程控交换实训指导书教材

1、通信实训系列指导书程控交换技术实训指导书实训目的与要求程控交换技术是通信工程专业的一门重要的专业技术课。 在当前的通信技术的发展方向 中，现代通信离不开交换设备， 交换设备是通信网的重要组成部分。 随着通信网现代化进程 的加快，新技术、新设备和新标准不断出现， 交换设备也被赋予了新的使命，从单一的链路 接续变为集信息交换、 信息处理为一体的存储程序控制设备。 本实训的目的就是让学生基于 程控交换实验箱这个操作平台， 通过实际操作完成课堂教学的理论验证和相关拓展部分的课 程设计。主要要求具体有以下几个方面：1熟悉该程控交换原理实验系统的电路组成与主要部件的作用。 2熟悉数字程控交换网络的组成、原

2、理与实现方法。 3通过对用户线在一次呼叫全过程中传送的各种信号波形的观察和分析，加深对程控 交换系统原理的理解。4了解 CPU的工作原理及各种控制过程。5实现交换机用户管理和话费管理。6. 通过实验箱，实现模拟中继的接续过程。实训仪器、设备一台四台 一台 一台1程控交换实验箱及其配套器件2万用表3电话单机4PC机5. 20MHz示波器三、实训内容通过本次课程设计， 实现时分交换网络的硬件接续和软件控制。 具体包括以下几个部分： （ 1）接通任意两部电话进行通话。 利用自动交换空分网络进行两部话机自动接续， 并用 示波器观察各测量点波形并记录有关数据与工作过程， 完成系统框图的手工绘制及相关波形

3、 分析。 分析结果应体现程控呼叫处理过程的各种状态迁移过程， 结合状态迁移图， 从硬件上 实现从摘机呼出到话终挂机复原为止的各种状态迁移。 （扩展部分：如何实现时分交换网络 话机通话？）（ 2）用 CPU 控制时分交换网络实现任意两部电话进行通话，并手工绘制流程图。利用 CPU 控制实现电话会议。 （扩展部分：要使用户 2、用户 3、用户 4 都能听见用户 1 说话， 用连线方法该怎样实现？用交换网络该怎样控制？）（ 3）运行程控交换 PC 机程序，软件实现对时分方式工作下的用户管理、话费管理、用 户监控、状态监控等功能，并观察用户信令； 软件与硬件结合，实现电话数据库建立与查询 功能，进行学

4、生信息录入和通话记录的查询。 （包括空分、时分系统的切换运行）（ 4）利用两台实验箱硬件实现中继接口通信， 完成中继接口通信的信号流程。 手工绘制 一次呼叫处理的系统流程，基于实验箱绘制系统框图。* （ 5 ）利用实验箱的外线接口与电信网中的电话进行通信。四相关原理（一）、空分交换系统1. 组成结构 空分交换系统由两大部分组成，即话路部分和控制部分，话路部分包括交换网络，用 户电路出中继电路， 入中继电路，收号器，音信号发生器以及信号设备等； 控制部分则是 台电子计算机，它包括中央处理器，存储器和输入、输出设备。空分交换网络的方框图如图 1-1 所示：图 1-1 空分交换网络结构方框图2电子接

5、线器简介 早先的程控空分交换机的网络，采用的接线器是机械的，也就是说它由机械接点组成 的。然后由这些机械接线器组成交换网络。 这些机械接线器包括小型纵横接线器、 螺簧接线 器、剩簧接线器、笛簧接线器五花八门，品种繁多。目前，生产电子接线器的电子化成 为可能。电子接线器就是 MOS型的空分接线器。（二）、时分交换系统1. 时分复用时分复用是建立在抽样定理基础上的， 因为抽样定理使连续的模拟信号有可能被在时间 上离散出现的抽样脉冲值所代替。 这样， 当抽样脉冲占据较短时间时， 在抽样脉冲之间就留 出了时间空隙。 利用这种空隙便可以传输其它信号的抽样值，因此， 就可以沿一条信道同时传送若干个基带信号

6、。时分交换就是利用时分复用实现多路话音在同一PCM总线上传输的。用户的语音输入输出时隙是由编解码时钟信号控制的， 当编码时钟到来时编码芯片开始 编码， 当解码时钟到来时解码芯片开始解码， 为了实现时分复用， 本实验箱上提供发多个编 解码时钟，从 TS0到 TS7，它们之间相隔 3.9us 。本实验箱四个用户的编解时隙既可固定又 可人工设置。1）固定方式。将开关 K15,K16,K25,K26,K35,K36,K45,K46 接 1，2 脚。其时隙分配规则 如下：用户 1 的编解码时隙为 TS1, 用户 2 的编解码时隙为 TS2，用户 3 的编解码时隙为 TS3， 用户 4 的编解码时隙为 T

7、S4，外输入信号与收号器的编解码时隙为TS6，拨号音，忙音，回铃音的编码时隙分别为 TS7,TS8,TS9 。2)人工设置方式。将开关 K15,K16,K25,K26,K35,K36,K45,K46 接 2，3 脚。 PT1PT4分 别为四部电话编码时隙输入的接入点， PR1PR4分别为四部电话的解码时隙输入的接入点。 要使用户 1与用户 2通话，只要将用户 1的编码时隙与用户 2 的解码时隙设置成同一时隙， 则用户 1说话，用户 2就能听到，同理， 要想用户 2 能听见用户 1说话的声音，只要将用户 2 的编码时隙与用户 1 的解码时隙设置成同一时隙即可。图 2-1 时分交换系统时隙分配图

8、时分交换的基本组成是一个话音存储器和一个控制存储器。 话音存储器是暂时存储输入 数字信号。 如果是一条输入线只需要一个 328 的 RAM存储器。 而现在专用的交换芯片 (如 MT8980)一般有 8 条 2.048Kb/s 输入线和 8 条输出线。它们内部的话音存储器的容量是2568。控制存储器是用来寄存话音时隙的地址。话音存储器有两种工作方式，一种是时钟写入，控制读出。另一种是控制写入，时钟读 出。如图 2 2(a) 所示，以时钟写入，控制读出为例：话音存储器等于复用线上的时隙数， 本例为 256 个时隙。因此控制存储器每单元需要8bit ，对应于 256 个时隙地址的二进制编码。线路上

9、256 个时隙话音信息分别存入 256 个话音存储单元中， 在处理器的控制下将输入 Ti 存储单元的地址写入控制存储器相当于输出时隙的存储单元中。当输出时隙的地址。然 后根据入时隙的地址取出话音存储器的内容送至输出端， 完成了将某一入时隙内容转移到另 一输出时隙去的作用。图 2-2(a) 中控制存储器 255 单元写入 00000011(3) ，表示入时隙 3 交换到出时隙 255 的情况。控制写入，时隙读出如图 2-2(b) 所示。a）顺序写入，控制读出（ b）控制写入，顺序读出图 2-2 时分交换2. MT8980 的简单使用举例：如前面所述， 时分交换器分顺序写入、 控制读出和控制写入、

10、 顺序读出两种， 而 MT8980 属于前者。 因此它除了有输入数据存储， 还应有实现交换所必须的控制存储器， 为每一时隙 的输出约定其对应的输入时隙的编号。 同时如下面要说到的， 为了实现另外一些功能， MT8980 控制存储器部分还设有一个 8 位寄存器，来决定要访问的 PCM号，及输出对应的三态。 MT8980 对应的地址线为 6 位，表示 32 个时隙需 5 位，最高位 A5为零时（此时 A4 A0无效），表示 访问控制寄存器。MT8980 采用串行总线技术，能将输入的任一时隙内容送到输出的时隙上，同时也可任 意读写时隙中的内容。 这在处理局间信令时带来很大的方便。 在此仅以交换为例，

11、 比如要将 第 0 条 PCM上的第 31 时隙交换到第 7 条输出 PCM的第一条时隙上，则要做如下操作：A5A0 置为“ 0XXXXX ”，写控制寄存器（ 8 位）为“ 10X10111”，其中低 3 位“ 111” 表示输出的第 7 条 PCM。再置 A5A0为“ 100001”，对应第 7条 PCM的第 1时隙。对应的数据总线上的一个字节是“ 00011111”，高 3 位为输入的 PCM号（此时为 sti0 ），低 5 位对应的时隙数 （此时为 31）。3. 时分交换单片机控制模块的控制原理3.1 时分交换控制模块主要完成以下功能：控制接续、环路检测、振铃控制、双音多 频收号。3.2

12、 控制接续主要完成以下功能：送各种信号音（如拨号音、忙音、回铃音） 、停信 号音和实现两个电话的接续与断开。3.3 环路检测主要是检测电话的环路状态，然后通过软件来判断电话的摘挂机。3.4 振铃控制主要完成给被叫送振铃。3.5 双音多频收号主要是接收收号电路（双音多频收号器）送来的电话号码。CPU 中央 控制 单元U86图 2-3 时分交换单片机控制原理4控制模块各端口地址控制模块主要是由单片机和两片 8255 组成；U8（6 8255）的 A口地址为 FFF8，B 口为 FFF9，C口为 FFFA，控制字口为 FFFB。U8（7 8255）的 A口地址为 FFF4，B 口为 FFF5，C口为

13、 FFF6，控制字口为 FFF7。 下面对各扩展端口的作用作详细的说明：4.1 U86 的 B 口。其地址为 FFF9，它的作用是发出振铃控制命令。4.2 U86的 C口。其地址为 FFFA，它的作用是读取双音多频收号器送来的电话号码。4.3 U87 的 C 口。其地址为 FFF6，它的作用是读取四部电话的环路状态。4.4 U86 的 A 口。其地址为 FFF8，它的作用是控制 MT8980的地址线。4.5 U87的 A 口。其地址为 FFF4，它的作用是控制 MT8980的数据线。（详细的控 制方法可查阅 MT8980的相关资料） 。（三）、一次呼叫接续过程 程控交换由硬件和软件两部分组成：

14、软件部分包括用户接口电路的扫描处理程序，完 成用户通话的接续，保持和话终拆线。时序单元，提供用户电路的编码，交换网络的时钟和帧首信号。用户扫描， 实际上是监测用户线环路，即通断状态。并以此来决定用户话机的摘挂，用 户驱动，控制用户线的状态，比如通话或者向用户振铃。交换网络，实现话音的无阻塞交换，交换方式有时分和空分两种。 呼叫处理程序图 3-1 程序的整体框图如图 3-1 所示，这个呼叫处理程序分为两级，时钟级和基本级。他的处理容量是 4 个 用户电话机，在整个处理过程中群处理的方法贯穿始终。呼叫接续过程一般是主叫摘机，送出拨号音，拨被叫号码，呼叫被叫用户，被叫应答， 保持通话，话终拆线。呼叫

15、流程 SDL图如下图所示：呼叫有用户呼叫吗？YES开始去话接续至收号器NO向主叫送拨号音NO拨号开始NO应答YES停送拨号音，收存号码内部处理NO向主叫送忙音主叫挂机吗？NO挂机NO话端挂机吗拆线（释放复原）开始图 3-2 程序工作流程示意图在呼叫建立过程中， 交换机应向主叫用户发送各种信号音，况和下一步应采取的操作。下面是本实验系统的传送信号流程，见图摘机（ 用户线信号 ）摘机挂机以使用户能了解连续进展情3-3 所示。图 3-3 本实验系统传送信号流程图3拨号音及产生电路主叫用户摘机， CPU检测到该用户有摘机状态后，立即送出声音信号，表示可以拨号， 当 CPU中央处理单元收到第一个拨号脉冲

16、后， 立即切断该声音信号， 该声音信号就叫拨号音。 拨号音用连续的信号音，在本实验系统中是采用频率为400Hz450Hz，幅度在 1.0V 左右的正弦波。4回铃音及控制电路回铃音信号由 CPU 中央处理单元控制送出，通知主叫用户正在对被叫用户振铃，回铃 音信号所用频率也同拨号音频率，断续周期为1秒通， 4秒断，与振铃一致。各国所用的断续周期不同，如日本为 1 秒断 2 秒续，重复周期为 3 秒。美国和加拿大 为 2 秒续， 4 秒断，重复周期为 6 秒。我国采用 4 秒断， 1 秒续的 5 秒周期信号。因此在本 实验系统中采用大约 4 秒断， 1 秒续的重复周期为 5秒信号。5忙音及控制电路

17、忙音表示用户处于忙状态，此时用户应挂机，等一会再重新呼叫。 在本实验系统中采用大约 0.35 秒断， 0.35 秒续的 400Hz450Hz 的信号。6铃流信号发生电路 铃流信号的作用是交换机向被叫用户发出，作为呼入信号，一般采用低频电流，如频 率有 16.6Hz 、25Hz、33.3Hz 等几种。它的断续周期同回铃音信号相同，因此，在本实验系统中采用大约 1 秒通、4 秒断的断 续信号。（四）、电话单机工作和长途通信 信令的产生与信号的交换可在一个实验箱内完成电话单机的工作。 电话单机输出线至用 户接口电路如下图所示：TP1A TP1B图 4-1 电话单机与用户线接口电路示意图若将两台实验箱

18、通过中继电缆线连接，则实现两台实验箱的长途通信。中继通信拨号方式： 0 0 被叫号码，其中第一个“ 0”表示拨打长途，第二个“ 0”表 示对方电话局局号（在本实训中，即表示被叫方所在的实验箱） 。（五）、利用软件实现 PC机对通信过程的监控系统定义：用户 1 系统定义为第 1 路；用户 2 系统定义为第 2 路；用户 3 系统定义为第 3 路；用户 4 系统定义为第 4 路；在一个实验箱内可完成四部电话相互通话和在两台实验箱之间完成模拟中继通话。将 实验箱通过电缆线与电信的交换机连接，则可以完成实验箱与电信网中任何电话进行通信。当有外线呼入时，指示灯就会闪烁，首先是对用户 1 进行检测，当用户

19、 1 不忙时，用 户 1 就会振铃， 其它用户不受影响； 当用户 1 忙时，系统就会判断用户 2 是否忙， 不忙就振 铃，当用户 2 忙时就转向用户 3，依此类推。当用户都忙时，振铃超时就会给主叫送忙音。 当有用户与外线通话时， 其它用户也想拨打外线， 系统就会送忙音，以示线路繁忙。实验箱 拨打外线的拨号方式： 00 + 被叫号码，其中“ 00”表示拨打外线。五、几点补充说明：关于软件的使用运行程控交换 PC机程序，输入密码“ ZHONGYOU” 即可进入主界面，下面对各按 键的功能作详细的说明： 1单步执行：单步控制时分交换网络。将发时隙交换到收时隙。比如要将第7 时隙通过时分交换网络交换到

20、第 3 时隙上，进入“单步运行” 在发时隙中填 入“ 7” 在收时隙中填入“ 3” 然后“确定” 即可实现。2新用户登记：增加一个新用户。用户和用户之间的用户姓名，电话号码，控制端口 不能相同，呼出允许是指该用户能否呼出，如果没有选择此项，该用户 只接听电话，不能打电话，如果选择了此项，则既可打电话又可接电话。 填写时，用户的电话号码为 4位数字，控制端口中填 1， 2， 3，4 中的一 个，即该电话号码设置给用户 1，用户 2，用户 3，用户 4 中的一个。因 为该实验箱只设置了四个用户，所以用户登记时最多只能有四个，否则 系统就会出错。3老用户设置：对已登记的用户进行重新设置。修改其电话号

21、码，控制端口，呼叫限制等。4用户查询： 对已登记的用户进行查询。 可显示所有登记用户的信息， 包括用户姓名， 用户地址，电话号码，登记日期，月租费和控制端口，并且可在此窗口 增加新用户或删除老用户。5状态监控：对所有用户的通话记录进行监控。其中包括主叫号码，被叫号码，通话 日期，通话起始时间，终止时间和通话时间。6用户监控：对某一个用户进行监控。在此之前必须先输入被监控电话的电话号码。7话单查询：对所有用户在一段时间内进行话费查询。其中包主机号码，月租费，通 话费，合计费用。在此之前必须填好起止日期，如起始日期 2008 年 12 月 20 日，终止日期 2008 年 12 月 28 日8用户

22、话费：对某一特定用户进行话费查询，其中包括主叫号码，被叫号码，通话日 期，通话起始时间，终止时间，通话时间，通话费。在此之前必须填好 所要查询用户的电话号码和查询的起止日期。9系统设置：用户的收、发时隙设置；久不拨号、久不应答时间设置和通话费率设置。 其中设置用户收发时隙时必须将实验箱的时隙设置成人工方式（K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46接 2、3 脚），首先在软件中填入每 个用户的收发时隙 （1 至 4间的数字， 注意用户间的所有收时隙不能相同， 所有的发时隙不能相同 ） ，然后在实验箱中用连接线连接用户的收、发通 道（即实验箱上的连接线孔 PR1PR4，PT1

23、PT4，其中 PT1为用户 1 的发 送时隙， PR1为用户 1 的接收时隙，以此类推）与相对应的时隙（ 即实验箱上的连接线孔 TS0TS4，其中 TS0为第 0时隙， TS1为第 1 时隙，以此 类推 ） 。注意导线的连接方法应与软件中的设置一致，否则将出现错误。10运行：系统处于运行状态。这时就可以和平时打电话一样进行呼叫。在此状 态下可以看到用户信令，其中包括用户摘挂机，超时，拨号音，忙音， 回铃音，振铃音，待收号，通话，忙闲。其中忙状态是指电话正在处于 摘机状态或振铃状态。注意：软件运行前应打开实验箱的电源，如果在软件的工作过程中关闭了实验箱电源， 就必须打开实验箱电源之后，重新运行P

24、C机软件，这样才能继续。关于系统时间：本实验箱的空分交换系统中的系统时间可以设置， 在系统复位后按 “时间” 可循环 显示“ 10”，“30”，“100”，分别表示 10 秒， 30秒， 1 分钟，选定一个时间，按“确定” 即系统时间被设置，在复位后，系统时间默认为10 秒。在做实训前建议把系统时间设置为 1 分钟，以免在实训过程中由于某种情况的超时而影响效果。10关于电话号码：空分交换系统中，四部电话的电话号码分别为：用户1为 68，用户 2为 69，用户3 为 88，用户 4 为 89 。时分交换系统 PC机控制时， 四用户的电话号码由学生自己设置， 电话号码为四位， 详细方法请见软件的使

25、用说明。关于跳线：本实验箱内的跳线，横向排列的从左到右分别为1， 2， 3。纵向排列的从上到下分别为 1，2，3。K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46 在没有说明的情况下接 1、 2 脚。关于指示灯：D91、D92、D93、D94、D95 是直流电源指示灯。在接通交流电源后，按下直流电源开关 J8、J9 时， D91、D92、D93、D94、D95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。D103 、 D102、D101、 D100 是电话号码显示指示灯，刚接通直流电源或复位时，为 随机状态。D10、D20、D30、D40 是电话摘挂机指示灯，在

26、实训过程中摘机时对应的指示灯亮，否则熄灭。 刚接通直源电源时为随机状态， 但系统复位以后， 在四部电话处在挂机状态 时，四个指示灯应全灭。D208 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。关于电位器：本实验箱上有六个电位器 W601、 W602、W603、W603、W200、W202，它们分别用来 调节拔号音和铃流音的频率和幅值以及外线接口的各信号用的， 这些电位器在出厂时已 调好，不必再调。关于时分交换中的时隙分配：本实验箱如果时隙采用默认方式 （K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46 接 1、 2脚），用户 1 的接收发送都占用第

27、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，从 TPIN输入的信号占用第 6 发送时隙，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。如果采用人工方式（ K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46接 2、3 脚），四个用户的收发时隙可以人工设置， 但其它信号的时隙仍然同上述所说的时隙是固定的。关于空分交换系统和时分交换系统：本实验箱有两大交换系统， 分别是空分交换系统和时分交换系统， 它们之间的切换 是通过跳线来完成的。当

28、 K11K14、K21K24、K31K34、K41K44、K70K75接 2、3脚 时系统设置为空分交换系统； 当 K11K14、K21K24、K31K34、K41K44、K70K75接 1、 2 脚时系统设置为时分交换系统。11六、实训报告要求1. 实训目的、内容及完成步骤。2. 认真画出实训过程各部分所需各测量点的波形，并进行分析。3. 手工绘制实训要求中各系统框图。4. 在实训过程中遇到的其它情况作出记录，并进行分析。5. 实训总结及心得体会。12程控交换课程设计任务书院系 专业： 班级：学号： 姓名： .任务下达时间： 指导教师： .课题要求：1、课题： 基于程控交换实验箱的时分交换网络综合运用2、要求：通过本次课程设计，实现时分交换网络的硬件接续和软件控制。具体 包括以下几个部分： （ 1）接通任意两部电话进行通话。利用自动交换空分网络进行两部话机自动接 续，并用示波器观察各测量点波形并记录有关数据与工作过程， 完成系统框图的 手工绘制及相关波形分析。 分析结果应体现程控呼叫处理过程的各种状态迁移过 程，结合状态迁移图， 从硬件上实现从摘机呼出