现代交换技术(硬交换)实验说明书

1、天津城建大学实验2 电话用户接口模块实验 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通过对用户模块电路PBL 387 10电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。 二、电路工作原理（一）基础原理介绍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

2、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），其余功能由集成模拟SLIC完成。在程控交换机中，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馈电（B），振铃（R）、监视（S）、编译码（C）、混合（

3、H）、测试（T）、过压保护（O）等七项基本功能。图2-1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。（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

4、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。本功能将在实验6中详细介绍。 （6）混合（HHyhird）完成二线与四线的转换功能，即实现用户二线双向信号与发送，接收支路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”。 本功能将在实验8中详细介绍。（7）测试（TTest）对用户电路进行测试。铃流发生器馈电电源模拟用

5、户线过压保护电路测试开关振铃继电器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)ab测试总线用户线状态信号振铃控制信号 PBL 387 10 TP3057 图2-1 模拟用户线接口功能框图（二）用户电路组成原理在本实验系统中，用户线接口电路选用的是PBL 387 10集成电路。PBL 387 10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。PBL 387 10用户电路的双向传输衰耗均为1dB，供

6、电电源为+ 5 V和5 V，PBL 387 10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）无需耦合变压器 2. 用户线接口电路主要功能控制信号1控制信号2状态指示语音发送支路语音接收支路振铃控制内部电源稳压电路输入控制译码二/四线接口摘机检测馈电与平衡电路话音通道传输振

7、铃控制/电话接口 图2-2 PBL 387 10内部电路方框图图2-2是PBL 387 10内部电路方框图。图2-3是用户线接口电路电原理图。图2-3中，1VT为电话接口电路发话端的铜铆孔接口，1VR为电话接口收话端的铜铆孔接口。在电话收话端，从1VR过来的语音信号、拨号音（Dial Signal）、 忙音（Busy Signal）和回铃音（Echo Signal）等信号在电子开关U306（CD4066）的控制下分时接通。电子开关控制信号分别为SELA0、SELA1、SELA2和SELA3，高电平时对应的信号接通，低电平时对应的信号断开。图2-3用户线接口电路电原理图 1向用户话机供电，PBL

8、 387 10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-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）。2PBL 387 10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

9、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高电平，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低电平，以向CPU中央集中控制系统表示用户“

10、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。PBL 387 10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。6PBL 387 10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。7PBL 387 10提供的双向语音

11、信号的传输衰耗均为40dB。该传输衰耗可以通过PBL 387 10用户电路的内部调整，也可通过外部电路调整8PBL 387 10的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩阵使用。三、实验内容1.查找芯片PBL 387 10的详细资料，了解其主要性能和特点。2.熟悉用PBL 387 10组成的用户线接口电路。四、实验步骤1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；2电话A的J301接上电话单机；3. 用示波器分别观测TP301、TP302、TP306在摘挂机时的工作电平变化，具体如下：TP301、 TP302：电话A用户的二线模拟线上测试点。TP301接

12、入PBL38710芯片的TIPX端；TP302接入PBL38710芯片RINGX端；注意此部分测试与其它地方不一样，示波器的地线夹子接其中一个测试点，探头接另外一个测试点。此时，双踪示波器的另一个测试探头地线夹子不可接其它地线测试点（GND），因为示波器两探头的地线是连通在一起的；TP306：电话用户模块用户摘挂机工作状态测量点。用户电话摘机时，输出低电平；用户挂机时，输出高电平。五、实验报告要求 1 画出本次实验的电路方框图，叙述其工作过程。2 根据实验概括叙述用户接口电路的主要功能。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；

13、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。

14、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：（Dial tone）连续发送的500Hz信号。 回铃音：（Echo tone）1秒送，4秒断的5秒断续的500Hz信号。 忙音： （busy tone）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75V15V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

15、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EMP 240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

16、（Dial signal） 3回铃音信号（Echo signal） 4忙音信号（Busy signal） 5铃流信号（Ring signal） 6振铃通断控制信号CA,CB,CC,CD7. 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3-1 CPLD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U01 EPM 240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5V左右。测量为TP08。测量时注意示波器的扫描周期的调节。

17、 忙音： 由U01 EPM240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5V左右。测量点为TP07，测量时注意示波器的扫描周期的调节。拨号音：由U01 EPM 240可编程器件产生，频率为500Hz，幅度在5V左右。测量点为TP09，测量时注意示波器的扫描周期的调节。铃流音：由U01芯片EPM 240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TP10，测量时注意示波器的扫描周期的调节。铃流信号送入PBL 387 10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

18、,在TP307可以测出CA，其他几个点和CA一样，省略了测量点。 00.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35st忙音0t铃流信号TP081s2s3s4s5s6s8s9s10s11s7st回铃音TP07TP100tTP09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插上电话B接口模块，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TP07、TP08、 TP09及TP10各测量点的波

19、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TP09），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TP10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

20、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TP07），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、TP606。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. TP07、TP08、TP09、TP10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

21、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，熟悉他们之间的区别和各自的作用。28实验4 双音多频（DTMF）接收与检测实验一、实验目的1观测电话机发送的DTMF信号波形；2了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的接收和检测方法；3熟悉该电路的组成结构及工作过程。二、实验电路工作过程DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图4-1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）

22、。输入电路高频组带通滤波器过零检测器码变换锁存与缓冲过零检测器低频组带通滤波器信号输入D1D2D3D4VDD18图4-1 典型DTMF接收器原理框图图4-2MT8870芯片管脚排列在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。图4-2为管脚排列图。1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。（4）提供基准电压（VDD2）输出。（5）电源+5V（6）功耗15mw（7）工艺CMOS

23、（8）封装18引线双列直插2管脚简要说明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。OSC1，OSC0 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

24、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返回低电平。CID 延迟控制输出，当一有效单音对被接收，CI超过VTSt，输出锁存器 被更新，则CID为高电平，若CI低于VTSt，则CID返至低电平。VDD 接正电源，通常接+5V。VSS 接负电源，通常接地。3电路的基本工作原理它完成典型DTMF接收器的主要功能：输入信号的高，低频组带通滤波、限幅、频率检测与确认、译码、锁存与缓冲输出及振荡，监测等，具体说来，就是DTMF信号从芯片的输入端输入，经过输入运放和拨号音抑制滤波器进行滤

25、波后，分两路分别进入高、低频组滤波器以分离检测出高、低频组信号。如果高、低频组信号同时被检测出来，便在EC0输出高电平作为有效检测DTMF信号的标志；如果DTMF信号消失，则EC0即返至低电平，与此同时，EC0通过外接R向C充电，得到CI、GT。若经tGTP延时后,CI、GT电压高于门限值VTst时，产生内部标志，这样，该电路在出现EC0标志时，将证实后的两单音送往译码器，变成4比特码字并送到输出锁存器，而CI标志出现时，则该码字送到三态输出端D01D04，另外，CI信号经形成和延时，从CID端输出，提供一选通脉冲，表明该码字已被接收和输出已被更新，如若积分电压降到门限VTst以下，使CID也

26、回到低电平。MT8870的译码表见3-1所示，图3-3为双音多频实验系统的电原理框图。其中，数据输出允许端EN测量点为TP308,为电话A、B共用。 表3-1MT8870译码表fL（Hz）fH(Hz)NO.END04D03D02D0169712091HLLLH69713362HLLHL69714773HLLHH77012094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779HHLLH94113360HHLHL9411209*HHLHH9411477#HHHLL6971633AHHHLH7701633BHHHHL8

27、521633CHHHHH9411633DHLLLLLZZZZ需要指出，本实验系统采用一片MT8870芯片对两路用户电路进行号码检测接入（资源共享方式），为了不影响电路的正常工作，则由模拟开关来接通或断开DTMF信号，模拟开关的第二个作用是它对非拨号状态下的话音信号进行隔离，阻止话音信号进入MT8870芯片，防止误动作的发生。在实际应用中，一片MT8870可以最多接入检测16路用户电路的DTMF信号，此时，采取排队等待方式进行工作。当然，在具体设计这方面的电路时，可要全面考虑电路的设计，使之能正常工作而不出现漏检测现象。来自第一路的DTMF信号输入DTMF电路8870来自第二路的DTMF信号输入

28、来自CPU控制输入来自CPU控制输入D01D02D03D04至记发器单元开关1开关2图 3-3 双音多频实验系统的电原理框三、实验内容1用示波器观察并测量发送DTMF信号的波形。2用示波器观察DTMF接收器译码数据输出允许端EN的测量点，拨号时注意其相应允许端的电平变化。四、实验步骤1插上电话B接口模块，打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作，选择“人工交换”工作方式；2电话A、电话分别接上电话单机；3将示波器一通道放在1VT连接铆孔上，即测量发送的DTMF信号的波形；另一通道放在TP308上，即测量DTMF接收器译码数据输出允许端EN的信号波形（注意需选择DC直流档和2V档；只有

29、正常摘机拨号时，MT8870才工作）；4将电话A用户摘机，听到拨号音后开始拨打对方号码，即按49键，拨号时注意TP308的电平变化（即通知系统中的记发器模块接收DTMF系统输出的译码数据）；5电话B振铃响，摘下话机（此时因没有信息交换，只是信令的自动交换，所以电话间不能进行通话）；6拨电话A上的任意键，此时注意观察1VT连接铆孔的波形，即电话A发送的DTMF信号的波形；7长按电话A的“1”键不放，调整好示波器，观察1VT连接铆孔的波形，即两个不同频率的正弦波的叠加波形（具体参数可见 表3-1 MT8870译码表）；8长按电话B的某键（1、2、3等）不放，调整好示波器，观察2VT连接铆孔的波形。

30、结合表3-1，观测对比1VT和2VT波形，思考电话号码双音多频信号频率组成和其在程控交换系统中的工作原理。五、实验报告要求1分析并叙述电话号码双音多频信号频率组成和工作原理。2了解DTMF接收器的工作原理，画出其原理框图，简要叙述工作过程。实验5 程控交换状态设置实验一、实验目的1熟悉薄膜输入开关的操作方法和液晶的显示内容；2了解本实验系统中有哪几种交换方式。二、电路的组成及工作过程记发器和信令处理器（U101）用来输出扫描信号到薄膜开关输入电路中去，以接收用户的输入命令，同时将当前工作状态以汉字或字符方式输出到液晶屏电路中。记发器和信令处理器（U101）通过USB接口与PC机进行通信，用于控

31、制下载学生的开发程序。图5-1是记发器和信令处理器的方框图。CPLD可编程器件USB接口电路液晶显示电路（J101）记发器和信令处理器（U101）交换控制U103薄膜开关输入电路（J102）图5-1 记发器和信令处理器的方框图记发器和信令处理器（U101）同时也完成交换命令的转接任务，一方面将主、被叫号码等接续信息，在液晶屏上显示出来；另一方面将主被叫号码译成接续命令送往交换控制器U103。本实验系统有多种交换方式：人工话务交换、空分交换、数字时分交换和与电信网络通信的市话接口等。数字时分交换又有三种不同的实现手段：1.时分交换专用芯片实现-时分MT8980；2.数字可编程逻辑技术实现-时分C

32、PLD；3.数字信号处理技术实现-时分DSP。不同的交换方式和实现手段是通过液晶控制选择切换的。它们的方框图如图5-1所示。电话D或市话电话C电话B电话A用户电路用户电路用户电路用户电路人工交换空分交换MT8816时分交换MT8980时分交换DSP时分交换CPLD时分中继系统实验电话会议图5-1 实验系统交换方式方框图在实验箱加电后，液晶屏上显示“欢迎使用程控交换实验”。键盘输入电路采用6个按键的薄膜开关，具体介绍如下。RESET（复位） 将中央处理器进行复位操作。按键时,液晶背景灯及交换方式指示灯等闪动一下。START（开始） 进入实验中信息交换方式的选择界面。按下时，即进入了主菜单。UP（

33、上移） 对菜单中的项目进行选择。按下时，可移动液晶的指示小箭头。DOWN（下移） 作用同上UP键，但移动方向相反。RETURN（返回）返回上一级菜单。ENTER（确认） 对选中的项目进行确认，进入相应的选择。交换方式设置的具体操作如下:按一下薄膜开关上“开始”键，进入主菜单状态，显示：1.人工交换2.空分MT88163.时分MT89804.时分DSP5.时分CPLD6.时分中继7.系统实验*8.电话会议 图5-2 液晶主菜单项目显示内容按“上”键或“下”键，移动指示箭头，如箭头指向“2.空分MT8816”。 按“确认”键，进入对应的下一级菜单。液晶显示器显示的各级菜单如图5-3所示。注：1XX

34、、YY分别代表主叫用户1，2、被叫用户1，2的电话号码。2话路1、话路2代表电话A用户、电话B用户，其电话号码的时隙分配的默认值为04、08。3话路3、话路4代表电话C路用户、电话D用户，其电话号码的时隙分配的默认值为16、24。液晶显示器（LCD）是一种极低功耗显示器，其应用特别广泛。在实验平台中，LCD用来显示操作程序、工作菜单，引导实验按部就班地进行。关于液晶显示的详细工作原理见附录1。 欢迎使用通信综合实验平台 复 位空分MT8816主叫1：XX 2：XX被叫1：YY 2：YY00:00（通话时间）时隙分配话路1. 04 话路2. 08话路3. 16 话路4. 24开 始主菜单子菜单1

35、.人工交换2.空分MT88163.时分MT89804.时分DSP图5-3 液晶显示器的菜单注意：按动薄膜开关上的按键时，请勿莽力操作，以便延长薄膜开关的使用寿命。三、实验内容1熟悉几种交换方式的的操作。2熟练掌握薄膜键盘上的六个键的功能，熟悉液晶上显示的菜单及其子菜单的意义。3. 了解液晶、薄膜键盘的技术资料。四、 实验报告简述几种交换方式，薄膜开关的操作方法、步骤和相应液晶的显示内容。实验6 用户话路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TP3057各测量点的工作波形。二、电路组成 电话用户

36、电路的模拟信号与数字信号的变换是通过PCM编译码器完成的。PCM（脉冲编码调制）就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码。本实验中采用TP3057集成电路完成PCM编码和译码功能。关于TP3057更详细的技术资料可到网上查询, 由于详细精确的芯片资料大部分都是英文版本，所以这里要求学生具备一定英文资料查阅能力。General Description：The TP3057 family consists of A-law monolithic PCM CODEC/filters utilizing the

37、 A/D and D/A conversion architecture shown in Figure 1, and a serial PCM interface. The devices are fabricated using Nationals advanced double-poly CMOS process (microCMOS). The encode portion of each device consists of an input gain adjust amplifier, an active RC pre-filter which eliminates very hi

38、gh frequency noise prior to entering a switched-capacitor band-pass filter that rejects signals below 200 Hz and above 3400 Hz. Also included are auto-zero circuitry and a companding coder which samples the filtered signal and encodes it in the companded m-law or A-law PCM format. The decode portion

39、 of each device consists of an expanding decoder, which reconstructs the analog signal from the companded m-law or A-law code, a low-pass filter which corrects for the sin x/x response of the decoder output and rejects signals above 3400 Hz followed by a single-ended power amplifier capable of drivi

40、ng low impedance loads. The devices require two 1.536 MHz, 1.544 MHz or 2.048 MHz transmit and receive master clocks, which may be asynchronous; transmit and receive bit clocks, which may vary from 64 kHz to 2.048 MHz; and transmit and receive frame sync pulses. The timing of the frame sync pulses a

41、nd PCM data is compatible with both industry standard formats。实验中的TP3057芯片工作时序控制采用短帧非同步法。SHORT FRAME SYNC OPERATION：The COMBO can utilize either a short frame sync pulse or a long frame sync pulse. Upon power initialization, the device assumes a short frame mode. In this mode, both frame sync pulses

42、, FSX and FSR, must be one bit clock period long, with timing relationships specified in Figure 2. With FSX high during a falling edge of BCLKX, the next rising edge of BCLKX enables the DX TRI-STATE output buffer, which will output the sign bit. The following seven rising edges clock out the remain

43、ing seven bits, and the next falling edge disables the DX output. With FSR high during a falling edge of BCLKR (BCLKX in synchronous mode), the next falling edge of BCLKR latches in the sign bit. The following seven falling edges latch in the seven remaining bits. All four devices may utilize the sh

44、ort frame sync pulse in synchronous orasynchronous operating mode。在PCM脉冲编码调制中，话音信号先经防混叠低通滤波器，然后进行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用类似“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码后转换成二进制码。对于电话。CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有28=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。此芯片的压缩特性是A律十三折线非均匀量化编码，常应用于PCM 30/32路系统中。一般以2.0

45、48Mbit/s的速率来传送信息（可容纳32路PCM编码）。它的发送时序与接收时序直接受U01产生的脉冲信号FSX和FSR 控制。单路PCM编码数据是在某一个确定的时序中被发送出去，而在其它时序编码器是没有输出的。同样在一个PCM 帧里，单路PCM译码能在某一个确定的时序里，接收8位PCM 码。由于四路数字电话用户的PCM编译码电路的原理图都是一样的，因此只对电话A进行说明，其它各路电路和测试点对应相同。电话A用户端的PCM编译码的组成方框图如图6-1所示。电话语音信号，经过二/四线转换后分为发送和接收部分。电话发送部分的去话语音信号由1VT，经过PCM编码器转换成数字信号经TP304送往数字

46、交换网络；电话来话的数字信号经TP305（即来自数字交换网络）及PCM译码器转换成模拟语音信号并经1VR送往电话用户接口电路的接收部分。A/DD/A电话A抽样量化TP3041VR1VT编码译 码低 通滤 波再 生工作时钟U01TP3057用户电话接口电路滤波TP305数字时分交换网络图6-1 PCM通信系统组成方框图本实验模块中，电话A、电话B、电话C、电话D等四路用户的PCM编码速率都设置为2.048Mbit/s。各路的发送时序FSX与接收时序FSR相同，默认时隙号分别为4、8、16、24，对应的测试点分别为为TP02、TP03、TP04、TP05，参考0时隙测试点为TP01。实验时，设置“

47、时分MT8980”方式，此时，可编程数字逻辑器件U01将TP3057芯片的上述工作时序和时隙送往各路电话用户电路。另外， TP3057芯片内部模拟信号的输入端有一个语音带通滤波器，其通带为200HZ4000HZ，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内。当输入模拟语音信号被采样的幅值为正向最大、0电平、负向最大时TP3057对应的编码值如下图6-2所示。图6-2 PCM编码输出表三、实验内容及步骤1. 在关电情况下，插上“电话B接口模块”，交换网络接口上插上“时分MT8980”交换模块，保管好其它模块；2. 打开实验箱电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；3. 电话A和电话B分别接上电话单机；4

48、. 液晶选择“时分MT8980” 交换方式，此时U01将控制时序信号和脉冲送往各个电话用户电路（2.048Mbit/s的速率，可容纳32路PCM编码），各路TP3057芯片即运行；5将电话A与电话B按正常呼叫接通，即电话A拨号49，建立正常通话。通过话机讲话或按键（双音多频信号），对方即可听到。此时，电话A发的语音信号将经过PCM编码变成相应的数字信号，经过时分交换网络，送往电话B的PCM译码器，译码还原后送进电话B听筒；电话B话筒信息交换到电话A听筒的过程与此类似；6根据步骤3的分析，电话A的1VT点波形应与电话B的2VR点波形同（模拟信号），TP304波形应与TP405波形同（PCM编码信

49、号注意交换后的时隙位置发生变化）；7. 用示波器验证步骤6结果，注意观测PCM编码波形，如TP304、TP405。观测时示波器的触发通道放在PCM编码波形的帧同步窄脉冲TP02上，另一通道放在PCM编码波形测点上，调整示波器，即可观测到PCM的8位编码波形；8. 对电话讲话或按键，看对应的PCM编码波形有何变化；9. 更换其它电话呼叫组合继续进行实验；10.如使用的示波器无法看清高速的PCM编码数据，可设置系统的PCM编码时钟为64K，这样一帧中只可容纳1路PCM数据。方法是：在关电的前提下，更换交换模块“时分CPLD”，加电后，菜单选择对应的项目，其它操作步骤与前同；注：实验中电话A的各测量

50、点波形说明如下，其它电话用户的测试点与上对应相同；1VT：电话A去话话音信号，即PCM模拟输入TP304：电话A PCM编码器编码的数字信号输出TP305：电话A PCM译码器接收的数字信号输入1VR：电话A来话话音信号，即PCM模拟话音信号输出四、实验报告要求1画出各测量点的波形，并注明它是在何种状态下测试到的波形。2检索、消化PCM编译器芯片TP3057相关资料，并简述其工作原理。3画出 TP02波形，简述时序信号在时分复用中所起的作用。实验7 呼叫处理与线路信号的传输过程实验一、实验目的 1熟悉一次正常呼叫的传送信号流程；2了解信号在交换过程中的传输特性。二、信号工作流程 图7-1为一次

51、正常呼叫传送信号流程图，图7-2是一次正常呼叫状态分析图。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挂机（先挂方）（用户线信号）摘机挂机摘机图7-1 一次正常呼叫传送信号的流程图输入输入收号振 铃通 话输入状态输入信息输入信息输入信息收第一位号中途挂机超时被叫摘机主叫挂机超时主叫先挂被叫先挂停拨号音挂机处理送忙音应答接续挂机处理送忙音主叫先挂处理被叫先挂处理转收号状态转空闲状态转听忙音状态转通话状态转空闲状态转听忙音状态主叫空闲状态锁定状态图7-2 一次正常呼叫状态分析图三、实验内容1以电话A与电话B呼叫为例，根据一次正常呼叫的传送

52、信号流程，测量线路有关测量点波形。2了解在交换过程中各种信号流程。四、实验步骤1在关电情况下，插上“电话B接口模块”，交换网络接口上插上“空分MT8816”交换模块，保管好其它模块；2打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；3通过薄膜开关将交换工作方式设置在“空分MT8816”进行实验；4电话A、电话B分别接上电话单机；5电话A摘机，此时主叫摘机信号（TP306）通知记发器和信令处理器单元做好呼叫通话的一切准备，用户接口电路给电话A送上-24V直流电平（TP301、TP302），同时，记发器和信令处理器单元给电话A送上拨号音信号（TP303等）；6电话A拨号（如：49），号码信号（1VT）传送到DTMF接收器进行译码，同时在拨第一个号码时就通知记发器和信令处理器单元停止送拨号音信令信号；7电话A拨号完毕并且被叫用户空闲，记发器和信令处理器单元给电话A送回铃音信号（TP303等），同时给被呼叫方送振铃信号。8被叫方电话B摘机，应答摘机信号通知记发器和信令处理器单元。