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文档简介
1、程控交换技术实验指导书程控交换技术实验指导书桂林理工大学博文管理学院信息工程学院目录RZ8681现代通信实验平台介绍 2实验1电话用户接口模块实验 3实验2电话用户信令的产生与观测实验 8实验3双音多频(DTMF)接收与检测实验 12实验4呼叫处理与线路信号的传输过程实验 17实验5时分交换(MT8980)实验 2012RZ8681现代通信实验平台介绍RZ8681现代通信技术配备的“程控交换模块”能完成基本的空分时分交换原理与开发实验,模块内置两路(左上角号码为 48、左下角为号码为 49)、呼叫接续控制单元(AVR单片机)、时分 交换单元(MT8980 )、空分交换单元(MC4066 )、时
2、分中继单元(CPLD)、时分交换开发单元 (AT89C51)组成。电话接口单元,完成电话接口的七大功能:馈电、过压保护、二四线变换、振铃、摘挂机检测、双音多频检测、PCM译码;呼叫接续控制单元(AVR单片机):判别话机状态,根据主被叫话机所处状态确定给话机送不同信号音(拔号音、忙音、回铃音、催挂音、振铃) ,及给交换单元送接续成功的交换命令;时分交换单元(MT898。: MT8980是一个顺序输入控制输出的T型接线器,能根据交换命令实现时分交换;空分交换单元(MC4066:空分交换实际上是由模拟开关组面的交换矩阵,这里用的是MC4066时分中继单元(CPLD:时分中继是将多路 PCM据和信令数
3、据时分复用后在一条线路上传输,本模块的CPL航成时分复用时分交换等功能;时分交换开发单元(AT89C5D组成:AT89C51完成时分T型接线器MT8980的交换控制,在原 理实验时接收AVR单片机交换命令,通过对 MT8980接续寄存器和控制寄存器的写命令实现时分 交换;在开发实验时,接收 AV侬来的学生开发程序并存于其外部RAW,通过控制命令运行并验证开发程序。实验1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 386 14电路学习与实验,进一步加深对BORST1能的理解。二、实验仪器1 .程控交换实验模块(
4、包含四个子模块),位号:EFHI2 . 20M双踪示波器1台三、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
5、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1-1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种功能,
6、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一48伏或一24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P
7、CM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(HLHyhird )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(TTest)对用户电路进行测试。测 振铃状态信号图1-1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 386 14集成电路
8、。PBL 386 14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 386 14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 386 14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
9、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控制信号1控制信号2 状态指示语音发送支路语音接收支路振铃控制图1-2 PBL38614 内部电路方框图图1-2是PBL 386 14内部电路方框图。图1-3是用户线接口电路电原理图。图1-3中,TP01、TP02为二线信号测试点,TP05是四线发信号,TP06是四线收信号,TP03是摘机信号测试点低电 平有效,TP04为振铃控制信号测试点高电平有效。信号音和语音接通与否由电子开关U05CD406。控制。电子开关控制信号分别为SELA。SE
10、LA1,高电平时对应的信号接通,低电平时对应的信号断开。J01TP01-5VR01 39KC01 2200P/160V26VCCC05 0.01uGNDR1320K415U01PBL38710R15D DN NG GB AHPT20HPR RD RDRVTX19TIPXRSN16图1-342200P/160VC0227RINGXRDC14D01 -24V1N41482-3-VBAT2VRC17 Ring signal C06131uTP021 47-VBATVBATC2DET42C0; 0.47U/160VT-VBATVBATE1HBD021N4148叽-5VE G GOES N N V RD
11、03 1N4148-5VC040.1u用户 线接 口电 路电 原理 图1.PBL 38614内 部具 有过 压保E011R18 620_U03AU04A10U/16VI1TL082220 KTL082U03BU04B5 GND 21A2BR03620R044.7KR09 430KR1020KR25100C09GND,E03 *M0u/16VU05 40661R06TP04CABG011 TP03 9012DETA10U/16VTP0512EN交换信号接收输入U02A74LS04 R05620ED01LED口TP06R21 2K2A3A2B3B9 1VT去双音多频11SELA013SELA1 5
12、MFA 6MFB 124A4B10 2VT1CR2CR3CR4CRVCCVSS14 VCC一 0.1u7 GND 一JR221KC12SignalA实验-接-5V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。2. 监视用户线的状态变化即检测摘挂机信号,具体如下:A“闲”B“忙”C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示用户;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
13、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DTM双音多频拨号方式);3. 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 386 14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。4. PBL 386 14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。5. PBL 386 14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 386 14用户电路的内
14、部调整,也可通过外部电路调整6. PBL 386 14的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩阵使用。四、实验内容及说明1 .查找芯片PBL 386 14的详细资料,了解其主要性能和特点。2 .熟悉用PBL 386 14组成的用户线接口电路。3 .测量点说明:TP01: PBL38614芯片的二线信号发送端;TP02 : PBL38614芯片的二线信号接收端。五、实验步骤1 .打开实验箱右侧的总电源开关,程控交换实验模块(包含四个子模块);2 .实验平台大底板上的“用户电话A'接上电话单机;3 .电话摘机,并按键或讲话;4 .用示波器分别观测 TP01、TP02、TP0& TP0
15、4, TP0S TP06,具体如下: TP01、TP02:电话A用户的二线模拟线上测试点。TP01接入PBL38614芯片的TIPX端;TP02接入 PBL38614芯片 RINGX;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;六、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 .通过测试说明二线信号和四线信号区别;3 .根据实验概括叙述用户接口电路的主要功能。实验2电话用户信令的产生与观测实验、实验目的1 . 了解常用的
16、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。.、实验仪器,位号:EFHI1 .程控交换实验模块(包含四个子模块)2 . 20M双踪示波器1台三、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
17、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(
18、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,CPLW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2-1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CPL渊彳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
19、编程器件输出的信令及控制信号(请参见图1-3用户线接口电路电原理图)1 .用户信令选择控制信号,如SELA-3, SELB 0-32 .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 )6 .振铃通断控制信号 CA,CB,CC,CD7 .其它工作时钟及片选信号图2-1 CPLD可编程器件内部框图关于信令信号的波形可见图2-2波形示意图:拨号音:由U21 EPM570可编程器件产生,频率为 500Hz,幅度在1V左右。测量点为 “拨号 音”,测量时注意示波器的扫描周期的调节。忙音:
20、由U21EPM57(HWl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1V左右。测量点为 “忙音”,测量时注意示波器的扫描周期的调节。回铃音:由U21EPM570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1V左右。测量为“回铃音”。测量时注意示波器的扫描周期的调节。振铃音:由U21 EPM570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 振铃音”,测量时注意示波器的扫描周期的调节。010s11s忙音:0 L: L 心 I :0.35s 0.35s 0.35s0.35s 0.35s 0.35s0.35s0
21、.35s0.35s图2-2 各测量点波形图示意图四、实验内容及说明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。五、实验步骤2 .打开实验箱右侧的总电源开关,程控交换实验模块(包含四个子模块);3 .调整好示波器状态,先分别测量拨号音、忙音、回铃音及振铃各测量点的波形,了解各点 波形的特征;4 .在实验模块上接上电话 A和电话B。5 .下面我们将把上列 CPLCT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验,让 学生对这些信号特征有个感性的认识;6 .电话A摘机,听电话听筒中传出的声音,即拨号音,对照测量 1VR点波形(此时情况同拔 号音),记录并画出波形的示意图
22、;7 .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TP06点波形(此时情况同回铃音),记录并画出波形的示意图;8 .此时,电话 B端的振铃指示灯开始闪烁,此信号振铃信号功率较大,不要求测量;9 .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1VR点波形(此时情况同忙音),记录并画出波形的示意图;10 .更换电话B进行实验,实验步骤与上同,对应的测试点为2VR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。3 .思考在CPLD中产生
23、上述信号的方法。程控交换技术实验指导书24实验3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言号波形;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、实验仪器1 .程控交换实验模块(包含四个子模块),位号:EFHI2 . 20M双踪示波器1台三、实验电路工作过程DTM虚收器包括DTM吩组滤波器和DTMF#码器,其基本原理如图3-1所示。 DTMFg收器先经高、低群带通滤器进行3 / 3区分,然后过零检测、比较,得到相应于DTMFW两路,、fH信号输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲,恢复成对 应于16
24、种DTMF言号音对的4比特二进制码(D1D4)。D1D2D3D4图3-1 典型DTMFg收器原理框图N +"7bVREFoscToscovss1 VCC3 1O415514613712811910vdD-1 1ECOCIDDO4DO3DO?1ST图3-2MT8870芯片管脚排列在本实验系统电路中,DTM根收器采用的是MT8870芯片。图3-2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DTMF1率组合的4位并行二进制码。(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。(
25、4)二进制码为三态输出。(4)提供基准电压(VDD2)输出。(5)电源+5V(6)功耗15mw(7)工艺CMOS(8)封装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言号从此端输入。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。OSC, OSC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D01D04输出,若为低电平输入,则禁止 D01D04输出。D01D04 数据输出,它是相应于16种DTMF言号(高,低单音组合)的4位二进制并行码,为三态缓冲输
26、出。CIGT控制输入,若此输入电压高于门限值VTSt,则电路将接收DTMFWL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EQ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DTM虚收器的主要功能: 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
27、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言号消失,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
28、,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EN表3-1 MT8870 译码表f l (Hz)f h(Hz)NO.ENDmD03D02D0169712091HLLLH69713362HLLHL69714773HLLHH77012094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779HHLLH94113360HHLHL941
29、1209*HHLHH9411477#HHHLL6971633AHHHLH7701633BHHHHL8521633CHHHHH9411633DHLLLLLZZZZ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可以至多接入检测16路用户电路的 DTMF信号,此时,采取排队等待方式进行工作。图3-3双音多频实验系统的电原理框当然,在具体设计这方面的电路
30、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。至 记 发 器 单 元四、实验内容及说明1 .用示波器观察并测量发送 DTMF言号的波形。2 .用示波器观察 DTMFg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。3 .测量点说明:TP13: DTMFg收器译码数据输出允许端 EN的信号,高电平有效;TP05挪孔:A路电话双音多频信号输出;TP09挪孔:B路电话双音多频信号输出。五、实验步骤1 .打开实验箱右侧的总电源开关,程控交换实验模块(包含四个子模块);2 .将示波器一通道放在 1VT连接挪孔上,即测量发送的 DTMF信号的波形;另 一通道放在
31、EN上,即测量DTMFX攵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);3 .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EN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);4 .此时,电话B端的振铃指示灯开始闪烁,B路摘机;5 .拨电话A上的任意键,此时注意观察1VT连接挪孔的波形,即电话 A发送的DTMF言号的波形(此时 EN的波形应始终为低电平);6 .长按电话 A的“1”键不放,调整好示波器,观察1VT连接挪孔的波形,即两个不同频率的正弦波的叠加波形(具体参数可见表3
32、-1 MT8870译码表);六、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。实验4呼叫处理与线路信号的传输过程实验、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。.、实验仪器1 .程控交换实验模块(包含四个子模块),位号:EFHI2 . 20M双踪示波器1台三、信号工作流程图5-2是一次正常呼叫状态分析图。图5-1为一次正常呼叫传送信号流程图,用户线7 用户线主叫用户*被叫用户口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. 忙音信号挂机(
33、先挂方)_挂机信号.>(用户线信号)摘机呼叫信号图5-1一次正常呼叫传送信号的流程图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图5-2 一次正常呼叫状态分析图四、实验内容及说明1 .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。3 .测量点说明:1VT:电话A发送的话音信号;DETA电话A摘挂机检测信号;EN DTM莪收器译码数据输出允许端EN的信号,高电平有效;五、实验步骤1 .打开实验箱右侧的总电源开关,程控交换实验模块(包含四个子模块);2 .电话A摘机,此时主叫摘机信号(DETA通知记发器单
34、元做好呼叫通话的一切准备,用户接口电路给电话A送上-12V直流电平,同时,记发器单元给电话A送上拨号音信号(1VR ;3 .电话A拨号49,号码信号(1VT)传送到DTM虚收器进行译码,拨号允许信 号电平从低到高跳变(EN),同时在拨第一个号码时就通知记发器单元停止送拨号 音信令信号;4 .电话A拨号完毕并且被叫用户空闲, 记发器单元给电话 A送回铃音信号(1VR), 同时给被呼叫方 B振铃信号;7 .被叫方电话 B摘机,应答摘机信号(DETB通知记发器单元。此时,电话 A 的回铃音和电话 B的振铃信号结束,通信进行;8 .被叫方电话B挂机,通信结束。挂机信号(DETB通知记发器单元拆线,电
35、话B空闲,同时给呼叫方电话 A送忙音信号(1VR);9 .电话A挂机,挂机信号(DETA通知中央处理单元,电话 A现在空闲;六、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。实验5时分交换(MT8980 )实验一、实验目的1 .掌握程控时分交换网络的基本原理;2 . 了解MT8980芯片的工作原理和使用方法。二、实验仪器1 .程控交换实验模块(包含四个子模块),位号:EFHI2 . 20M双踪示波器1台三、电路原理(一)MT8980芯片简介
36、该器彳是8线X 32信道数字交换电路。它内部包含串-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等功能单元。输入和输出均连接8条PCM®群(30/32路)数据线,在控制信号作用下,可实现240/256路数字话音或数据的无阻塞数字交换。它是目前集成度较高的新型数字交换电路,可用于中、小型程控用户数字交换机。电路的 基本特性为:(1)输入信通容量为 8线X 32路。输出信道容量为 8线X 32路。(2)信道数据率64kb/s。提供256路无阻塞数字交换。具有微处理器控制接 口。(3)电源+5V(4)功耗 30mW(5)工艺 CMOS(6)
37、封装40引线双列直插1 .引出端符号说明DTA数据应答信号输出FS帧同步脉冲输入VSS负电源(地)CP时钟输入VDD正电源DS数据选通ODE输出驱动允许R/ W读/写控制信号CBO控制总线输出CS片选信号A0 A5地址输入D0D7控制数据输入/输出STI0 STI7串行PC喇流输入STOk STO7串行PC喇流输出2 .引出端功能说明一一CP :时钟输入,频率为 4. 096MH4串行码流由此时钟的下降沿定位。FS :帧同步脉冲输入,它作为 2. 048Mbs码流的同步信号,低电平使内部计数器在CPF次负跳变时复位。CS :片选信号输入,低电平有效。DS :微处理器接口时数据输入选通信号,高电
38、平有效。VDD :正电源。VSS :负电源,通常为地。R/W: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。DTA :数据应答信号输出(开漏输出),它为微处理器接口时数据证实信号,若此端下拉至低电平,电路处理完数据,通常 DTA经909Q(W/ 4)接+5V。ODE:输出驱动允许。若该输入保持高电平,则STO0- STO7输出驱动器正常工作;若为低电平,则STO0- STO7呈高阻。但是如果利用软件控制方式,即使ODE为高电平,也可以置 STOU STO7进入高阻态。CBO :控制总线输出。每帧由 256比特组成,每码元为接续存储器高位256个存储单元第1位的
39、值。第0码流相应的码元先输出。A0A5 :微处理器接口时地址信号输入。D0D7 :微处理器接口时双向数据输入/输出(三态)。STI0STI7 : 8路串行车入的 PCM基群(32信道)码流,速率为2. 048Mb s。STOUST07 : 8路三态串行输出的 PCM®群码流,速率为 2. 048Mbs。3 .电路的基本原理电路由串-并变换器、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、输出复用器与并-串变换器等部分构成。串行PCM据流以2. 048Mbs速率(共32个64kb/s, 8比特数字时隙)分八路由STI。STI7输入,经串-并变换,根据码流号和信道(时隙)
40、号依次存入256X8比特 数据存储器的相应单元内。控制寄存器通过控制接口,接受来自微处理器的指令, 并将此指令写到接续存储器。这样,数据存储器中各信道的数据按照接续存储器 的内容(即接续命令),以某种顺序从中读出,再经复用、缓存、并-串变换,变为时隙交换后的八路 2. 048Mbs串行码流,从而达到数字交换的目的。如果不再对控制寄存器发出命令,则电路内部维持现有状态,刚才交换过的 两时隙将一直处于交换过程,直到接受新命令为止。接续存储器的容量为 256X 11位,分为高3位和低8位两部分,前者决定本 输出时隙的状态;后者决定本输出时隙所对应的输入时隙。另外,由于输出多路 开关的作用,电路还可以
41、工作于消息模式(MessageMode),以使接续存储器低 8位的内容作为数据直接输出到相应时隙中去。电路内部的全部动作均由微处理器通过控制接口控制,可以读取数据存储器、 控制寄存器和接续存储器的内容,并可向控制寄存器和接续存储器写入指令。此 外,还可置电路于分离方式,即微处理器的所有读操作均读自于数据存储器,所 有写操作均写至接续存储器的低8位。微处理器对电路的控制主要体现在对内部存储器的读写操作,控制格式为:(1)地址线(A5A。)若A5=0,选择控制寄存器,所有操作均针对控制寄存器。若A5=1,则由A4A。选择时隙号,以保证对各时隙进行控制,如下面寻址表 所示。寻址表AAAAA1Ao地址
42、(十六进制)寻址位置0XXXXX001F控制寄存器1oooo020信道01oooo121信道11111113F信道31(2)控制寄存器格式:程控交换技术实验指导书模式不存储器 码流选择位用选择位地址位76543210其中:b7 :分离方式选择位。当 b7= 1时,无论b3、b4是什么状态,所有读操作均 读自数据存储器;所有写操作均写至接续存储器低8位。b6 :输出方式选择位。当 b6=1, ODE= 1时,为消息方式;当 b6=0,为交换 方式。b5 :不用。b4、b3 :存储器选择位。00 :测试芯片时用,通常不能设成此状态。01 :选择数据存储器。10 :选择接续存储器低 8位。11 :选
43、择接续存储器高 8位。b 2b0 :码流地址位,决定所选下一操作的输入码流或输出码流号。(3)接续存储器高3位格式:不各信道用控制位76543210其中:b7b3 :不用。若读操作时,均置为 0。b2 :当b2=1时,工作于消息方式,接续存储器低 8位内容被作为数据 送至输出码流中;当b2 = 0时,工作于交换方式,即接续存储器低 8位的内容作为 数据存储器的地址,将输入信道数据读到交换所要求的输出码流的相应时隙中。b1 :外部控制位。其内容将在下帧从CBO端输出。b0 :输出允许位。当 ODE= 1时,且控制寄存器 b6=0,若此位为1,则数据 输出到相应码流和时隙中;若为 0,则输出时隙呈
44、高阻。(4)接续存储器低8位格式码流地址位信道地址位765433210程控交换技术实验指导书26其中:b7b5 :码流地址位。这3位的二进制数确定输入码流号,如若b7b6b5= 100,则接续存储器选中 STI4存入的数据存储地址。b4bo :信道地址位。这 5位确定b7b5所选中码流的信道(时隙)号。但若 接续存储器高3位的b2 = 1时,便转入消息方式,b7b0的内容会被直接送至相应 输出码流中。(二)时分交换网络原理本节时分交换是采用 MT8980来实现的。由图6-1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。图6-1实验系统的交换网络结构方框图电话B数字电话用户电路包括模拟电话接口电话和PCM编译码电路,前面实验都已作详细介绍。时分交换网络采用一片8线X 32信道数字交换专用芯片(它内部包含串-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-串变换器等功能单元。输入和输出均连接8条PCM基群3
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