浙工大程控实验

1、班级：通信1204姓名：韦韬学号：201203110420 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电路的学习和实验，进一步加深对BORST功能的理解二、 实验原理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。任何交换机都具有用户线接口电路。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

2、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

3、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）、O（过压保护）、R（振铃）、S（监视）、C（编译码）、H（混合）、T（测试）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-Batteryfeeling）向用户话机送直流电流。通常要求馈电电压为48伏，环路电流不小于18mA。（2）过压保护（O-Overvoltageprotection）防止过压过流冲击和损坏电路、设备。（3）振铃控制（R-RingingControl）向用户话机馈送铃流，通常为25HZ/90Vrms正弦波。（4）监视（S-Supervisi

4、on）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（300HZ3400HZ）带宽，编码速率为64kb/s。（6）混合（H-Hyhird）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（T-Test）对用户电路进行测试。模拟

5、用户线接口功能如图：三、 实验步骤（1）打开试验箱右侧的开关。（2）电话A的J301接上电话单机。（3）用示波器分别观察TP301，TP302，TP306在摘挂机时的工作电平变化。四、 实验结果（1） TP301 ， TP302挂机（2）TP301 , TP302摘机（3）TP301 ，TP306挂机(4)TP301 , TP306摘机(5)TP302 , TP306挂机（6）TP302 ，TP306摘机五、实验心得在实验中进一步熟悉了示波器的使用方法，在使用过程中发现了自己有很多问题都没有真正了解。以后在学习上应该更加用心，要锻炼自己的钻研能力，同时要弄得变通。通过这次实验，初步了解用户线接

6、口电路功能（BORST）的作用及其实现方法；同时也了解二/四线变换电路的工作原理。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。二、 实验原理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

7、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：（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50

8、0Hz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。 关于信号的波形可见以下各测量点 拨号音：由U01 EPM 7128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。 回铃音：由U01 EPM 7128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。 测量为TP05，幅度在1V左右。测量时注意示波器的扫描周期的调节。 忙音： 由U01 EPM 7128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，测量点为TP11，

9、幅度在1V左右。测量时注意示波器的扫描周期的调节。 铃流音：由U01芯片EPM 7128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TP06，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，需要向用户振铃时通过PBL 387 10的功率提升，向用户送出铃流，完成振铃。三、 实验步骤1.打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，2.调整好示波器状态，先分别测量TP04、 TP05、TP07及TP08各测量点的波形，大致了解各点波形的特征； 3.下面我们将把上列各点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。 电话单机A接

10、到“甲方一路”接口，另一电话单机B接到“甲方二路”接口；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TP10点波形，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TP05 点波形，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TP06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； 7.当电话A摘机后超过25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TP11点波形，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。

11、四、 实验结果(1)TP07波形(2)TP08波形(3)TP09波形分析：这是拨号音(4)TP10波形分析：这是铃流信号(5)摘下电话A，TP303所测的波形如下：分析：这个波形就是拨号音的信号波形(6)电话A拨号49，拨号音停后的波形如下分析：这个波形就是回玲音的信号波形(7)当电话A摘机后超过20秒无拨号时测得的波形如下分析：这个图就是忙音信号图(8)更换电话B后所的图形如下：五、 实验心得经过本次实验，加深了对电话工作过程的理解，了解了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，熟悉了这些信号音和铃流信号的技术要求。同时实验对理论的成功验证增加了我对这门课的兴趣。 实验4 双音

12、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、 实验原理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）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

13、，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

14、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、TP508（TP308为电话A、B共用，TP508为电话C、D共用）三、 实验步骤1打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作，无需选择工作方式；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；只有正常摘

15、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波形的电平变化（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（此时TP308的波形应始终为低电平）； 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

16、）不放，调整好示波器，观察2VT连接铆孔的波形。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。四、 实验结果 （1）示波器一通道放在1VT连接铆孔上，所得波形如下：（2）TP308所得图形如下：（3）电话A用户摘机,拨号时的波形如下：（4）电话A发送的DTMF信号的波形(5) 长按电话A的“1”键不放, 1VT连接铆孔的波形(6) 长按电话B的某键2不放, 2VT连接铆孔的波形五、实验心得通过本次实验，了解了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，熟悉了该电路的组成结构及工作过程。实验6 用户话路PCM编译码实验一、实验

17、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 Descr

18、iption：The TP3057 family consists of A-law monolithic PCM CODEC/filters utilizing the 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 consist

19、s of an input gain adjust amplifier, an active RC pre-filter which eliminates very high 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

20、 signal and encodes it in the companded m-law or A-law PCM format. The decode portion 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 reje

21、cts signals above 3400 Hz followed by a single-ended power amplifier capable of driving 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 M

22、Hz; and transmit and receive frame sync pulses. The timing of the frame sync pulses and 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 initia

23、lization, the device assumes a short frame mode. In this mode, both frame sync pulses, 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,

24、which will output the sign bit. The following seven rising edges clock out the remaining 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

25、 falling edges latch in the seven remaining bits. All four devices may utilize the short 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

26、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2.048Mbit/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

27、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

28、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“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

29、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. 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

30、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

31、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

32、用中所起的作用。第二章 信令交换与信息交换实验11 空分交换（MT8816）实验一、实验目的1掌握程控交换中空分交换网络交换的基本原理。二、电路原理 由图11-1可知，该实验系统是由4路模拟电话用户电路、空分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控模拟交换机。用户电路用户电路用户电路用户电路空分交换网络MT8816电话A电话B电话C电话D或市话交换网络控制电路1VT 2VT 3VT 4VT 1VR 2VR 3VR 4VR 图11-1 实验系统的交换网络结构方框图电话用户电路在前面实验中已作详细的介绍，这里不再重复。空分交换网络采用一片816模拟交换矩阵MT8816芯片

33、，使用说明将在后面开发实验中详细介绍。交换网络控制器由U103等器件构成，U103中写有模拟交换矩阵MT8816的交换控制子程序及地址接续表，根据电话用户的呼叫情况，控制模拟交换矩阵对应的交叉点闭合，即完成模拟语音信号的空分交换。图11-1中的交换矩阵交叉闭合点即是电话A与电话B通信的示意图。图中1VT、2VT、3VT、4VT分别为电话A、电话B、电话C和电话D的去话模拟语音信号；1VR、2VR、3VR、4VR分别为电话A、电话B、电话C和电话D的来话模拟语音信号。三、实验内容利用空分交换网络进行两部电话单机通话，对工作过程作记录。四、 实验步骤1在关电的情况下，插上“电话B接口模块”，跳线K

34、301设置为1-2相连左侧；交换网络接口插上“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以电话A、电话B为例，分别接上电话单机；5四路模拟电话用户的发话测试点，即空分网络输入信号；1VT：电话A发话测试点； 2VT：电话B发话测试点； 3VT：电话C发话测试点；4VT：电话D发话测试点；四路模拟电话用户的收话测试点，即空分网络输出信号。1VR：电话A收话测试点； 2VR：电话B收话测试点；3VR：电话C收话测试点；4VR：电话D收话测试点。6双踪示波器同时测试1VT、2VR两点或2VT、1VR两点，是否有波形,按键说话时是否有变化；7示波器两探头放在1VT、2VR两点上。电话A摘机，拨号49，同时观察示波器，哪个探头能测到波形；8两路电话用户间通话。此时，按键或说话，同时观察示波器，哪个探头测到波形，波形是否一样；9更换其它电话呼