程控交换原理实验指导书

计算机与电子信息学院电信系实验室

2014年6月

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目 录

实验一 程控交换原理实验系统及控制单元实验 1 实验二 用户线接口电路及二\\四线变换器实验 6 实验三 实验四 附录

双音多频DTMF接收实验 15 程控交换原理系统综合实验 21 27

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实验说明

一．关于软件的安装：

1．打开计算机，按住键盘中的“DEL” 进入计算机的BIOS设置。

2．移动上下键，选中“Integrated Peripherals” ，按“Enter” 进行下一级菜单。 3．移动上下键，选中“parallel port mode” ，按“Enter” 进入，选择“EPP” 4．移动上下键，选中“EPP mode select” ，按“Enter”进入，选择“EPP1.7” 5．保存，退出。

6．将光盘放入光驱。

7．直接双击“SET UP” ，如果采用默认值，程序就可安装到您的计算机的

c:/program files/程控交换/中，并提示安装成功。 8．重新起动一次计算机。

说明：对于不同的计算机其BIOS的设置也不尽相同，上面只是进行一个举例说明，最主要的是将计算机主板的并行口模式设置为“EPP” ，如果该计算机的EPP模式有下一级设置，则将下一级设置成“EPP1.7”。如果计算机的并行口没有“EPP”模式，则此计算机不能适合该程序，程控交换程序将不能控制程控交换实验箱进行实验。

二．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．单步运行：单步控制时隙交换网络。将发时隙交换到收时隙。比如要将第7时

隙通过时隙交换网络交换到第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． 用户监控：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，

通话时期，通话起始时间，终止时间和通话时间。

6． 状态监控：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2002年2月20日，终止日期2002年3月20日

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8． 用户话费：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：其中包括用户的收、发时隙设置，久不拨号、久不应答的时间设

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PR1~PR4，PT1~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TS0~TS7，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

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PC机软件，这样才能继续实验。 三．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。在做实验前建议把系统时间设置为1分钟，以免在实验过程中由于某种情况的超时而影响实验效果。

四．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。

时隙交换系统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用说明。 五．关于跳线

本实验系统内的跳线，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，K76接2、3脚。 六．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（详情见双音多频接收实验），

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，在实验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。 七．关于电位器

3

本实验箱上有两个电位器R601和R631，这是调节拔号音和铃流音频率用的，

在出厂时已调好，实验过程中不必再调。 八．关于时隙交换中的时隙分配

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5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。 九．关于空分交换系统和时隙交换系统

本实验箱有两大交换系统，分别是空分交换系统和时隙交换系统，实验一至

实验九是基于空分交换系统，实验十、实验十一是基于时隙交换系统。实验一至实验五也可基于时隙交换系统，这可以由学生自己设计。它们之间的切换是通过跳线来完成的。当K11~K14、K21~K24、K31~K34、K41~K44、K70~K75接2、3脚时系统设置为空分交换系统；当K11~K14、K21~K24、K31~K34、K41~K44、K70~K75接1、2脚时系统设置为时隙交换系统。对于时隙交换系统，本实验指导书在附录中对它的控制系统进行了详细的讲解，并作了举例说明。有兴趣的同学可以完全自己编写程控交换程序，并调试通过。

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实验一 程控交换原理实验系统及控制单元实验

一、 实验目的

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、体会程控交换原理实验系统进行电话通信时的工作过程。 3、了解CPU中央集中控制处理器电路组成及工作过程。

二、 预习要求

预习《程控交换原理》与《MCS-51单片计算机原理与应用》中的有关内容。

三、 实验仪器仪表

1、主机实验箱 一台 2、三用表 一台 3、电话单机 四台

四、 实验系统电路组成

（一）电路组成

图1-1是该实验系统的原理框图

用户电路

用户电路 用户电路

交换网络 CPU中央 处理单元 用户电路

图1-1 实验系统的原理框图

图1—2是该实验系统的方框图，其电路的组成及主要作用如下：

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

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C、PCM编译码电路

用户线接口电路 二／ 四线变换器 交 二／四线变换器 用户线接口电路 用户1 PCM CODEC电路 PCM CODEC电路 用户3 用户线接口电路 二／ 四线变换器 二／ 四线变换器 用户线接口电路 用户2 PCM CODEC电路 络 PCM CODEC电路 用户4 换网 时钟信号电路 控制、检测电路 输出显示电路 二次稳压电路 多种信号音电路 CPU中央处理器 键盘输入电路 直流电源

图1－2 实验系统方框图

2、交换网络系统 主要完成空分交换与时隙交换两大功能，它由下列电路组成：

A、空分交换网络系统 B、时隙交换网络系统

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

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、内置工作电源：+5V，+12V，-12V，-48V B、稳压电源： -8V，-5V

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D8155A，SN74LS240，MC1413。 4、双音多频DTMF接收检测电路： 把MT8870DC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。

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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SN74LS374，D8255A，GD74LS373等芯片。

7、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。

8、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1—4。

复 位 会议时 间 中 继 确 认

电 话 （d）

图1-3 键盘功能框图

对图1-3所示的键盘功能作如下介绍： “时间”： 该键可设置系统的延时时间。如久不拔号、久不应答、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。电话会议设置用户1为主叫方，其他三路为被叫方，只能由主叫方主持召开会议，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。除“复位”键外，其他键均推失去功能。会议结束后，可按“复位”键重启系统。

“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。

“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。

图1-5是显示电路工作示意说明图。

主叫号码显示 计时显示 被叫号码显示

图1－5 显示电路

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开 始

NO 有用户呼叫吗？

呼叫··········································· YES 去 话 接 续

向主叫送拨号音

NO 第一位号码来了吗？

拨号开始································ YES 停送拨号音，收存号码

内 部 处 理 拨号完毕································

被叫闲吗？ NO

YES 来 话 接 续 向主叫送忙音 向被叫送铃流，向主叫送回铃音

被叫应答否？ NO

主叫挂机否？ 应答···································· YES 停送铃流，回铃音，接通电路 YES

话终挂机否?

挂机······································ YES 拆线（释放复原）

结 束

图1-4 程序工作流程示意图

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五、实验内容

1、测量实验系统电路板中的TP91~TP95各测量点电压值，并记录。 2、从总体上初步熟悉两部电话单机用空分交换方式进行通话。 3、初步建立程控交换原理系统及电话通信的概念。 4、观察并记录一个正常呼叫的全过程。 5、观察并记录一个不正常呼叫的状态。

号码：68

号码：69

号码：88

号码：89

交换网络系统 图

1-6 呼叫识别电路框图

五、 实验步骤

1、接上交流电源线。 2、将K11~K14,K21~K24,K31~K34,K41~K44接2，3脚；K70~K75接2，3脚；K60~K63接2，3脚。

3、先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J8，J9。此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。

4、按 “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，数码管循环显示“P” ，即可进行实验。

5、将三用表拔至直流电压档，然后测量TP91，TP92，TP93，TP94，TP95的电压是否正常：TP91为－12V，TP92为－48V，TP93为＋5V，TP94为＋12V，TP95为－5V。(－48V允许误差±10%，其它为±5%)

6、将四个用户接上电话单机。

7、正常呼叫全过程的观察与记录。(现以用户1为主叫，用户4为被叫进行实验) A、 主叫摘机，听到拨号音，数码管显示主叫电话号码“68” 。 B、 主叫拨首位被叫号码“8”，主叫拨号音停，主叫继续拨完被叫号码“9”。 C、 被叫振铃，主叫听到回铃音。

D、 被叫摘机，被叫振铃停，主叫回铃音停，双方通话。数码管显示主叫号码和

被叫号码，并开始通话计时。

E、 挂机，任意一方先挂机（如主叫先挂机），另一方（被叫）听到忙音，计时

暂停，双方都挂机后，数码管循环显示“P” 。 8、不正常呼叫的自动处理

A、 主叫摘机后在规定的系统时间内不拨号，主叫听到忙音。(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

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秒，30秒，1分钟，选定一个时间，按“确定”即系统时间被设置，在复位状态时，系统时间默认为10秒。)

B、 拨完第一位号码后在规定的系统时间内没有拨第二位号码时，主叫听到忙

音。

C、 号码拨错时（如主叫拨“56” ），主叫听到忙音。

D、 被叫振铃后在规定的系统时间内不摘机，被叫振铃音停，主叫听到忙音。

六、 实验注意事项

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J8，J9。实验结束后，先分别关直流输出开关J8，J9。最后再关“交流开关”，以避免实验电路的器件损坏。

七、 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。

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实验二 用户线接口电路及二\\四线变换实验

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MH88612C电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。 3、了解二\\四线变换电路的工作原理。

二、预习要求

认真预习程控交换原理中有关用户线接口电路等章节。

三、实验仪器仪表

1、主机实验箱 一台 2、电话单机 二台 3、20MHz示波器 一台 4、三用表 一台

四、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 Circuit—SLIC）。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20mA~30 mA，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）、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-Battery feeling）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-Overvoltage protection）防止过压过流冲击和损坏电路、设备。 （3）振铃控制（R-Ringing Control）向用户话机馈送铃流，通常为25HZ/90Vrms正弦波。

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（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（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。 模拟用户线接口功能见图2—1。 铃流发生器 馈电电源 发送码流 过 振 低通 编 a 压 测 铃 馈 混 码 模 拟 保 试 继 电 合 平衡 器 用 （编码信号） 户 护 开 电 电 电 网络 解 线 b 电 关 器 路 路 码 路 低通 器 接收码流 测试 振铃控台 用户线 总线 制信号弹 状态信号

图2-1 模拟用户线接口功能框

（一）用户线接口电路

在本实验系统中，用户线接口电路选用的是MITEL公司的MH88612C。MH88612C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。MH88612C用户电路的双向传输衰耗均为-1dB,供电电源+5V和-5V。其各项性能指标符合邮电部制定

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的有关标准。

（1）该电路的基本特性 IC TF 1、向用户馈送铃流

IC 2、向用户恒流馈电

VR 3、过压过流保护 VRef VEE 4、被叫用户摘机自截铃

GNDA 5、摘挂机检测和LED显示

GS 6、音频或脉冲拨号检测 VX 7、振铃继电器驱动输出 TIP RING 8、语音信号的2/4线转换

RF 9、能识别是否有话机 VDD 10、无需偶合变压器 RC RD 11、体积小及低功耗

RV 12、极少量外围器件

VRLY 13、厚膜混合型工艺 IC VBat 14、封装形式为20引线单列直插

CAP 图2-2是它的管脚排列图

SHK 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 （2）MH88612C引出端功能的说明

0脚：IC Internal Connection：空端。 1脚：TF Tip Feed： 连接外接二极管作为保护电路连到-48V和地。。 2脚：IC Internal Connection：空端。

3脚：VR Voice Receive(input)： 四线语音信号的接收端。

4脚：VRef Voltage Reference：设置向用户电话线送恒流馈电的参考电压，恒流

通过VRef调节；也可接地,一般为21mA环流。

5脚：VEE 负供电电源，通常为-5V DC。

6脚：GNDA 供电电源和馈电电源的地端，模拟接地。

7脚：GS Gain setting(input)：低电平时直接接收附加增益为-0.5 dB， 此增益除编解码增益设置之外的，高电平时为0dB。 8脚：VX Voice Transmit(output)：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+5V DC。

13脚：RC Relay Control(input)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+5V DC。 17脚：IC Internal Connection：空端。

18脚：VBat 用户线馈电电压，通常为-48V DC

19脚：CAP 连接外部电容作为振铃滤波控制连电阻到地。

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。

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图2-2 MH88162C管脚排列图

（3）用户线接口电路主要功能

图2-3是MH88612C内部电路方框图，其主要功能说明如下： VBat VDD VEE GNDA GS TF VR 二/四线 变换RING 电流电压 VX 感应 RF TIP RV VRLY 过流保护 振铃继 RC 电器驱 恒流 环路监视 VRef 动电路RD 馈电 CAP SHK 图2-3 MH88612C内部电路方框图

1、向用户话机供电，MH88612C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2KΩ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、MH88612C内部具有过压保护的功能，可以抵抗保护TIP- -RING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TIP––RING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”；

5、在TIP––RING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

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端与VX端传输的信号为收发分开的不平衡语音信号。MH88612C可以进行TIP––RING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、MH88612C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、MH88612C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MH88612C用户电路的内部调整，也可通过外部电路调整；

8、MH88612C的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩阵使用。

由图1-1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2-4是用户1用户线接口电路的原理图：

图2-4 用户线接口电路电原理图

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，有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，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=3V的波形。

此时，在TP12上能检测到如图2—5所示波形

11

TP12

0 2VP-P t

f = 400~450Hz 图2-5 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。

TP11：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。

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：摘挂机状态检测测量点 挂机：TP13=低电平。 摘机：TP13=高电平。

TP14：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。 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：

TP11=TP21=TP31=TP41 TP12=TP22=TP32=TP42 TP13=TP23=TP33=TP43 TP14=TP24=TP34=TP44 （二）二\\四线变换电路

在该实验系统中，二\\四线变换由用户线接口电路中的语音单元电路实现，图2-6为电路的功能框图，该电路完成二线–––单端之间信号转换，在MH88612C内部电路中已经完成了该变换。

T

TR

R 图2-6 二/四线变换功能框图

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二\\四线变换的作用就是把用户线接口电路中的语音模拟信号（TR）通过该电路的转换分成去话（T）与来话（R），对该电话的要求是：

1、将二线电路转换成四线电路；

2、信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减越大越好；

3、信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减应尽可能小，越小越好； 4、应保持各传输端的阻抗匹配；

以便于PCM编译码电路形成发送与接收的数字信号。

五、实验内容

1、参考有关程控交换原理教材中的用户线接口电路等单节，对照该实验系统中的电路，了解其电路的组成与工作过程。

2、通过主叫、被叫的摘、挂机操作，了解B、R、S等功能的具体作用。

六、实验步骤

1．接上交流电源线。

2．将K11~K14，K21~K24，K31~K34，K41~K44接2，3脚；K70~K75接2，3脚；

K60~K63接2，3脚。 3．先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J8，J9，

此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。

4．按“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，显示

电路循环显示“P”，即可进行实验。 5．用户1，用户3接上电话单机。

6．用户电话单机的直流供电（B）的观测。（现以用户1为例）

1）用户1的电话处于挂机状态，用三用表的直流档测量TP1A，TP1B对地的

电压，TP1A为－48V，TP1B为0V，它们之间电压差为48V。

2）用户1的电话处于摘机状态，用三用表的直流档测量TP1A，TP1B对地的

电压，TP1A为－10V左右（此时的电压与电话的内阻抗有关，所以每部电话的测量值不一定相同），TP1B为－3.7V左右。

以上给出的电压值只是作为参考。

7．观察二／四线变换的作用。

1）用正常的呼叫方式，使用户1、用户3处于通话状态。 2）当用户1对着电话讲话时（或按电话上的任意键），用示波器观察TP11上

的波形，为语音信号（或双音多频信号），不讲话时无信号。 3）当用户1听到用户3讲话时（或用户3按电话上任意键），用示波器观察TP12

上的波形，为语音信号（或双音多频信号），对方不讲话时无信号。

4）用示波器观察TP1A。不管是用户1讲话还是用户3讲话（或按电话上的任

意键）此测试点都有语音波形（或双音多频信号）。

8．摘、挂机状态检测的观测。

1）当用户1的电话摘机时，用示波器测量TP13为高电平（4V左右）。 2）当用户1的电话挂机时，用示波器测量TP13为低电平（0V左右）。 9．被叫话机振铃（R）的观测。

1）用户1处于挂机状态，用户3呼叫用户1，即用户3拨打“68”，使用户1

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振铃。

2)当用户1的电话振铃时，用示波器观察TP14，振铃时TP14为高电平（3V左右）；不振铃时TP14为低电平（0V左右）。

七、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。

八、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。

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实验三 双音多频DTMF接收实验

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、预习要求

1、认真预习有关双音多频等相关内容。

三、实验仪器仪表

1、主机实验箱 一台 2、电话单机 两台 3、20MHz示波器 一台

四、实验电路工作过程

（一）双音多频拨号简单介绍

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0~9，6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的编码方式。

根据CCITT的建议，国际上采用697Hz、770Hz、852Hz、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5-1。

表3-1 数 字 频 高 频 1209 1336 1447 1633 低 697 770 852 941 1 4 7 * 2 5 8 0 3 6 9 # A B C 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）

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可变速列时钟产生 列正弦波形成 fH (C1~C4) 1 2 3 A 时 4 5 6 B 钟∑ 产7 8 9 C （输入控制） 生 * 0 # D (R1~R4) fL 可变速行时钟产生 行正弦波形成

图3-1 一个典型的DTMF发送电路原理框图

DTMF 信 号 DTMF发送器的原理与构成如图5-1所示，它主要包括：

（1）晶体振荡器––––外接晶体（通常采用3.579545MHz）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–––––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–––––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时钟的速率和按键的号码。

（4）混合电路–––––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3-2、表3-3。

表3-2键盘控制接口功能真值表

输入 R1 发送 fL（HZ） 697 频率 fH（HZ） R2 770 行 R3 852 R4 941 C1 1209 C2 1336 列 C3 1477 C4 1633

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表3-3 BCD码控制接口功能真值表

BCD 码 输 入 R1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 R2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 R3 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 R4 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 941 697 697 697 770 770 770 852 852 852 发 送 频 率 fL（HZ） fH（HZ） 1336 1209 1336 1477 1209 1336 1477 1209 1336 1477 （二）双音多频接收电路 高频组带 通滤波器 信 号 输入 输电路 入 低频组带 通滤波器 过零 检测器 码 变 换 锁 存 与 缓 冲 过零 检测器 图3-2 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5-2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信号音的4比特二进制码（D1~D4）。

图3-3 MT8870芯片及管脚排列图

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在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。 图3-3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3.579545MHz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（VDD\\2）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。

OSC1，OSC0 振荡器输入、输出端，两端外接3.579545MHz晶体。

EN 数据输出允许端，若为高电平输入，即允许D01~D04输出， 若为低电平输入，则禁止D01~D04输出。

D01~D04 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。

CI\\GT 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。（通常此两端相短接）积分波形，如图5-4所示，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

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现时，则该码字送到三态输出端D01——D04，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也回到低电平。 图5-4是它的工作时序波形图

图3－4 MT8870的时序图

TPDTMF 双 音多频信号

D0~D3 MT8870双音多频识别电路 TPSDT 数据锁存器电路 二极管显示电路 CPU控制单元 D0~D3 图3-7 DTMF信号测电路原理框图

其中，双音多频信号测试点为TPDTMF，数据输出允许端EN的测量点为TPSTD，它经反相器反向后得到。数据输出则可以通过发光二极管D103~D100显示出来，它代表的数是8421码。

五、实验内容

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1、用示波器观察并测量发送DTMF信号的波形，在用户线接口电路的输入端进行测量，即在用户1用户线接口电路的测量点TP1A与TP1B进行测量。

2、用示波器观察并测量DTMF信号接收的波形TPDTMF，以及在MT8870电路输出端TPSTD。

其中，TPDTMF为双音多频信号的测量点

TPSTD为数据输出允许端EN的反相测量点，识别到双音多频信号时为低，否则就为高。

六、实验步骤

1．接上交流电源线。

2．将K11~K14，K21~K24，K31~K34，K41~K44接2，3脚；K71~K75接2，3脚；

K61~K63接2，3脚，K70、K60接1、2脚。 3．先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J8、J9，

此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。

4．按“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，显示

电路循环显示“P”，即可进行实验。 5．用户1、用户3接上电话单机。

6．用户1摘机，开始拨打号码，即按电话单机上的任意键，用示波器的直流档对

以下测量点进行观察并记录波形：

1）TPDTMF：当有键按下时有双音多频信号，无键按下时无信号。 2）TPSDT：当有键按下时该点是低电平，无键按下时该点为高电平。 3）TP11：当有键按下时有双音多频信号，无键按下时无信号。 7．按不同的键时，其双音多频信号的波形不一样，要仔细观察。

8．在按键过程中观察发光二极管D103~D100与所按键值的关系：(显示二极管是

在该按键抬起的瞬间发生改变的)

D103~D100对应的是8421码，如接下的键值为5时，对应的码字为0101，发光二极管D102，D100发光。在按键的过程中观察所按键值与发光二极管是否满足上述对应关系。

七、注意事项

1、使主机实验箱加电处于正常工作状态，并严格遵循操作规程。

2、在测量观察上述各测量点波形时，两位同学一定要配合好，即一位同学按照正常拨打电话的顺序进行操作，另一位同学要找到相应的测量点和有关电路单元，小心慎重操作，仔细体会实验过程中的各种实验现象。

3、在测量TP1A时，示波器接头的另一接地线接到TP1B上。

八、实验报告要求

1、画出DTMF接收电路的电原理图，并能简要分析工作过程。

2、画出在接收DTMF过程中各有关测量点在有、无信号状态的波形，并能作简要的分析与说明。

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实验四 程控交换原理系统综合实验

一、实验目的

1．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。 2．掌握时分复用原理

3．熟悉数字程控交换网络的组成、原理与实现方法

二、预习要求

1、认真学习《程控交换原理》中的有关内容。 2、认真阅读本实验指导书。

3、熟悉编解码芯片TP3067的工作原理

三、实验仪器仪表

1、主机实验箱 一台 2、电话单机 二台 3、20MHz示波器 一台 4、万用表 一台 5、PC机 一台

四、实验过程

（一）空分交换原理部分

本实验系统的各单元电路的工作过程已在前面的实验中均作了说明。因此这里不再讲述。

图4-1是它的示意图。

TP1B TP1A A10 1 J 2 用 户 线 接 口 电 路 图4-1 电话单机与用户线接口电路示意图

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（二）时分交换原理部分

用户2 用户1 TS1 编译码 TS2 中央控制单元 TS6 外部信号输入 编译码 时隙交换网络 编译码 TS4 K51 编译码 拨号音，忙音，回铃音 K52 编译码 TS3 收号器 用户3 用户4 TS7 TS8 TS9 图4－2时隙交换系统时隙分配图

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。时隙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。

由前面所讲，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。其时隙分配如10－1图：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TS4，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。PT1~PT4分别为四部电话编码时隙输入的接入点，PR1~PR4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。

时隙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32X8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256X8。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4－3(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

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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4-3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4-3（b）所示。

0 a a 0 a a i=3 tj ti tj 255 话音存储器 255 a a 话音存储器 读 写 读 时钟 0 0 i=3 11111111 255 00000011 0000011 控制存储器 255 控制存储器 时钟 读 控制 写 时钟 读 （a）时钟写入，控制读出 （b）控制写入，时钟读出 图4－3 时隙交换的两种方式

呼叫接续过程一般是送出拨号音，主叫摘机，拨被叫号码，呼叫被叫用户，被叫应答，保持通话，话终拆线。

实验原理与电路说明 1），MT8980的使用

它是加拿大MITEL公司的数字交换矩阵。它的主要特点是： MITEL串行总线（ST-BUS） 8X32时隙输入 8X32时隙输出

256个用户的无阻塞交换 单电源（+5V）供电 30mW的低功耗 微处理器的接口 三态串行输出

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MT 8980D

图4-4 MT8980的管脚图（顶视）

这个大规模集成电路是为PCM的语音或者数据交换设计的。可用在用户交换机或交换机中。它共联接256个64kbps通道。8个串行输入均由32个64kbps组成一个2.048Mbps串行总线码流。另外，MT8980对串行总线的时隙可以进行读写，因此可以用这种方式进行串行通信。

管脚说明（管脚顶视图如图4-4所示）：

? /DTA(1)：数据确认信号，当此管脚变低时，表示微处理器送来的信号已被处理。它

在使用时需要一个909ohm电阻上拉。

? STI0~STI7(2~9)： 8个2.048Mbps串行输入的数据码流。 ? VDD(10),VSS(30)：供电电源。 ? A0~A5（13~18）：微处理器控制访问的地址线。 ? /FOI（11）：帧定位信号，在/C4I的下一个下降沿到来的时候，/FOI变低使内部计

数器复位。 ? /C4I（12）：4.096MHZ时钟输入。 ? DS（19）：DS变高，输入数据（微处理器接口）有效，高电平为读，低电平为写。 ? /CS（21）：为片选信号。 ? D0~D7(29~22) ：数据总线。

? STO0~STO7(38~31)：串行总线输出，对应8个2.048Mbps的码流。

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? ODE（39）：输出允许，高电平有效，低电平时，8个串行输出为高阻。 ? CST0（40）：串行总线的输出。一帧中的每一位对应8路输入串行码流的256个时隙。

此位输出由软件控制。 MT8980的简单使用举例：

如概述中所述，时隙交换器分时钟写入，控制读出和控制写入，时钟读出两种，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）是访问控制寄存器。

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，同时也可任意读或写时隙中的内容。这在处理局间信令时带来很大的方便。在此仅以交换为例，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：

A5~A0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A5~A0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）。

五、实验内容

1、利用空分自动交换网络进行两部话机通话实验，要求用示波器观察各测量点波形

并记录有关数据与工作过程。

2．用连线的方法，利用时分自动交换网络接通任意两部电话进行通话 3．用CPU控制时隙交换网络实现任意两部电话进行通话

六、实验步骤

（一）空分交换原理部分

1．接上交流电源线。

2．将K11~K14，K21~K24，K31~K34，K41~K44接2，3脚；K70~K75接2，3脚；

K60~K63接2，3脚。 3．先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J8、J9，

此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。

4．按“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，显示

电路循环显示“P”，即可进行实验。 5．用户1、用户3接上电话单机。

6．用示波器观察以下波形。(波形见实验过程)

1）用户1挂机时，用示波器或三用表测量TP1A的电压。 2）用户1摘机时，用示波器或三用表测量TP1A的电压。 3）用户1听到拨号音后，用示波器观察TP1A的波形。

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4）用户1拨号时，用示波器观察TP1A的波形。（用户1呼叫用户3） 5）用户1听到回铃音时，用示波器观察TP1A的波形。 6）用户3振铃时，用示波器观察TP3A的波形。

7）用户3摘机后，双方通话，用户1说话时，用示波器观察TP1A的波形。 8）用户3先挂机，用户1听到忙音时，用示波器观察TP1A的波形。

（二）时分交换原理部分

先确定实验箱所用芯片是否正确：U55空着，U56为74LS374， U57为74LS32。 1．接上交流电源线。

2．将K11~K14，K21~K24，K31~K34，K41~K44接1，2脚；K70~K75接1，2脚；

K60~K63接2，3脚。

3．K51,K52接2,3脚。即将PCM的输入总线与PCM的输出总线短接。 4．K15,K16,K25,K26,K35,K36,K45,K46接2,3脚。这样各用户的时钟设置进入人工

设置状态，PT1~PT4分别为四部电话编码时钟输入的接入点，PR1~PR4分别为四部电话的解码时钟输入的接入点。

5．将TS1与PR1，PT3连接；将TS2与PT1，PR3连接；将TS3与PR2，PT4连接；

将TS4与PT2，PR4连接。（以上连线必须完全连接正确） 6．先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J8、J9，

此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。 7．将四个用户接上电话单机。

8．拿起电话，这样用户1能与用户3通话，用户2能与用户4通话。 9．关直流电源开关。

10．将第5步中的连线拆除。

11．K51，K52接1,2脚。K15，K16，K25，K26，K35，K36，K45，K46接1,2脚。 12．用并口线将PC机的并口与实验箱的并口J25（在实验箱的上面中部）连接起来。 12．打开直流电源开关。

13．运行程控交换PC 机软件，选择“单步执行” ，在接收时隙中填入“2”，在发

送时隙中填入“4”，然后“确定”，拿起用户2、用户4的电话，用户4说话用户2就能听见。然后，在收时隙中填入“4”，在发时隙中填入“2”，然后“确定”，用户2与用户4就能互相通话了。

七、实验注意事项

在连线时,四部电话的编码时隙一定不能相同，以免损坏器件。

八、实验报告要求

1、对空分自动交换网络实验，写出实验过程中的每一步呼叫流程，并画出主要测

量点波形，说明产生波形的工作原理。

2、画出电话单机输出线与用户线接口电路在各种状态下的工作波形，并能作一简要分析。

3、分析时分交换实验的原理

4、想一想：要使用户2，用户3，用户4都能听见用户1说话，1）用连线方法该怎样实现。2）用交换网络该怎样控制。

4、写出本次实验的心得体会，和对该实验的改进意见。

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附录

参 考 文 献

1、陈锡生《程控交换原理》

人民邮电出版社 1991年7月 2、陈太一 郭肇德《程控用户交换机原理与设计》

人民邮电出版社 1993年12月 3、全国通信工程标准技术委员会北京分会 《程控用户交换机工程设计》 人民邮电出版社 1993年1月 4、陶美君《交换技术基础》

上海交通大学出版社 1989年5月 5、孙涵芳 徐爱卿 《MCS—51，96系列单片机原理及应用》 北京航空航天大学出版社 1989年2月 6、李华 《MCS—51系列单片计算机应用接口技术》

北京航空航天大学出版社 1993年8月 7、电子工程手册编委会等《标准集成电路数据手册——通信电路》 电子工业出版社 1991年9月 8、郭维等《中外电信集成电路使用手册》

电子工业出版社 1992年11月 9、唐修连 《通信系统综合实验》

通信工程学院 2000年11月

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时隙交换编程与调试

先体会单片机控制时隙交换系统的工作过程。

时隙交换单片机控制实验

1，确定实验箱中所用芯片是否正确：U55为时隙交换单片机，U56为74LS373，U57空着。

2，K11~K14，K21~K24，K31~K34，K41~K44接1，2脚；K70~K75接1，2脚；K60~K63接2，3脚。K51,K52接1，2脚。K15,K16,K25,K26,K35,K36,K45,K46接1,2 脚。

3，接上交流电源线

4，开直流电源开关J8、J9

5，按S0复位健，使时隙交换系统复位 6，和平时打电话一样，拨完号即可通话。（四个用户的电话号码分别为：68，69，

88，89）

一．关于时隙交换单片机控制模块的控制原理

时隙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。

控制接续主要实现以下作用：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。

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。 振铃控制主要完成给被叫送振铃。

双音多频收号主要是接收收号电路送来的电话号码。

控制模块主要用8255进行外围电路的扩展来实现对整个系统的控制，以下是8255各端口的地址：U86（8255）的A口地址为＃FFF8，B口为＃FFF9，C口为＃FFFA，控制字口为＃FFFB。U87（8255）的A口地址为＃FFF4，B口为＃FFF5，C口为＃FFF6，控制字口为＃FFF7。

以上两个8255的A口、B口设置为输出，C口设置为输入。通过程序控制可完成整个通话过程。

下面对各扩展端口的作用作详细的说明：

1．U86的B口。其地址为＃FFF9，它的作用是发出振铃控制命令，B口有8个数

据输出信号线，依次是PB7、PB6、PB5、PB4、PB3、PB2、PB1、PB0，其中后四个用来对四个用户发出振铃命令，并且是一一对应的，PB0控制用户1，PB1控制用户2，PB2控制用户3，PB3控制用户4，前面四个未用，比如要便用户1振铃，只需向＃FFF9（U86的B口）送＃01H即可。

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，C口也有8个数据输入信号线，依次是PC7、PC6、PC5、PC4、PC3、PC2、PC1、PC0，其中PC3、PC2、PC1、PC0为4bit电话号码的输入口，PC4是STD信号的输入口，用户是否拨号就是通过STD信号来判断。当用户拨号码时，STD为低电平，无拨号时，STD为高电平。

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，C口有

8个数据输入信号线，依次是PC7、PC6、PC5、PC4、PC3、PC2、PC1、PC0，其中PC3、PC2、PC1、PC0为四个用户环路状态输入口，并且是一一对应的，PC3对应用户4，PC2对应用户3，PC1对应用户2，PC0对应用户1，然后能

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过程序处理来判断四用户的摘挂机状态。

4．U86的A口。其地址为＃FFF8，它的作用是控制MT8980的地址线。A口有8

个数据输出信号线，依次为PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，其中PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0接MT8980的地址线，并且一一对应，PA5对应MT8989的A5，PA4对应MT8989的A4，PA3对应MT8989的A3，PA2对应MT8989的A2，PA1对应MT8989的A1，PA0对应MT8989的A0。 5．U87的A口。其地址为＃FFF4，它的作用是控制MT8980的数据线。A口有8

个数据输出信号线，依次为PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，它们都与MT8980的数据线相连，并且一一对应， PA7对应MT8989的A7，PA6对应MT8989的A6，PA5对应MT8989的A5，PA4对应MT8989的A4，PA3对应MT8989的A3，PA2对应MT8989的A2，PA1对应MT8989的A1，PA0对应MT8989的A0。中央控制器对U86的A口和U87的A口的共同控制来实验对MT8980的接续控制（详细的控制方法可查阅MT8980的相关资料）。对MT8980的其它控制线（如DS、／CS、／R／W）的控制已由相关的硬件电路完成，无需另外控制。

二．时隙交换单片机控制部分参考程序及其说明

初始化程序

ORG 0000H LJMP STRAT ORG 0080H STRAT: MOV P0,#0FFH MOV R7,#59H MOV R0,#20H LOOP: MOV @R0,#00h INC R0

DJNZ R7,LOOP LOOP1: MOV @R0,#0FFH INC R0

CJNE R0,#80H,LOOP1 MOV SP ,#72H MOV TMOD ,#11H

MOV 51H,#68H ;电话号码 MOV 52H,#69H MOV 53H,#88H MOV 54H,#89H

MOV 55H,#01H ;发送时隙

MOV MOV MOV MOV

56H,#02H 57H,#03H 58H,#04H

59H,#01H ;接收时隙

MOV 5AH,#02H

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MOV 5BH,#03H MOV 5CH,#04H

MOV 68H,#20H ;计时32秒 MOV 67H,#64H

MOV DPTR ,#0FFFBH MOV A ,#89H MOVX @DPTR,A

LOOP2:

MOV DPTR,#0FFF7H

MOVX @DPTR,A MOV A ,#00H MOV DPTR ,#0FFF9H MOVX @DPTR ,A

MOV DPTR ,#0FFF8H MOV A,#00H MOVX @DPTR,A

MOV DPTR ,#0FFF4H MOV A,#18H MOVX @DPTR,A MOV R7,#20H MOV R0,#01H MOV R1,#20H MOV DPTR,#0FFF8H

MOV A,R1

MOVX @DPTR,A MOV DPTR ,#0FFF4H INC A

MOV R1,A

MOV A,R0

MOVX @DPTR,A DJNZ R7 ,LOOP2 MOV DPTR ,#0FFF8H

MOV A,#00H

MOVX @DPTR,A MOV DPTR ,#0FFF4H

MOV A,#090H MOVX @DPTR,A MOV R7,#20H

;8255初始化 ;

;00 0 00000 ;

;00 0 11 000 存储器高3位 ;第几时隙 00 100000~00 111111 ;00000 001 高3位数据 ;00 0 00000 ;10 0 10 000 30

MOV R0,#0AH MOV R1,#20H

LOOP3: MOV DPTR,#0FFF8H MOV A,R1

MOVX @DPTR,A ;第几时隙 00 100000~00 111111 MOV DPTR ,#0FFF4H INC A MOV R1,A

MOV A,R0

MOVX @DPTR,A ;发送时隙 DJNZ R7 ,LOOP3

在编写程序之前必须对本系统的时隙安排作全面的了解： 用户1的接收和发送都是第1时隙 用户2的接收和发送都是第2时隙 用户3的接收和发送都是第3时隙 用户4的接收和发送都是第4时隙 双音多频收号器占用第6接收时隙 拨号音占用第7发送时隙 忙音占用第8发送时隙 回铃音占用第9发送时隙

下面举例说明CPU对MT8980的控制过程 1．用户3送忙音

因为忙音占用第8发送时隙，而用户3占用第3接收时隙，为了让用户3能听到忙音，就是要控制时隙交换网络将第8时隙交换到第3时隙。 MOV 60H , #03H MOV 61H , #08H LCALL K001

K001: MOV DPTR , #0FFF8H

MOV A , 60H ADD A , #20H

MOVX @DPTR , A ；送到MT8980的地址线

MOV DPTR , #0FFF4H

MOV A , 61H

MOVX @DPTR,A ；送到MT8980的数据线 RET

2．用户1和用户4通话

因为用户1占用第1发送时隙和第1收话时隙，而用户4占用第4娄送时隙和第4接收时隙，为了让用户1能听到用户4的话音，就是要控制时隙交换网络将第4时隙交换到第1时隙。同理，为了让用户4能听到用户1的话音，就是

31

要控制时隙交换网络将第1时隙交换到第4时隙。

MOV 60H , #01H MOV 61H , #04H LCALL K002

K002: MOV DPTR,#0FFF8H ;接通交换 MOV A,60H ADD A, #20H MOVX @DPTR,A

MOV DPTR,#0FFF4H MOV A,61H MOVX @DPTR,A

MOV DPTR,#0FFF8H MOV A , 61H ADD A , #20H MOVX @DPTR,A

MOV DPTR,#0FFF4H MOV A , 60H MOVX @DPTR,A RET

3．双音多频收号器接收用户4的双音多频信号和CPU读取号码

因为双音多频接收器占用第6接收时隙，而用户4占用第4发送时隙，为了让用户4发出的双音多频信号送入双音多频收号器中，就是要控制时隙交换网络将第4时隙交换到第6时隙。而双音多频收号器将收到的双音多频信号译成二进制代码送入U86（8255）的C口，此时需要CPU从该端口把所拨号码读入。

MOV 60H , #06H MOV 61H , #04H LCALL K001

K001: MOV DPTR , #0FFF8H MOV A , 60H ADD A , #20H MOVX @DPTR , A

MOV DPTR , #0FFF4H MOV A , 61H

MOVX @DPTR,A RET

K003: MOV DPTR , #0FFFAH ;CPU读取号码

32

MOVX A , @DPTR ANL A , #10H

CJNE A , #00H , A121 ;识别到STD MOV DPTR , #0FFFAH ;接收号码 MOVX A , @DPTR

ANL A , #0FH

MOV 5DH , A ；所得的号码存入 5DH A120: MOV DPTR , #0FFFAH MOVX A , @DPTR

ANL A,#10H

CJNE A , #00H , A121 ;等待结束 AJMP A120 A121: RET

学生可参考以上程序，编写时隙交换控制程序，实现两部电话的通话过程 学生用仿真机进行仿真前，应先确定实验箱中所用芯片是否正确：U55接上仿真机，U56为74LS373，U57空着。将K11~K14，K21~K24，K31~K34，K41~K44接1，2脚；K70~K75接1，2脚；K60~K63接2，3脚。K51,K52接1，2脚。K15,K16,K25,K26,K35,K36,K45,K46接1,2 脚。

33

K60 K61 KTS7

实验箱跳线位置及其功能说明

K15

K16

K25

K26

附图1

K62 K63

K11 K12

K13 K14

K21 K22

K23 K24

K70 K71 K72 K73 K74 K75

跳线说明： K70~K75,K11~K14,K21~K24,K31~K34 K41~K44接1，2脚时，系统设置为时隙交换状态。 当接2，3脚时，系统设置为空分交换状态。 （其中K11为去话输出端，K12为来话输入端，K13为振铃控制输入端，K14为摘挂机识别输出端。） K60，K61，K62，K63为各种信号音输出控制端口，接2，3脚为输出允许。 K15,K16,K25,K26,K35,K36,K45,K46为时隙设置控制端口，接1，2脚为系统默认时隙，接2，3脚为人工设置时隙。 34

K31 K32

K33 K34

K41 K42 K43 K44

K35

K36

K45

K46

U86 A口 接续 地址 控 制 B口 8255 振 铃 控 制 CPU 中央 C口 号 码 控制 接 收 单元 U87 A口 接续 数据 控 制 8255 C口 用 户 环路 检 测 2

35

PCM总线 U54 PCM总线 话 音 存储器 接续控 制 存储器接续地址 数据控 制 控 制

附图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kw87.html