TST交换网络课设

摘要

T-S-T交换网络是三级交换网络，由时间接线器（T型）和空间接线器（S型）组成。在本次设计中要熟练掌握T接线器和S接线器的功能以及构成T-S-T交换网络的方法，正确理解接线器的组成、工作方式和工作原理，在实现过程中用到时分交换芯片MT8980和空分交换芯片MT8816。MT8980适用于数据或语言的专用芯片，文章介绍了利用该芯片实现小型程控交换的设计方案，讨论了系统的系统硬件与软件结构。指出了MT8980与CPU的接口设计，以及对MT8980的程序控制。

本次课设不仅提高了我们的动手能力，同时给了我们将理论用于实践的机会，主要是将我们所学现代交换原理中的理论用于实践了。

关键词： T接线器 S接线器 时隙交换 T交换网络

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前言

T-S-T交换网络是在电路交换系统中经常使用的一种典型的交换网络，他有共享存储型交换单元的T接线器和开关结构的S接线器连接而成。其中T接线器是时间接线器，也成时分接线器。T型接线器的主要功能是完成时隙交换。S接线器是空间接线器。S型接线器主要进行线间交换，即在同一时隙内进行不同T接线器的线间交换。以T型或S型时分接线器为基础，组成两级或两级以上的交换网络。常见的交换网络有：TT、TTT、TST、TTS等。

程控话路交换系统的主要任务是实现用户间话路的接续，他可划分为两大部分;话路设备与控制设备。数字交换网是程控交换系统中一种规模可缩进的大容量数组交换部件，目前在交换局中运行的程控数字交换系统，其数字交换网络主要采用T-S-T型的交换网络，在T-S-T实现经常使用专用的通信芯片。交换单元的内部通常采用T-S-T型接线器结构。T-S-T型接线器主要有话音存储器和控制存储器及一些控制电路组成，其交换工作方式有两种：顺序写入、控制读出和控制写入、顺序读出。由T型接线器和S型接线器组成的T-S-T交换网络其容量是比较大的，相对于仅有单个的T型接线器或S型接线器构成的交换网络。容量增大了，对存储器的速率要求也高。

T-S-T型接线器通常用作专用的通信芯片，且容量也是比较大的，这样成本比较高，在交换网络的实现中也是比较困难的，所以将会导致交换网络的成本高，设计复杂，速率慢的情况。当硬件与软件结合在一起是，给予交换机更多的功能和特点，比如，T-S-T交换网络体较小，功耗低，可靠性强，灵活性大。

、

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目录

摘要 ........................................................................... 1 前言 ........................................................................... 2 第一章 绪论 ................................................................... 4 第二章 各模块功能及工作原理 .................................................. 5

2.1 空间接线器（S型）工作原理 ............................................. 5 2.2 时间接线器（T型）工作原理 .............................................. 5 2.3 时分交换芯片MT8980 .................................................... 7

2.3.1时分交换芯片MT8980结构图 ......................................... 7 2.3.2 MT8980引脚功能 ................................................... 8 2.4 空分交换芯片MT8816 ................................................... 10

2.4.1 空分交换芯片MT8816结构图 ....................................... 10 2.4.2 MT8816的引脚功能 ............................................... 11 2.4.3 MT8816的工作原理 ............................................... 11 2.4.4 MT8816地址译码真值表 ........................................... 12 2.5 74HC573锁存器 ......................................................... 13

2.5.1 74HC573锁存器结构图 ............................................. 13 2.5.2 74HC573锁存器功能表 ............................................. 13

第三章 TST交换网络设计 ....................................................... 14

3.1 T-S-T交换网络原理框图 ................................................. 14 3.2 T-S-T交换网络的工作原理 ............................................... 14 3.3 TST交换网络容量： ..................................................... 15 3.4单片机AT89C51与锁存器74HC573、时分接线器MT8980和空分接线器MT8816的连接接口如下： ................................................................ 15 3.5 TST网络的优缺点与改进 ................................................. 15 第四章T-S-T交换网络的结果分析与程序 .......................................... 16

4.1交换网络的结果分析 ..................................................... 16 4．2 TST交换网络的程序 .................................................... 16 实验总结 ...................................................................... 18 致谢 .......................................................................... 19 参考文献 ...................................................................... 20

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第一章 绪论

T-S-T网络是在电路交换系统中经常使用的一种典型的交换网络。TST是三级交换网络，两侧为T接线器，中间一级为S接线器，S级的出、入线数决定于两侧T接线器的数量。设每侧有32个T接线器，T接线器的容量为512。输入侧话音存储器用SMA到SMA表示，控制存储器用到CMA到CMA表示；输出侧话音存储器用到SMB到SMB表示，控制存储器用到CMB到CMB表示。

空间接线器（T型）用来完成对传送同步时分复用信号的不同复用线之间的交换功能，而不改变时隙的交换。时间接线器（S型）用来完成在一条复用线上时隙交换的基本功能。仅有T型接线器构成的交换网络其容量是比较小的，同样，仅有S型接线器构成交换网络其容量也是比较小的，但是，当T型接线器和S型接线器共同构成的交换网络其容量是比较大的，即T-S-T交换网络的容量大。因此，在现实生活中经常采用此接线器网络。

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第二章 各模块功能及工作原理

2.1 空间接线器（S型）工作原理

空间接线器用来完成对传送同步时分复用信号的不同复用线之间的交换功能，而不改变其时隙位置。空间接线器有电子交叉矩阵和控制存储器（CM）组成，空间接线器有两种控制方式，是按照控制存储器的不同而划分的。

（1）按输入线配置的称为输入控制方式（图2.1（a）），（2）按输出线配置的称为输出控制方式（图2.1（b））

图（a）中，第1个存储器第7单元由处理机写入2。第7单元对应于第7个时隙，当每帧的第7个时隙到达时，读出第7单元中的2，表示在第7个时隙应将第一条入线与第二条出线接通，也就是第1条入线与第2条出线的交叉点在第7时隙中应该接通。

图（b）中，如果仍然要是第1输入线与第二输入线在7时隙时接通，应该由处理机第2个控制存储器的第7单元写入输入线号码1，然后，在第7个时隙时到达，读出第7单元中的1，控制第2条出线与第1条入线的交叉点在第7时隙接通。

图2.1（a）输入控制方式 图2.1（b）输出控制方式

2.2 时间接线器（T型）工作原理

时间接线器用来完成在一条复用线上时隙交换的基本功能，时间接线器通常由时隙计数控制电路、话音存储器、控制存储器以及中央或模块处理器等相应的控制单元组成。

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就控制存储器对话音存储器的控制而言，可有两种控制方式： 顺序写入，控制读出，简称“输出控制”图（a）。 控制写入，顺序写入，简称“输入控制”图（b）。

图（a）为输出控制方式，即话音存储器的写入是由时钟脉冲控制按顺序进行，而其读出要受控制存储器的控制，由控制存储器提供写入地址。控制存储器只有一种工作方式，它所提供的读出地址是由处理机控制写入的，按顺序读出的。如：当有时隙内容a需要从时隙i交换到时隙j时，在话音存储器的第i个单元顺序写入内容a，由处理机控制在控制存储器的第j个单元写入地址i作为话音存储器的输出地址。当第j时隙到达时，从控制存储器中去取出输出的地址i，从话音存储器第i个单元中取出内容a输出，完成交换。

图（b）输入控制方式，即话音存储器是控制写入，顺序读出的，其工作原理与输出控制方式相似，不同之处控制存储器就是控制话音存储器的写入。当第i个输入时隙到达时，由于控制存储器第i个单元写入的内容是j，作为话音存储器的写入地址，就是的第i个输入时隙中的话音信息写入话音存储器的第j个单元。当第j个时隙到达时，话音存储器顺序读出内容为a，完成交换。

图2.2（a）输出控制方式 图2.2（b）输入控制方式

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2.3 时分交换芯片MT8980

2.3.1时分交换芯片MT8980结构图

图 2.3 时分交换芯片MT8980内部结构图

图2.4 ＭＴ8980芯片管脚图

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2.3.2 MT8980引脚功能

输入端口：ST10-ST17 输出端口：STO0-STO7

处理机控制接口：A0-A5，D0-D7，-CS，R/W,DTA等。 D0-D7:8位双向数据总线，处理机与芯片互通信息使用。

A0-A5:6位地址总线，用于处理机对芯片内各部件的寻址，传送寻址用的的地址码。 控制寄存器是一种8位的，其内容由处理机写入，用以指定的工作模式、操作对象和输入/输出的PCM总线号码。

CS是片选信号输入，低电平有效。

DS是微处理器接口是数据输入选通信号，高低平有效。

R/W是微处理器接口时读、写控制信号，若输入高电平，为读出；若输入低电平，则为写入。

ODE是输入驱动允许。若该输入保持低电平，则STO0-STO7输出驱动器正常工作；若为低电平，则STO0-STO7呈高阻。

DAT是数据应答信号输出，若此端下拉为低电平，电路处理完数据，通常DAT经909Ω接＋5∨。

2.3.3 MT8980的工作原理

MT由串并交换器、数据存储器、帧计数器、控制寄存器、控制接口单元。接续存储器、输出复用线与并-串变换器等部分构成。串行PCM数据以2.048Mb/s速率分8路由STI0-STI7输入，经串-并变换，根据码流号和信道号一次存入256×8比特数据存储器的相应单元内。控制存储器通过控制接口，接受来自微处理器的指令，并经此指令写到接续存储器中。这样，数据存储器中各信道的数据按照接续存储器的内容，以某种顺序从中读出，再经复用、缓存、并串-变换，变为时隙变换后的8路2.048Mb/s串行码流，从而达到数据交换的目的。

①地址线A0-A5

若A5=0，选择控制存储器，所有操作均针对控制寄存器。 若A5=1，则有A4-A0选择输出码流的信道号（时隙号）。

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表1

A5 0 1 1 ?? 1

②控制寄存器格式

表2

位 7 名称 模式控制 描述 当b7=1时，无论b3b4是什么状态，所有的读操作均为读数据存储器，所有的写操作均写接续存储器的低八位。 6 5 4-3 不用 存储器选择 当b6=1，ODE=1时，为消息方式，当b6=0，为变换模式 00测试芯片使用，通常不能设为此状态 01选择数据存储器 10选择接续存储器低8位 11选择接续存储器高8位 2-0

③接续存储器的低8位格式

表3

位 7-3 2 名称 不用 消息信道 描述 若为读操作均置为0 当b2=0工作与消息模式，接续存储器的低8位内容被作为数据送至输出母线之中;当b2=0时，工作与交换模式，接续存储器低8位的内容作为数据存储的地址，将输入的时隙数据读到交换所需要的输出母线相应时隙中。 1 CST0位 其内容将在下帧从CST0中输出 码流选择 决定所选下一操作的输入母线或输出母线号 A4 X 0 0 ?? 1 A3 X 0 0 ?? 1 A2 X 0 0 ?? 1 A1 X 0 0 ?? 1 A0 X 0 1 ?? 1 地址 X 20 21 ?? 3F 寻址位置 控制寄存器时隙 时隙0 时隙1 ?? 时隙31 第9页共20页

0 输出允许 当ODE=1时，且控制寄存器b6=0，若此位为1，则数据输出到相应母线和数据中；若为0，则输出时隙呈高阻

④接续存储器的高8位格式

表4

位 7-5 4-0 名称 码流地址 信道地址位 描述 这3位二进制确定输入的母线号 这5位确定b7-b5所选定的母线时隙号

2.4 空分交换芯片MT8816

2.4.1 空分交换芯片MT8816结构图

图2.5 ＭＴ8816芯片管脚图

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图2.6空分交换芯片网络结构8816功能图

2.4.2 MT8816的引脚功能

COL0-COL7：列输入/输出，开关矩阵8路列输入或输出。 ROW0-ROW15：行输入/输出，开关矩阵16路行输入或输出。 ACOL0-ACOL2：列地址码输入，对开关矩阵进行列寻址。 AROW0-AROW3：行地址码的输入，对开关矩阵进行行寻址。

ST：选通脉冲输入，高电平有效，使地址码与数据得以控制相应的开关通、断，在ST的上升沿前，地址必须经入稳定的状态，在ST的下降沿处，数据也应给是稳定。

DI：通断控制输入，若DI为高电平，将所选择的开关导通;若DI为低电平，将所选择的开关断开。

RESET：复位信号的输入，不管CS出于什么电平，均将全部开关置于截止状态。 CS：片选信号输入，高电平有效。

2.4.3 MT8816的工作原理

该芯片有8条COL线（COL0-COL7）和16条ROW线（ROW0-ROW15），形成一个模拟交换矩阵。他们可以通过任意一个交叉点接通。芯片有保持功能，因此可以保持任一交叉点处于接通状态，直至有断开信号或复位信号为止。CPU可以通过地址线ACOL2-ACOL0和数据线

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AROW3-AROW0控制和选择需要接通的交叉点号。ACOL2-ACOL7管COL7-COL0中的一条线。ACOL7-ACOL0编成二进制，经过译码以后就可以接通交叉点相应的COLi；数据线AROW3-AROW0管ROW15-ROW0中的一条。AROW3-AROW0也是编码，经过译码以后就可以接通交叉点相应的ROWi；控制相应的ROWi的以接通有关的交叉点。

2.4.4 MT8816地址译码真值表

表5

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2.5 74HC573锁存器

2.5.1 74HC573锁存器结构图

2.7 74HC573锁存器结构图

1是低电压激活芯片 2-9使数据的输入脚从D0-D7 10脚接地

11是高低压激活芯片 12-19脚是数据的输出脚 20是电源

2.5.2 74HC573锁存器功能表

表6

Ｘ＝不关心； Ｚ=高祖抗；

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第三章 TST交换网络设计

3.1 T-S-T交换网络原理框图

图3.1 T-S-T交换网络结构框图

3.2 T-S-T交换网络的工作原理

T-S-T交换网络是三级交换网络结构，他由两个T级和一个S级组成，且输入和输出T的工作方式不相同。S级的容量较大，改善了话务的疏散功能，并通过扩大S级的输入输出，将多个时分接线器连接起来，这样大大提高了交换网络的容量。

T-S-T交换网络是三级交换网络，有输入级T接线器（TA）和输出级T接线器（TB），中间级接有S型时分接线器组成。输入输出都是时分的接线器，中间是空分的接线器。如：有8条输入PCM复用线，每条接至一个T接线器（称为输入级），其工作方式为“控制写入，顺序读出”；中间级为8×8的交叉矩阵，其入线对应地接到两侧的T接线器上。T-S-T交换网络内部时隙的选择采用反相法。

MT8980的控制功能分为两方面，第一是读某信道中某时隙的存储器数据，并由单片机判断后作出不同的相应，第二是让某时隙接续存储器工作在信息模式。是接续存储器的低八位内容作为数据直接输出到相应的时隙信令中。

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3.3 TST交换网络容量：

时分交换器芯片MT8980的容量为8×32=256个时隙。可接入8端PCM一次群，由于8个前T接线器和8个后T接线器，因此总交换容量为8×256=2048时隙，可接入8×8=64端PCM一次群，在PCM一次群中，由于有两路控制信号，时隙只占用30路，且数字交换网为单向输入，每一对通话只占用两个时隙，因此同时可以接通的通话数为：64×30/2=960，即最多可接通1920路用户通话。

3.4单片机AT89C51与锁存器74HC573、时分接线器MT8980和空分接线器MT8816的连接接口如下：

①MT8980的DS、DTA与AT89C51的P14、P15连接 ②74HC573的D0-D7与AT89C51的P20-P27连接 ③输入级T接线器MT8980的CS与AT89C51的P25连接 ④输出级T接线器MT8980的CS与AT89C51的P23连接 ⑤中间级的S接线器MT8816的CS与AT89C51的P24连接 ⑥MT8816的ACOL0-ACOL2、AROW0-AROW3与74HC573的D0-D7 ⑦MT8980的A0-A5与AT89C51的P20、P21、P22、P26、P27连接 ⑧MT8980的D0-D7与74HC573的D0-D7

3.5 TST网络的优缺点与改进

TST交换网络优点：他与机电交换相比较，体积小、重量轻、功耗低、节省费用、工作稳定、维护管理方便、可靠性强、灵活性大，同时，能为用户提供许多新服务，如缩微拨号、叫醒业务、呼叫转移等工作。

TST的缺点与改进：TST有输入级T接线器和输出级T接线器，中间级S接线器组成，原理上可以同时进行正相与反向的交换，但在实际的硬件中在正向和反向是不能同时进行，若要完成正向与反向的同时进行可以在输出级再级联一个时间接线器，或再重新由T接线器和S接线器在构成一交换网络进行反向的交换。

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第四章T-S-T交换网络的结果分析与程序

4.1交换网络的结果分析

以上程序中首先完成对第一个T接线器的控制，具体步骤为：

（1）调用W-Conlrol子程序，写控制寄存器=R1=00011000，完成选ST00／Ch016的连接存储器高位。

（2）调用W-Connection子程序，Rl=000000001，写连接存储器高位CMHb2=0为交换模式。

（3）调用W-Control子程序，写控制寄存器R1=00010000，选ST00／Ch016的连接存储器低位

（4）调用W-Connection子程序，R2=00010000，R3=101000，写连接存储器的低8位。 然后再对S接线器控制：调用W-S子程序，完成对MT8816的控制。 最后对第二个T 接线器进行控制，具体步骤为：

(1)调用W-Conlrol子程序，写控制寄存器=R1=00011111，选ST02／Ch030的连接存储器高位。

(2)调用W-Connection子程序，Rl=00000001，写连接存储器高位CMHb2=0为交换模式。 (3)调用W-Control子程序，写控制寄存器=R1=00010111，选ST07／Ch018的连接存储器低位。

(4)调用W-Connection子程序，R2=11101000，R3=101000，写连接存储器的低8位。 这样，就完成了输入群路0的信道16到输出群路7的信道18的交换。

4．2 TST交换网络的程序

在T-S-T交换网络，前T级采用顺序写入，控制读出，后T级采用控制写入，顺序读出，中间S级采用输出控制方式。

DATA SEGMENT ;定义数据段 R1 DB ? R2 DB ?

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DATA ENDS

CODE SEGMENT ;定义代 前一个T接线器：

CALL W-CONTROL ;调用写MT8980控制存储器 R1 EQU 00011000 ;完成控制存储器的高位 CALL W-CONNECTION ;调用写MT8980连接存储器

R1 EQU 00000001 ;写连接存储器CMHb2=0为交换模式 CALL W-CONTROL ;调用MT8980控制存储器 R1 EQU 00010001 ;完成控制存储器的低位 R2 EQU 00010000 ;群路0的16时隙 R3 EQU 00101000 ;群路0的8时隙

后一个T接线器：

CALL W-CONTROL ;调用写MT8980控制存储器 R1 EQU 00011111 ;完成控制存储器的高位 CALL W-CONNECTION ;调用写MT8980连接存储器

R1 EQU 00000001 ;写连接存储器CMHb2=0为交换模式 CALL W-CONTROL ;调用MT8980控制存储器 R1 EQU 00010111 ;完成控制存储器的低位 R2 EQU 00101000 ;群路7的8时隙 R3 EQU 11101000 ;群路7的18时隙

中间S接线器

M-S PROC NEAP ;完成对MT8816的控制 MOV AL,00001000 ；锁存器74HC的入口地址 MOV DX,0000111 ;交叉点控制字 OUT DX, AL M-S ENDP CODE ENDS END START

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实验总结

课程设计是培养我们综合运用所学的知识，发展、提出、分析、解决问题的过程，是对我们所学知识的一次考察。在课程设计中同学们的相互交流、相互探讨对完成一次课程设计是很重要的，老师的指导对完成一次课程设计也是很重要的。

在本次的T-S-T交换网络中巩固了我们所学的相关现代交换原理中的时分交换网络(T型)和空分交换网络（S型）的工作原理、微机原理中单片机如何去实现程序的控制以及单片机的工作原理，并将学到的这些理论用于实践设计构成了T-S-T交换网络的工作原理，同时也锻炼了我们的动手能力，提高了我们实践的能力。

经过一次又一次的课程设计，使得我们更近一步了解到理论和实践操作是两个层面。但是，在我们经常的学习中仅仅是学习理论，很少实际操作。只有我们将所学的理论与实践相互结合起来，从理论中得出结论这样才能提高自己。

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致谢

在大学期间我们已经完成过几次课程设计了，但是本次课程设计与我们前面几次做的有所不同，在这次课程设计中我不仅学到了课本以外的知识，而且也学会了许多关于电脑的知识，因为这次课程设计的作业是电子版的。在平日生活里我们经常玩电脑觉得对电脑不陌生，经过这次课程设计我觉得我有许多要让我学习的东西。

T-S-T交换网络的设计，在我们学过的现代交换原理的课程中我们学过原理，但是在实际操作中我们遇到了很多的问题，有些问题我们同学相互讨论得以解决，但是有些问题我们还需要老师的帮忙，在老师的耐心指导下，我们不仅解决了我们的困难，同时也学到了许多课外的知识，这不仅对我们完成本次课程设计有帮助，也对我们大四做毕业设计做了铺垫。

本次课程设计是专业课的设计，作为本专业的我们应该知道更多专业知识，而且还有较强的动手能力。T-S-T交换网络给了我们动手的机会，在老师的帮助和指导下，不仅让我们顺利完成本次课程设计，同时也学到更多的课外知识，提高了我们的动手能力。真心感谢老师的耐心指导和帮助。

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参考文献

[1].《现代交换原理》，第二版，金慧文，陈建亚，记红，冯春燕等编著，北京：电子工业出版社，2007

[2].《微型计算机原理》，第二版，王忠明，王钰，王晓捷编著，西安电子科技大学出版社，2008

[3].《互联网络结构分析》，第二版，王鼎兴，陈国良编著，科学出版社，1990 [4].《程控数字交换与交换网》，第二版，叶敏编著，北京邮电大学出版社，1993 [5].《现代电信交换基础》，第二版，雷振明编著，北京：人民邮电出版社，1995 [6].《分组交换》，第二版，高星忠编著，北京：人民邮电出版社，1993

[7].《电子技术基础数字部分》，第五版，康华光，秦臻，雏寿彬编著，北京：高等教育出版社，2006

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