河北大学 程控实验参考

现代交换技术（硬交换）实验说明书

目 录

第一章 系统模块单元实验 ......................................................................................................... 1

实验1 交换系统组成与结构 .............................................................................................. 1 实验2 电话用户接口模块实验 .......................................................................................... 5 实验3 电话用户信令的产生与观测实验......................................................................... 10 实验4 双音多频（DTMF）接收与检测实验..................................................................... 14 实验5 程控交换状态设置实验 ........................................................................................ 18 实验6 用户话路PCM编译码实验 .................................................................................... 22 实验7 呼叫处理与线路信号的传输过程实验 ................................................................. 27 第二章 信令交换与信息交换 ................................................................................................... 30

实验8 人工交换实验 ........................................................................................................ 30 实验9 空分交换（MT8816）实验 .................................................................................... 32 实验10 时分交换（MT8980）实验 .................................................................................. 34 实验11 时分交换（CPLD）实验 ...................................................................................... 37 实验12 时分交换（DSP）实验 ........................................................................................ 40

1

现代交换技术（硬交换）实验说明书

第一章 系统模块单元实验

实验1 交换系统组成与结构

一、实验目的

了解交换系统的组成与结构，为以后的实验打基础。

二、交换系统总体介绍

图1-1是程控交换实验系统方框图。

WAN口 电话Ａ 电话用户 接口电路 ＰＣＭ编译码 VOIP网关 电话Ｃ 交换 网络 模块 ＰＣＭ编译码 电话用户 接口电路 电话用户 接口电路 电话Ｂ ＰＣＭ编译码 接口 ＰＣＭ编译码 电话用户 接口电路 电话Ｄ 时序与控制器电路 交换控制器 存储器 用户摘挂机 记发器 电话Ａ、Ｂ拨号（共享） 双音多频检测１ 单元 双音多频检测２ 电话Ｃ、Ｄ拨号（共享） USB接口 中央处理器 交换状态指示 液晶、键盘 图1-1 交换系统组成与结构方框图

程控交换系统由11个主要功能电路模块组成，各模块的组成及主要作用如下：

1

现代交换技术（硬交换）实验说明书 1．电话用户接口电路

提供了４路电话用户接口电路，其中电话B和电话D设计成可插拔的模块结构。用户接口电路使用的主芯片为PBL 38710，可实现馈电（B）、二/四线变换（H），摘挂机检测（S）和铃流驱动（R）等功能。另外，用户接口电路对发送信号可进行放大、衰减调节。四路电话的呼叫号码分别为48、49、68、69。 2．编译码和滤波器C(Codec & Filters)

使用的主芯片为TP3057，主要实现单路语音的语音滤波、PCM编译码功能。 3．双音多频（DTMF）检测电路

使用的主芯片为MT8870，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信号的4比特二进制码（D1～D4），再送给记发器进行号码识别以便控制交换网络接通被叫用户话路。电话A，B共享一路DTMF检测器，电话C，D共享另一路DTMF检测器。

4．信令处理器和记发器电路（中央处理器）

它是U101（AVR单片机）及外围电路构成，在系统软件的作用下，完成键盘扫描和液晶显示、工作状态指示和接收计算机数据。同时完成对话机状态的监视、信号音及铃流输出控制、电话号码的识别、交换命令发送等功能。具体叙述如下：

（1）用户状态检测电路：接收各个用户线接口电路输出的用户状态检测信号DETX（X是话路的序号），可以是A、B、C、D，例如DETA是第一话路的用户状态检测信号（下面文字说明中标号的X含义与此处相同），信号直接送入CPU的PE口，以识别主、被叫用户的摘挂机状态。

（2）电话用户信令音控制电路：主要由单片机U101及电子开关CD4066组成，在单片机U101的作用下，分别分时地将上述EPM240产生拨号音、忙音、回铃音等三种信号通过电子开关CD4066送入主叫用户。

（3）铃流控制电路：自动交换时，在单片机U101作用下，EPM240输出的铃流音信号（RING），由PBL38710提升铃流信号电压，使其有效值达到75V左右，送往电话机。 （4）DTMF接收控制电路：当MT8870收到电话号码后，便发出使能信号向单片机U101申请中断，同时将译码的电话号码数据（DTMFD1～4）送给单片机U101进行处理。 5．时序与控制器电路

主要由CPLD可编程数字逻辑器件EPM240及外围电路构成，它产生并输出下列信号： （1）500Hz连续方波（即拨号音信号）

（2）忙音脉冲，即0.35秒通、0.35秒断的周期方波 （3）回铃音脉冲，即1秒通、4秒断的周期方波 （4）25Hz周期方波（振铃信号） （5）PCM编译码器的时序、时钟信号。

2

现代交换技术（硬交换）实验说明书 （6）各接口电路间的控制片选信号。 6．交换网络控制器

主要由单片机U103和片外存储器U109构成，完成交换网络模块的交换控制工作。片外存储器U109可下载存储学生的二次开发程序。 7．交换网络模块

（1）人工交换：各电话用户发送、接收端信号通过铜铆孔开放出来，可通过手动连线完成电话信息的交换工作。

（2）空分交换网络：主要由MT8816芯片构成，完成空分路由选通。

（3）数字时分程控交换网络：分别由MT8980、CPLD、DSP等芯片构成三种不同实现方式的时分交换模块。

（4）VOIP网关，支持SIP协议标准，；

支持的语音编码：G.729、G.726、G.723、G.711(u-law\\a-law)；支持号码设定、来电显示、音量调节、回音抑制、T.38传真，支持转接、热线、免打扰、闹铃、号码簿等功能。

（5）除人工交换外，其它交换方式的实验需通过更换相应的实验模块来完成。 8．液晶键盘

由字符型液晶和薄膜键盘电路组成：它们共同完成交换功能设置，和对话路交换状态的同步显示、话路时隙分配设置等功能。 9．电源供给

分别提供-12V、+5V、+12V、-48V、-5V、-24V、3.3V等直流电源。其中前四组直流电源的通断，通过平台左上角的发光二极管指示。 10．接口电路

时分中继接口、数字光纤通信接口和计算机通信接口，分别完成数字时分局内通信、数字时分的局间通信与计算机的通信等功能。 11．LAN接口

每个实验箱的LAN接口和软交换中心相连，在拔打IP电话时LAN口通过网线和软交换中心交互SIP协议和IP包；LAN口也可和学生终端相连，配置VOIP网关IP地址等参数；

三、实验内容及实验设备

1．小电话单机2部；

2．熟悉本实验平台的组成与结构；

3. 熟悉各组成模块的构成元器件及其完成的作用。

四、实验步骤

1. 在关电情况下，交换网络接口上插上“空分交换模块（MT8816）”。

2．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

3

现代交换技术（硬交换）实验说明书 光二极管）亮。

3．按一下薄膜开关的“复位”键，系统复位一次，液晶显示“欢迎使用??”。 4．按“开始”键，进入菜单的主要工作状态选择，分“人工交换”，“空分MT8816”，??等多种工作方式。具体设置说明请参见实验5。

5．选择空分交换方式“空分MT8816”，“空分”指示灯亮。

6. 分别给电话A、B接上电话单机，正常呼叫。注意液晶显示及其他一些指示灯的变化，熟悉信令程控交换与话音信号通信交换的全过程。

7．电话A默认电话号码为：48，．电话B默认电话号码为：49。

注：本实验平台上的跳线开关K301、K501、默认设置：跳线1-2脚连。

五、实验报告要求

根据对实验的初步认识，对系统结构方框图做简要叙述。

4

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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 Circuit—SLIC）。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20mA～30mA，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（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（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。

（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。本功能将在实验6中详细介绍。

（6）混合（H—Hyhird）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

5

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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（T—Test）对用户电路进行测试。

PBL 387 10 TP3057 发送码流 铃流发生器 馈电电源 a 模拟 用户线 过压保护电路 测试开关 振铃继电器 馈电电路 混合电路 低通 编码平衡网络 器解码(编码信号) b 低通 器 接收码流 测试

总线 振铃控用户线 制信号 状态信号

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

6

现代交换技术（硬交换）实验说明书 （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

电话接口

// 二/四 输入控制译码 控制信号1 控制信号2 状态指示

摘机检测 馈电与平衡电路 语音发送支路 语音接收支路

线 接 口 话音通道 传输 振铃控制

振铃控制

内部电源稳压电路

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。

7

现代交换技术（硬交换）实验说明书

C3150.01u K301R30820K3PIN31W3014.7kR3121kVCCGNDU301PBL38710 GNDR305430KR30720K21VT1VT1154C307-12VGND0.1u2VCCBGNDAGNDC309-12V0.1u213TL082 GNDTL082 C3080.1u10u/16VR317100U303AE3021VT1VR1VR-5VTP3011J30121TP3021R301R30239K 6.8K2122232627HPRRDRDRTIPXVTXRSNRDC191614713121195R30362KC304Ring signal1uDETAVCCGNDR3234.7KC3012200P/160VC3022200P/160VD301-24V1N4148C3030.47u/160VD3021N4148-48VR306220KR30462KR318TP307CA1100U305A74LS04R324620VCCLED301LED U302A1E30110u/16VR3116203GNDC3060.1uR31016KRINGXVBAT2VBATVBATVBATVBATVRC1C2DETE1HB8+12V84HPT20 423101724+12VR320100R315620U302B576TL082 R30920KGNDR32513KC3301U7U303B56TL082BR31462021VRVEERSGNCNCNC-48V交换信号接收输入62528818-5VR3136201CAD3031N4148-5VC3110.1uR319100E30310u/16VU306406611A2A3A4A1CR2CR3CR4CR2B2B3B4B2491VTR341620C340103147VCCGNDC3120.1uR3402KTP306DETA1BG3019012GNDTP305RPCM1TP304TPCM1 13VRTP303811SELA0SELA1MFAMFB135612C3100.1uU304TP3057VCC11SignalA-5V VBBGNDAVCCR321100DXDRFSRFSX1165121078913TPCM1RPCM1R322100R32910K C3130.1u124102VTVCCVSSC3051VT1uR32647KR32747K141516GSXVFX-VFX+FS1BCLKX实验-接-5V时分接收输出1VRR3281K3VFR0BCLKXBCLKRMCLKRMCLKXTSXC2048U30888702R330100KR331100KGND31456789GNDIN_FBIN+VREFICICF1F2VSSVCCC1/GOECOCIDDO4DO3DO2DO1EN181716151413121110VCCC3140.1uR332300K12EN1VDTMFD41VDTMFD31VDTMFD21VDTMFD1VCCR316620TP30812ENJZ3013.5795MHZ图2-3 用户线接口电路电原理图

1．向用户话机供电，PBL 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）。

2．PBL 387 10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，则可抵抗保护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高电平，以向CPU中央集中控制系统表

8

1现代交换技术（硬交换）实验说明书

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“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．PBL 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。

7．PBL 387 10提供的双向语音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

8．PBL 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。

9

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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。 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75V±15V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（Dial signal） 3．回铃音信号（Echo signal） 4．忙音信号（Busy signal） 5．铃流信号（Ring signal）

10

现代交换技术（硬交换）实验说明书 6．振铃通断控制信号CA,CB,CC,CD

7. 其它工作时钟及片选信号

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。

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,在TP307可以测出CA，其他几个点和CA一样，省略了测量点。

11

话音、信号音 切换控制 时分交换模块 （U202）控制与定时 摘挂机控制 记发器与信令处理器（U101）PCM定时 主处理器与交换控制器（U103）接口 信号音产生 现代交换技术（硬交换）实验说明书

铃流信号 0

拨号音

0

忙音

TP07 TP09 TP10

回铃音

TP08

0

1s 2s 3s 4s 5s 6s 8s 9s 10s 11s t t t 0 0.35s 0.35s 0.35s 0.35s 0.35s 0.35s 0.35s 0.35s 0.35s t 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

12

现代交换技术（硬交换）实验说明书 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。

13

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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（D1～D4）。

信号输入 输入电路 低频组带通滤波器 高频组带通滤波器 过零 检测器 码 变 锁存与缓冲 D1 D2 D3 D4 过零 检测器 换

图4-1 典型DTMF接收器原理框图

18

VDD

图4-2 MT8870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。

14

现代交换技术（硬交换）实验说明书

（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（VDD\\2）输出。 （5）电源 （6）功耗 （7）工艺 （8）封装

+5V 15mw CMOS

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 IC

运放输出端，外接反馈电阻可调节输入放大器的增益。 基准电压输出。 内部连接端，应接地。

VREF

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 CID VDD VSS

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 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 接正电源，通常接+5V。 接负电源，通常接地。

电平，若无输入信号或连续失真，则EC0返回低电平。

被更新，则CID为高电平，若CI低于VTSt，则CID返至低电平。

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。

15

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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。

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) 697 697 697 770 770 770 852 852 852 941 941 941 697 770 852 941 1209 1336 1477 1209 1336 1477 1209 1336 1477 1336 1209 1477 1633 1633 1633 1633 NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 * # A B C D EN H H H H H H H H H H H H H H H H L D04 L L L L L L L H H H H H H H H L Z D03 L L L H H H H L L L L H H H H L Z D02 L H H L L H H L L H H L L H H L Z D01 H L H L H L H L H L H L H L H L Z 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。

16

现代交换技术（硬交换）实验说明书

来自第一路的DTMF信号输入 开关1 来自CPU控制输入 来自第二路的DTMF信号输入 开关2 来自CPU控制输入 图 3-3 双音多频实验系统的电原理框

DTMF 电路 8870 D01 D02 D03 D04

至记发器单元

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Ｂ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。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。

17

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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。

USB接口电路 CPLD可编程器件 记发器和信令处理器液晶显示电路（J101） 薄膜开关输入电路（J102） 交换控制U103

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CPLD；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。

18

现代交换技术（硬交换）实验说明书

人工交换 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（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MT8816 3.时分MT8980 4.时分DSP 5.时分CPLD 6.时分中继 7.系统实验 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。

19

电话B 电话A 用户电路 时分交换DSP 时分交换CPLD 用户电路 电话会议 时分中继 系统实验 空分交换MT8816 时分交换MT8980 用户电路 电话C 用户电路 电话D或市话 *8.电话会议

现代交换技术（硬交换）实验说明书

液晶显示器显示的各级菜单如图5-3所示。

注：1．XX、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。

复 位 欢迎使用通信综合实验平台 开 始 主菜单 子菜单 1.人工交换 2.空分MT8816 3.时分MT8980 4.时分DSP 空分MT8816 主叫1：XX 2：XX 被叫1：YY 2：YY 00:00（通话时间） 时隙分配 话路1. 04 话路2. 08 话路3. 16 话路4. 24

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。

20

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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。

21

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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 A/D and D/A conversion architecture shown in Figure 1, and a serial PCM interface. The devices are fabricated using National's 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 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 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 rejects 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 MHz; 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 initialization, the device assumes

22

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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, 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 falling edges latch in the seven remaining bits. All four devices may utilize the short frame sync pulse in synchronous orasynchronous operating mode。

23

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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2=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。

8

24

现代交换技术（硬交换）实验说明书

工作时钟U01 1VT TP3057 滤波 抽样 量化 A/D 低 通 滤 波 D/A 译 码 再 生 编码 TP304 电话A 用户电话接口电路1VR TP305 数字时分交换网络 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“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200HZ～4000HZ，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。

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. 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

25

图6-1 PCM通信系统组成方框图

图6-2 PCM编码输出表

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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。

26

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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 主叫用户 摘

呼叫信号 拨号音信号 号码信号 回铃音信号 振铃信号 应答信号 话音信号 摘

用户线 被叫用户

忙音信号 挂

挂机信号 （用户线信号） 挂机（先挂方）

图7-1 一次正常呼叫传送信号的流程图

27

现代交换技术（硬交换）实验说明书 输入

图7-2 一次正常呼叫状态分析图 输入信息 主叫先挂 输入 收号 输入振 铃 状态 通 话 输入信息 输入信息 收第一位中途挂机 超时 被叫摘机 主叫挂机 超时 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 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 被叫先挂 被叫先挂处理 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。

28

现代交换技术（硬交换）实验说明书

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。此时，电话A的回铃音和电话B的振铃信号结束。通信进行；

9．被叫方电话B挂机，通信结束。挂机信号通知记发器和信令处理器单元拆线，电话B空闲，同时给呼叫方电话A送忙音信号（TP303）；

10．电话A挂机，挂机信号（TP306）通知记发器和信令处理器单元，电话A现在空闲； 11．更换交换网络模块，选择“时分交换”方式再进行实验；

注意液晶中呼叫状态的同步显示，认真思考整个呼叫的过程，实验验证记发器单元系统是怎样处理各种突发现象的。

五、实验报告

1．画出一次完整的电话呼叫、接续的程序流程图（包括各种突发情况）。 2．根据测试的实验数据，现象。分析理想的结果与实际测量的是否一致。 3．写出本次实验的心得体会，并提出对本次实验的改进意见。

29

现代交换技术（硬交换）实验说明书

制读出的T交换单元，四路话路的PCM数据按顺序读入芯片内部的数据存储器中，在呼叫建立阶段根据呼叫命令，为每路PCM数据选定一个输出时隙，这样维持不变直到通话结束。

电话A、电话B、电话C和电话D 的PCM编码数据数率为2.048Mb/s，各自的发送和接收默认时隙相同，分别为第4时隙(TP02)、第8时隙(TP03)、第16时隙(TP04)和第24时隙(TP05)。参考0时隙为TP01(负向脉冲)，发送的PCM数据流在TP304、TP404、TP504和TP605均可测试，接收的PCM数据流在TP305、TP405、TP505和TP604均可测试。此时，交换方式应选择“时分MT8980”。在实际交换中，接收到的PCM数据流将比发送的PCM数据流延迟一帧时间，测试波形时请注意观察。

第0时隙 电话A 电话B 电话C 电话D

TP06 TP02 TP03 TP04 TP05

发端PCM 收端PCM

图10-2 时分交换中数据搬移示意图

三、实验内容

1．理解时分交换原理，利用时分交换网络进行两部电话单机通话，记录工作过程。

四、 实验步骤

1．在关电的情况下，插上“电话B接口模块”，确认发送增益跳线K301、K501设置为1-2相连左侧；交换网络接口插上“时分MT8980”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“时分MT8980”进行实验； 4．以电话A、电话B为例，分别接上电话单机；

5．四路数字电话用户的PCM编码输出测试点，即时分网络输入信号； TP304：电话A的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP404：电话B的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP03； TP504：电话C的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP04； TP605：电话D的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP05；

35

现代交换技术（硬交换）实验说明书

四路数字电话用户的PCM译码输入测试点，即时分网络输出信号。 TP305：电话A的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP405：电话B的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP03； TP505：电话C的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP04； TP604：电话D的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP05。

注意：现每个PCM收发测试点测得的波形已是时分复用后波形，测量时注意对比各路PCM数据输出的同步时隙脉冲。

6．双踪示波器同时测试TP304、TP405两点或TP305、TP404两点，是否有波形,单机按键或说话时波形是否有变化；

7．示波器两探头放在TP304、TP405两点上。电话A摘机，拨号49，同时观察示波器，哪个探头能测到波形；

8．两路电话用户间的正常通话。此时，按键或说话，同时观察示波器，哪个探头能测到波形，波形是否一样；

9．更换其它电话呼叫组合，根据步骤5中列出的测量点说明，验证时分交换网络MT8980的工作情况；

10．测试波形时，注意时隙脉冲与数据的时隙位置对比，时隙脉冲与时隙脉冲的位置对比，数据与数据的对比。

五、 实验报告

1．简述时分交换的原理，并与空分交换作比较指出它们差别。

2．根据图10-2，结合T单元的控制原理，画出其它电话呼叫组合的数据搬移示意图，并分析工作过程。

36

现代交换技术（硬交换）实验说明书

实验11 时分交换（CPLD）实验

一、实验目的

1．掌握时分交换T型接线器的工作原理； 2．理解时分复用原理；

3．掌握用CPLD完成时分复用、帧同步提取、时分交换、时分解复用的编程。

二、实验工作原理

本节时分交换是采用CPLD实现。由图11-1可知，该实验系统是由4路数字电话用户电路、时分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控数字交换机。

交换网络控制电路 用户电话A 编译码 TP304 64KHZ TP305 TP505 64KHZ TP504 编译码 用户电路 电话C

电路 时分交换网络 CPLD(EPM240) 用户电电话B 编译码 TP404 TP604 编译码 用户电路 电话D

TP405 64KHZ 64KHZ 512KHZ 数字中继 TP605 路 1P01 1P02 图11-1 实验系统的交换网络结构方框图

时分交换网络采用一片数字可编程逻辑器件(EPM240)芯片编程实现，它内部包含码速调整器，串-并变换器，数据存储器、帧计数器、控制接口电路、接续存储器、控制寄存器、输出复用电路及并-串变换器、交换控制等功能单元。输入和输出均是64K/S的PCM编码数据，经过速率提高并时分复用后，在交换网络控制器的控制信号作用下，可实现本实验系统中四路数字话音或数据的无阻塞数字交换。

（一）发端

可编程逻辑器件CPLD可以将多路低速数据复接成一帧高速数据，复接数据速率为512K/S。复接后的帧结构可自定义，复接后的数据帧如表11-1：

37

现代交换技术（硬交换）实验说明书

表11-1

帧头 PCM1

帧头：7EH，用于接收端帧同步提取；

PCM1~PCM4：4路电话的PCM编码数据，速率64K/S； 信令：出局端的交换命令，用于收端进行时分交换； 备用：空闲。 （二）收端

可编程逻辑器件CPLD对接收的数据首先进行帧定位，然后取出4路PCM数据和信令，并根椐信令进行时分交换。

（三）CPLD内部实现原理框图，见下图11-2：

同 步 数字中继 PCM2 PCM3 PCM4 信令 备用 备用 发定时、帧头 TP304 TP404 TP504 TP604 收定时 TP305 TP405 TP505 TP605 码速调 整 复接 提取信令 时分交换 分 接 码速恢 复 1P01 1P02 交换信令 图11-2 CPLD内部功能方框图

三、实验步骤

1．在关电的情况下，插上“电话B接口模块”，确认发送增益跳线K301、K501设置为1-2相连；交换网络接口插上“时分CPLD”交换模块，保管好其它模块； 2．用铆孔连接线连接1P01、1P02；

3．打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作； 4．通过薄膜开关将交换工作方式设置在“时分CPLD”； 5．以电话A、电话B为例，分别接上电话单机；

6．四路数字电话用户的PCM编码输出测试点，即时分网络输入信号； TP304：电话A的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP404：电话B的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP03； TP504：电话C的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP04；

38

现代交换技术（硬交换）实验说明书

TP605：电话D的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP05； 四路数字电话用户的PCM译码输入测试点，即时分网络输出信号。 TP305：电话A的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP405：电话B的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP03； TP505：电话C的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP04； TP604：电话D的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP05。

7．双踪示波器同时测试TP304、TP405两点或TP305、TP404两点，是否有波形,按单机键或说话时波形是否有变化；

8．示波器两探头放在TP304、TP405两点上。电话A摘机，拨号49，同时观察示波器，哪个探头能测到波形；

9．两路电话用户间通话。此时，按键或说话，同时观察示波器，哪个探头能测到波形，波形是否一样；

10．测试1P01点波形，寻找帧头数据及其它四路PCM编码数据，验证表13-1时隙分配表；

11．更换其它电话呼叫组合，根据步骤6中列出的测量点说明，验证CPLD时分交换网络的工作情况；

12．因用户电话输出PCM编码数率为64K/S，所以一帧中也只能容纳一路PCM数据，所以各路PCM编码输出同步时隙脉冲位置一样。测试数据波形时，注意时隙脉冲与数据的时隙位置对比，数据与数据的对比。

四、实验报告要求

1．筒述CPLD时分交换方式工作原理。

2．筒述进行A、B两路CPLD时分交换操作步骤，并说明主要测量奌的信号波形及特点。

39

现代交换技术（硬交换）实验说明书

实验12 时分交换（DSP）实验

一、实验目的

1．掌握时分交换T型接线器的工作原理； 2．理解时分复用原理；

3．了解DSP缓冲串口TDM的配置和DMA工作方式的使用。

二、实验工作原理

本节时分交换是采用DSP芯片，通过软件编程实现。由图12-1可知，该实验系统是由4路数字电话用户电路、时分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控数字交换机。

时分交换网络主要由数字信号处理芯片（DSP）TMS320VC5402构成，TMS320VC5402有两个缓冲串口，它可以配置成标准E1接口的时分复用方式（TDM），当缓冲串口数据的存取工作在DMA方式时，输入码流的32个时隙（信道）数据能自动顺序保存到指定的数据空间，CPU将顺序输入的32个信道数据根据呼叫交换命令控制输出到输出DMA缓冲区，从而完成时分交换功能。 电话A PCM 时 电话B 分 电话C 复 用 电话D 呼叫交换命令

图12-1 数字时分交换DSP结构示意图

本系统中有四个电话用户，在进行DSP时分交换实验选项时，四个用户各自对应的PCM编码数据输出的标准E1接口上的时隙分别为：电话A用户在4时隙，电话B用户在8时隙，电话C用户在16时隙，电话D用户在24时隙。本实验系统的DSP缓冲串口0工作于TDM方式，用DMA进行数据收发，缓冲串口的时钟和帧置从动方式。帧脉冲（0时隙TP01），发送码流由BDX0输出（3TP02），接收码流进入BDR0（3TP03）。此时，交换方式应选择“时

40

电话A 3TP02 3TP03 时 分 时分交换网络 TMS320VC5402 TP03 解 复 用 电话D 电话C 电话B PCM 现代交换技术（硬交换）实验说明书

分DSP”。在实际交换中，接收到的PCM数据流将比发送的PCM数据流延迟一帧时间，测试波形时请注意观察。

第0时隙 电话A 电话B 电话C 电话D

TP06 TP02 TP03 TP04 TP05

发端PCM数据流 收端PCM数据流

图12-2 时分交换中数据搬移示意图

三、实验步骤

1．在关电的情况下，插上“电话B接口模块”，确认发送增益跳线K301、K501设置为1-2连；交换网络接口插上“时分DSP”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“时分DSP”进行实验； 4．以电话A、电话B为例，分别接上电话单机；

5．四路数字电话用户的PCM编码输出测试点，即时分网络输入信号；

TP304：电话A的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP404：电话B的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP03； TP504：电话C的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP04； TP605：电话D的PCM编码输出测试点，同步时隙脉冲测试点TP05； 四路数字电话用户的PCM译码输入测试点，即时分网络输出信号。 TP305：电话A的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP02； TP405：电话B的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP03； TP505：电话C的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP04； TP604：电话D的PCM译码输入测试点，同步时隙脉冲测试点TP05。

注意：现每个PCM收发测试点测得的波形已是时分复用后波形，测量时注意对比各路PCM数据输出的同步时隙脉冲。

6．双踪示波器同时测试TP304、TP405两点或TP305、TP404两点，是否有波形,按键或说话时波形是否有变化；

7．示波器两探头放在TP304、TP405两点上。电话A摘机，拨号49，同时观察示波器，

41

现代交换技术（硬交换）实验说明书 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，哪个探头能测到波形，波形是否一样；

9．更换其它电话呼叫组合，根据步骤5中列出的测量点说明，验证DSP时分交换网络的工作情况；

10．测试波形时，注意时隙脉冲与数据的时隙位置对比，时隙脉冲与时隙脉冲的位置对比，数据与数据的对比。

四、实验报告要求

1．简述DSP时分交换方式原理及实验操作步骤。

2． 记录用示波器观测TP04和3TP02等测量奌的波形，并确认输入码流中4路电话PCM的位置。

3．简述时分交换单元有哪两种基本的控制方式，本实验中选用的是哪种方式。 4．简述对三种时分交换方式实验的体会。

42

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