “人工”：该键是程控自动交换切向人工交换的按键。按下此键，再按“确认”键进行确认，则工作模式由程控自动交换切换为人工话务台交换，显示器循环显示“E”，此时在人工话务台上的“甲方一路”、“甲方二路”、“乙方一路”、“乙方二路”四个振铃按键可以开始工作。当用户摘机时，用户就听不到回铃音了，在键盘中，除“复位”键外，其它7个键失去功能。若要改为自动交换模式，则按“复位”键，可重启系统，进入自动交换模式。“时间”：该键可设置系统的延时时间。如久不拔号、久不摘机、位间不拔号的延时，缺省值为10秒，可选择的时间值有10秒、30秒、1分钟。按一次该键则显示下一个时间值，三个值循环显示，当按下“确认”键时，就选定当前显示值供系统使用，按“复位”键则清除该次时间的设定。 “会议电话”：该键为召开电话会议的按键。电话会议设置甲方一路为主叫方，其他三路为被叫方，只能由主叫方主持召开会议。按下“会议电话”键，再按“确认”键确认，则甲方一路为主叫方，向其他三路发出呼叫。电路完全接通或者接通两路后，主叫方能和任一被叫方互相通话，而三个被叫方不能互相通话。除“复位”键外，其他键均失去功能。会议结束后，可按“复位”键重启系统。 “PCM”：该键为模拟交换切向数字交换的功能按键。按下该键，再按“确认”键确认，显示器循环显示“C”，此时，只能甲方第一路与乙方第一路经PCM编译码进行通讯。按“复位”键重启系统，进入模拟交换模式。 “中继”：该键为局内交换切向中继交换的功能按键，按下此键，再按“确认”键进行确认，则工作模式由局内交换切换为中继交换，显示器循环显示“d”，此时方可通过中继拨打“长途”电话。按“复位”键重启系统，进入正常局内交换模式。 “主被控制”： 按下此键，再按“确认”键进行确认，显示器循环显示“F”，则程控系统增加主被叫控制功能。所谓“主被叫控制”即是：通话双方有且只有一方挂机时，不切断通信链路，挂机方重新摘机时，还继续双方的通信。只有双方都挂机了才切断通信链路，结束本次通信。按“复位”键重启系统，进入正常工作模式。 “确认”：该键完成对其他功能键的确认，防止误按键，在键盘中除“复位”键外，其他功能键都必须加“确认”键才能完成所定义的功能。 “复位”：该键为重启系统按键。在任何时候或者系统出现不正常状态时都可按下此键重启系统（有用户通话时，会中断通话），所有设置均为默认值。注意：各项功能都必须在用户闲时才能设置，如遇不正常时，请按一下“复位”键，使系统重新启动。图25是显示电路工作示意说明图。分秒主叫号码显示被叫号码显示记时显示图26、图27是稳压及状态指示框图及电原理图。图25显示电路工作示意图+ 12V+ 8V稳压电路+ 5V稳压电路+8V输出+5V输出电源及工作状态指示电路- 12V- 8V稳压电路- 5V稳压电路- 8V输出- 5V输出电源及工作状态指示电路图2-6 稳压及状态指示框图图27二、三次稳压及状态指示电原理图（二）实验电路中集成电路汇编说明 在该实验系统中，共使用18种集成电路，见图28所示。MT8816 MT8870 SJ0612C TP3067 74LS04 74LS10 74LS7474LS138 74LS161 74LS240 8155 74LS373 74LS374 4066AT89C51 MC1413 555 8255 其中前4种集成电路芯片将在各实验中作详细说明，因此不再列出。图28实验系统集成电路图例四、实验内容和实验步骤 实验内容 1.从总体上初步熟悉两部电话单机用自动交换方式进行通话，实验分为内呼与外呼两种方式，分别进行，见图29所示。 2建立程控交换原理系统及电话通信的概念。 3.观察并记录一个正常呼叫的全过程。 4.观察并记录一个不正常呼叫的状态。 5.观察并记录一个人工正常呼叫及通话的全过程。 6.观察并记录各功能键的实验。内呼外呼乙方甲方号码：89号码：88号码：69号码：68交换网络系统图29呼叫识别电路框图实验步骤 1.接通外置工作电源，连接外置工作电源的直流输出线至实验箱右上方的插座中。 2.先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再按下“直流输出开关”，此时实验箱上的四组电源已供电，各自发光二极管亮。 3.对CPU键盘电路中的“复位”键进行一次上电复位，此时，CPU已对系统进行初始化处理，即可进行实验。4.正常呼叫全过程的观察与记录。A.主叫摘机，听到拨号音。B.主叫拨首位号，拨号音断，主叫继续拨完被叫号码。C.被叫振铃，主叫听到回铃音。D.被叫摘机，回铃音断，双方通话。E.挂机，任一方先挂机，另一方听到忙音后再挂机。5.不正常呼叫的自动处理A.主叫摘机后超时不拨号B.拨号位之间间隔超时。C.振铃后久不摘机4.对各开头功能说明如下：K60：450Hz拨号音输出开关。K61：忙音控制信号输出开关。K62：回铃音控制信号输出开关。K63：25Hz铃流信号输出开关。K11=K21=K31=K41：二/四线变换后的发送语音信号的开关，同时也是双音多频输入信号的开关。其中K112-3是用于PCM编译码器的外加信号输入开关。K12=K22=K32=K42：二/四线变换后的接收语音信号的开关，同时也是信号音送至用户线接口电路的开关。K13=K33：PCM编译码器输出信号的选择开关：当它们的1与3脚相连，则是正常发送输出至自动交换网络：当它们的2与3脚相连，则为PCM输出与输入相连，即自环。五、实验注意事项 1.在后续实验过程中，实验步骤的前3项，不再每次提出，请在每次实验时，应注意这一点。 2.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“直流输出开关”，实验结束后，先关“直流输出开关”，最后再关“交流开关”，以避免实验电路的器件损坏。 六、实验报告要求1. 画出实验系统电路的方框图，并作简要叙述。2. 对正常呼叫全过程进行记录。 实验三 用户线接口电路实验 ( 验证性实验 ) 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SJ0612C电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。 二、实验仪器仪表 1. 主机实验箱 一台 2. 外置工作电源 一台 3. 电话单机 二部 4. 20MHz示波器 一台 5. 三用表 一台 三、电路工作过程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（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）或用户环路接口电路可分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。由于实验系统使用的电话单机为模拟电话单机，因而选用模拟用户线接口电路，而对数字用户线接口电路不作介绍。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BORSHCT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。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。（3）振铃控制（RRinging Control）向用户话机馈送铃流，通常为25Hz/90Vrms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。模拟用户线接口功能见图31。用户线接口电路模拟用户线接口电路的产品品种不多，常用的典型型号有MOTOROLA公司的MC3419（IL、ATL、CTL）、MC34F19与MITEL公司的MH88500、MH88610、MH88612、MH89615与INTEL公司的29C48，HG624、HG625、SJ0510、LM93510及国产SJ0612C等。在本实验系统中，用户线接口电路选用的是国产的SJ0612C。SJ0612C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、向被叫用户话机馈送铃流、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识别，用户线是否有话机的识别，语音信号的2 / 4线混合转换，外接振铃继电器驱动输出。SJ0612C用户电路的双向传输衰耗均为1dB，供电电源为+ 5 V和5 V。其各项性能指标符合邮电部制定的有关标准。用户线状态信号模拟用户线振铃控制信号测试总线馈电电源铃流发生器ba(编码信号)发送码流接收码流混合电路低通平衡网络低通编码器解码器测试开关馈电电路振铃继电器过压保护电路图31模拟用户线接口功能框图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）音频或脉冲拨号检测 （7）振铃继电器驱动输出 （8）语音信号的2 / 4线转换 （9）能识别是否有话机 （10）无需偶合变压器 （11）体积小及低功耗 （12）极少量外围器件 （13）厚膜混合型工艺 （14）封装形式为20引线单列直插 图32 SJ0612C管脚排列图图32是它的管脚排列图2.SJ0612C引出端功能的说明 1脚：TF TIP FEED：内部连接，供测试用。外部不作任何连接 2脚：GND 供电电源和馈电电源的地端 3脚：VR 四线语音信号的接收端 4脚：NC 空端 5脚：VEE 负供电电源，通常为5 V DC 6脚：GND 供电电源和馈电电源的地端 7脚：NC 空端 8脚：VX 四线语音信号的发送端 9脚：TIP 连接用户电话的“TIP”线 10脚：RING 连接用户电话的“RING”线 11脚：RF RING FEED：外部连接至振铃继电器 12脚：VDD 正供电电源，通常为+ 5 V DC 13脚：RC 振铃继电器控制输入端，高电平有效14脚：RD 振铃继电器驱动输出端，外接振铃继电器线圈至地端，内部 有一线圈感应箝位二极管15脚：RV RING FEED VOLTAGE：用户线铃流源输入端，外部连接至振 铃继电器 16脚：VRLY 振铃继电器正供电电源，能常为 + 5 V DC 17脚：NC 空端 18脚：VBAT 用户线馈电电压，通常为48 V DC 19脚：NC 空端 20脚：SHK 摘挂机状态检测及脉冲号码输出端，摘机时输出高电平 3.极限参数：参数符号极小值极大值单位1电源电压VDDVEEVBAT0.30.30.3+ 151560VVV2存储温度TS40+ 100C3耗散功率PD2W注：超过这些参数会导致永久损坏 4.工作条件：参数符号最小值典型值最大值单位1工作电源VDDVEEVBATVRLY+ 4.754.7524+ 5.05.048+ 5+ 5.255.2560VVVV2工作温度TO0+ 70C 5.直流电性能参数:参数符号最小值典型值最大值单位工作条件1静态电流VDDVEEVBATIDDIEEIBAT+5.82.6500mAmAuA挂机2电源功耗PC2101410mWmW挂机摘机3恒定馈电电流ILOOP232527mA4用户环路电阻RLOOP2KVBAT= -48V（包括话机）5铃流过流保护40mA6摘机检测输出低压(挂)输出高压(摘)VOLIOLVOHIOH27048 400VmAVuA7RC控制输入低压输入高压VILIILVIHIIH200. 75050VmAVuA 6.交流电性能参数:参数符号最小值典型值最大值单位工作条件1铃流电压VRing179025VHZ迭加482振铃数量REN33载铃时间200ms4二线输入阻抗ZIN600纯电阻阻抗5四线输入阻抗100K6四线输出阻抗107二线到四线增益线性度1.00.15dB音频通带8四线到二线增益线性度1.00.15dB音频通带9二线音频回损THL2030dB10平衡度5055dB11谐波总失真四线二线THD0.10.11.01.0%12混合衰耗THL2030dB13共模抑制比CMRR4050dB14空闲信道噪声NC12dB15电源抑制比VDDVEEVBATPSRR262626dBdBdB7.用户线接口电路主要功能VXVRSHK TF TIPRING RF RV RD RCVRLY GNDVDD VEE GNDVBAT VDD振铃继电器驱动电路振铃继电器驱动电路恒流馈电铃流馈电恒流馈电铃流馈电振铃继电器驱动电路 图3-3是SJ0612C内部电路方框图，其主要功能说明如下：图3-3SJ0612C内部电路方框图 （1）向用户话机供电，SJ0612可对用户话机提供恒流馈电，馈电电流由VBAT以及VDD供给。恒定的电流为25 mA。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-48V； 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，-48V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。（2）SJ0612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15端 (RV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CPU中央集中控制系统表示用户“闲”； B.用户摘机时，用户状态检测输出端输出高电平，以向CPU中央集中控制系统表示“忙”； 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。SJ0612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）SJ0612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）SJ0612提供的双向语音信号的传输衰耗均为dB。该传输衰耗可以通过SJ0612用户电路的内部调整，也可通过外部电路调整 （8）SJ0612的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩阵使用。由图11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一样，因此只对其中的一路进行分析。图34是甲方一路用户线接口电路的原理图：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。 当用户摘机时，发光二极管D10亮表示用户已处于摘机状态，TP13由低电平变成高电平，TP14则由高电平变成低电平，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命令拨号音及控制电路送出f=450Hz，U=2V的波形。图34用户线接口电路电原理图此时，在TP12上能检测到如图35所示波形TP1202VP-Pf = 400 450 Hzt图35 450Hz拨号音波形当用户听到450Hz拨号音信号时，用户开始拨电话号码，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检测主叫所要被叫用户的号码后，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。TP10：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。TP11：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。TP12：通信时有接收话音波形；摘机后拨号前有450Hz拨号音信号；不通信时则此点无波形。 TP13、TP14：摘挂机状态检测测量点挂机：TP13=低电平，TP14=高电平。摘机：TP13=高电平，TP14=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：TP10=TP20=TP30=TP40TP11=TP21=TP31=TP41TP12=TP22=TP32=TP42TP13=TP23=TP33=TP43TP14=TP24=TP34=TP44四、实验内容和步骤操作、观察、记录：1. 用户电话单机的直流供电（B）的观测，即甲方二路中的测量点为TP2A、TP2B：A.挂机状态；B.摘机状态2. 摘、挂机状态检测的观测；3. 被叫话机振铃（R）的观测； 五、实验注意事项 当实验过程中出现不正常现象时，请按一下“复位”键，以使系统重新启动。六、实验报告要求 1. 画出本次实验电路方框图，并能说出其工作过程。 2. 画出各测量点在各种情况下的波形图。实验四 DTMF收号实验 ( 验证性实验 )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。二、实验仪器仪表 1. 主机实验箱 一台 2. 系统工作电源 一台 3. 电话单机 两台 4. 20MHZ示波器 一台 5. 三用表 一台三、实验电路的基本工作原理在做双音多频接收实验之前，很有必要对双音频的发送和脉冲拨号及其工作过程作一简要介绍，并对脉冲拨号方式作一简要比较。(一)双音多频拨号脉冲拨号简单介绍在电话单机中，有两种拨号方式，即脉冲拨号和双音多频拨号。 双音多频拨号方式中的双音多频是指用两个特定的单音频信号的组合来代表数字或功能，两个单音频的频率不同，所代表的数字和功能也不同，在双音多频电话机中有16个按键，其中有10个数字键09，6个功能键*，#、A、B、C、D，按照组合的原理，它必须有8种不同的单音频信号，由于采用的频率有8种，故又称之为多频，又因以8种频率中任意抽出2种进行组合，又称其为8中取2的编码方法。根据CCITT的建议，国际上采用697HZ、770 HZ、852 HZ、941HZ、1209HZ、1336HZ、1477HZ和1633HZ，把这8种频率分成两个群，即高频群和低频群，从高频群和低频群中任意各抽出一种频率率进行组合，共有16种不同组合，代表16种不同数字或功能，见表4-1。表4-1 数 高 字 频低频1209133614471633697123A770456B852789C941*0#D表中*、#键作特殊功能用（如闭音、重发）等，A、B、C、D留作它用，例如拨数字号码“8”，则发双音多频信号频率为fH=1336HZ、fL=852HZ。双音多频，简写DTMF（DTMF=Dual Tone Multirequency)1 2 3 A4 5 6 B7 8 9 C* 0 # DDTMF信号（输出控制）fL fH （R1 R4）（C1 C4）时钟产生行正弦波形成可变速行时钟产生列正弦波形成可变速列时钟产生图4-1 一个典型的DTMF发送电路原理框图 DTMF发送器的原理与构成如图4-1所示，它主要包括：（1）晶体振荡器一外接晶体（通常采用3.58MHz）与片内电路构成振荡器，经分频产生参考信号。（2）键控可变时钟产生电路一它是一种可控分频比的分频器，通常由n级移位寄存器与键控反馈逻辑单元组成。（3）正弦波产生电路一它由正弦波编码器与D/A变换器构成，通常，可变速时钟信号先经5位移位寄存器，产生一组5位移位代码，再由可编程逻辑阵列（PLA）将其转换成二进制代码，加到D/A变换器形成台阶型正弦波。显然台阶的宽度等于时钟频率的倒数，这样形成的正弦波信号频率必然对应于时钟的速率和按键的号码。（4）混合电路一将键盘所对应产生的行、列正弦波信号（即低、高群fL、fH）相加、混合成双音信号输出。（5）附加功能单元，如有时含有单音抑制，输出控制（禁止）、双键同按无输出等控制电路。DTMF发送器按输入控制方式可分为键盘行列控制和BCD接口控制两种。它们的控制部分真值表分别示于表42、表43。 表42键盘控制接口功能真值表输 入行列R1R2R3R4C1C2C3C4发送 fL(Hz)697770852941频率fH(Hz)1209133614771633 表43BCD码控制接口功能真值表BCD 码 输 入发 送 频 率R1R2R3R4fL(Hz)fH(Hz)00009411336000169712090010697133600116971477010077012090101770133601107701477011185212091000852133610018521477 脉冲拨号方式是按一定的断续比和速率来断、续电话线的环路而发出脉冲的。目前，脉冲拨号与双音多频拨号相比，它有如下缺点：（1）拨号速度慢例如：拨打电话号码590850，它所用的时间为：（5+9+10+8+5+10）100+8005=8700ms=8.7s如果电话号码越长，所有的时间越长，占用交换机的时间也长，这就使程控交换机接续速度快的优点得不到发挥，从而影响了交换机的接通率。（2）脉冲信号在线路传输中容易产生波形畸变，可能产生错号。（3）脉冲信号的幅度较容易产生线间干扰。签于上述原因，在本实验系统中就不安排脉冲拨号实验了，而双多音频电话机是用两个单音频来代表一个数字，因此，采用音频信号传送的速度快，它发送的每位号码所用的时间都是相同的，它的发号速度主要取决于打电话者的拨号速度。现在还以拨打电话号码590850为例，在双音多频方式下，看需要多少时间，注意单频持续时间为120ms，位间隔为108ms，则： （1206）+（1085）=1260ms=1.26s可见，脉冲拨号所用的时间是双音多频拨号的8.7s/1.26s=6.4倍。此外，采用双音多频信号，可以提高电路的抗干扰能力，减少交换机的接续差错，从而提高交换机的接通率。码变换输入电路高频组带通滤波器过零检测器锁存与缓冲过零检测器低频组带通滤波器信号输入（二）双音多频接收电路图4-2 典型DTMF接收器原理框图DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图42所示。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信号音对的4比特二进制码（D1D4）。图4-3MT8870芯片及管脚排列图在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。图43是该芯片的管脚排列图。 1.该电路的基本特性（1）提供DTMF信号分离滤波和译码功能，输出相应16种DTMF频率组合的4位并行二进制码。（2）可外接3.5795MHz晶体，与内含振荡器产生基准频率信号。（3）具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力。（4）二进制码为三态输出。（5）提供基准电压（VDD2）输出。（6）电源+5V（7）功耗15mw（8）工艺CMOS（9）封装18引线双列直插2.管脚简要说明引出端符号说明IN +，IN 运放同、反相输入端，模拟信号或DTMF信号从此端输入。FB 运放输出端，外接反馈电阻可调节输入放大器的增益。VREF 基准电压输出。IC 内部连接端，应接地。OSC 1，OSC 0 振荡器输入、输出端，两端外接3.5795MHz晶体。EN 数据输出允许端，若为高电平输入，即允许D01D04输出，若为低 电平输入，则禁止D01 D04输出。D01D04 数据输出，它是相应于16种DTMF信号（高，低单音组合）的4位二 进制并行码，为三态缓冲输出。CIGT 控制输入，若此输入电压高于门限值VTSt，则电路将接收DTMF单音 对，并锁存相应码字于输出，若输入电压低于VTSt，则电路不接收新的单音对。EC0 初始控制输出，若电路检测出一可识别的单音对，则此端即变为高电 平，若无输入信号或连续失真，则EC0返回