程控交换实训指导书

1、通信实训系列指导书程控交换技术实训指导书一实训目的与要求程控交换技术是通信工程专业的一门重要的专业技术课。在当前的通信技术的发展方向中，现代通信离不开交换设备，交换设备是通信网的重要组成部分。随着通信网现代化进程的加快，新技术、新设备和新标准不断出现，交换设备也被赋予了新的使命，从单一的链路接续变为集信息交换、信息处理为一体的存储程序控制设备。本实训的目的就是让学生基于程控交换实验箱这个操作平台，通过实际操作完成课堂教学的理论验证和相关拓展部分的课程设计。主要要求具体有以下几个方面：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熟悉数字程控交换网络的组成、原理与实现方法。3通过对用

2、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。4了解CPU的工作原理及各种控制过程。5实现交换机用户管理和话费管理。6. 通过实验箱，实现模拟中继的接续过程。二实训仪器、设备1程控交换实验箱及其配套器件 一套2万用表 一台3电话单机 四台4PC机 一台5. 20MHz示波器 一台三、实训内容通过本次课程设计，实现时分交换网络的硬件接续和软件控制。具体包括以下几个部分：（1）接通任意两部电话进行通话。利用自动交换空分网络进行两部话机自动接续，并用示波器观察各测量点波形并记录有关数据与工作过程，完成系统框图的手工绘制及相关波形分析。分析结果应体现程控呼叫处理过

3、程的各种状态迁移过程，结合状态迁移图，从硬件上实现从摘机呼出到话终挂机复原为止的各种状态迁移。（扩展部分：如何实现时分交换网络话机通话？）（2）用CPU控制时分交换网络实现任意两部电话进行通话，并手工绘制流程图。利用CPU控制实现电话会议。（扩展部分：要使用户2、用户3、用户4都能听见用户1说话，用连线方法该怎样实现？用交换网络该怎样控制？）（3）运行程控交换PC机程序，软件实现对时分方式工作下的用户管理、话费管理、用户监控、状态监控等功能，并观察用户信令；软件与硬件结合，实现电话数据库建立与查询功能，进行学生信息录入和通话记录的查询。（包括空分、时分系统的切换运行）（4）利用两台实验箱硬件实

4、现中继接口通信，完成中继接口通信的信号流程。手工绘制一次呼叫处理的系统流程，基于实验箱绘制系统框图。*（5）利用实验箱的外线接口与电信网中的电话进行通信。四相关原理（一）、空分交换系统1.组成结构空分交换系统由两大部分组成，即话路部分和控制部分，话路部分包括交换网络，用户电路出中继电路，入中继电路，收号器，音信号发生器以及信号设备等；控制部分则是一台电子计算机，它包括中央处理器，存储器和输入、输出设备。空分交换网络的方框图如图1-1所示：中继接口自动交换网络用户电路用户电路用户电路用户电路 音信号电路话路单元供电系统CPU中央控制集中处理单元控制单元图1-1 空分交换网络结构方框图2电子接线器

5、简介早先的程控空分交换机的网络，采用的接线器是机械的，也就是说它由机械接点组成的。然后由这些机械接线器组成交换网络。这些机械接线器包括小型纵横接线器、螺簧接线器、剩簧接线器、笛簧接线器五花八门，品种繁多。目前，生产电子接线器的电子化成为可能。电子接线器就是MOS型的空分接线器。（二）、时分交换系统1.时分复用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。时分交换就是利用时分复用实现多路话

6、音在同一PCM总线上传输的。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。其时隙分配规则如下：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

7、,TS9。2)人工设置方式。将开关K15,K16,K25,K26,K35,K36,K45,K46接2，3脚。PT1PT4分别为四部电话编码时隙输入的接入点，PR1PR4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。外部信号输入TS6中央控制单元编译码收号器编译码用户3编译码用户1时分交换网络TS3TS1TS4TS2K52K51用户4编译码用户2编译码TS5拨号音，忙音，回铃音外线接口编译码TS9

8、TS8TS7图2-1时分交换系统时隙分配图时分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32×8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256×8。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22(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

9、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2-2(a)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2-2(b)所示。a 0 a a 0 a a T3 T255 T3 T255 a a255 话音存储器 255 话音存储器 读 写 读 时钟 0 011111111 i=3000001110000001125

10、5 控制存储器 255 控制存储器 时钟 读 控制 写 时钟 读 （a）顺序写入，控制读出 （b）控制写入，顺序读出图2-2 时分交换2. MT8980的简单使用举例：如前面所述，时分交换器分顺序写入、控制读出和控制写入、顺序读出两种，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A4A0无效），表示访问控制

11、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：A5A0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A5A0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）。3.时分交换单片机控制模块的控制原

12、理 3.1时分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。3.2控制接续主要完成以下功能：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。3.3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。3.4振铃控制主要完成给被叫送振铃。3.5双音多频收号主要是接收收号电路（双音多频收号器）送来的电话号码。接续地址控 制线A口U86 8255CPU中央控制单元B口振 铃控 制C口号 码接 收U87接续数据控 制线A口 8255用 户环路检 测C口U54PCM输入总线PCM输出总线话 音存储器控 制存储器接续地址控 制接续数据控

13、制图2-3 时分交换单片机控制原理4控制模块各端口地址控制模块主要是由单片机和两片8255组成；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。下面对各扩展端口的作用作详细的说明：4.1 U86的B口。其地址为FFF9，它的作用是发出振铃控制命令。4.2 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。4.3 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。4.4 U86的A口。其地址为FFF8，它的作用是控制MT

14、8980的地址线。4.5 U87的A口。其地址为FFF4，它的作用是控制MT8980的数据线。（详细的控制方法可查阅MT8980的相关资料）。（三）、一次呼叫接续过程程控交换由硬件和软件两部分组成：软件部分包括用户接口电路的扫描处理程序，完成用户通话的接续，保持和话终拆线。 时序单元，提供用户电路的编码，交换网络的时钟和帧首信号。用户扫描，实际上是监测用户线环路，即通断状态。并以此来决定用户话机的摘挂，用户驱动，控制用户线的状态，比如通话或者向用户振铃。交换网络，实现话音的无阻塞交换，交换方式有时分和空分两种。呼叫处理程序8255、MT8980初始化时钟级中断程序执行执行基本级程序图3-1 程

15、序的整体框图如图3-1所示，这个呼叫处理程序分为两级，时钟级和基本级。他的处理容量是4个用户电话机，在整个处理过程中群处理的方法贯穿始终。呼叫接续过程一般是主叫摘机，送出拨号音，拨被叫号码，呼叫被叫用户，被叫应答，保持通话，话终拆线。呼叫流程SDL图如下图所示：开始NO有用户呼叫吗？呼叫YES去话接续至收号器向主叫送拨号音NO第一位号码来了吗？拨号开始YES停送拨号音，收存号码内部处理被叫闲吗NOYES来话接续回铃音向主叫送忙音向被叫送铃音NO应答NO主叫挂机吗？被叫应答吗？YES停送铃流、回铃音，接通话路NO话端挂机吗挂机拆线（释放复原）开始图3-2 程序工作流程示意图在呼叫建立过程中，交换

16、机应向主叫用户发送各种信号音，以使用户能了解连续进展情况和下一步应采取的操作。下面是本实验系统的传送信号流程，见图3-3所示。用户线用户线被叫用户主叫用户呼叫信号摘机拨号音信号号码信号振铃信号回铃音信号应答信号话音信号通信建立摘机挂机（先挂方）忙音信号挂机信号挂机(用户线信号)图3-3 本实验系统传送信号流程图3拨号音及产生电路主叫用户摘机，CPU检测到该用户有摘机状态后，立即送出声音信号，表示可以拨号，当CPU中央处理单元收到第一个拨号脉冲后，立即切断该声音信号，该声音信号就叫拨号音。拨号音用连续的信号音，在本实验系统中是采用频率为400Hz450Hz，幅度在1.0V左右的正弦波。4回铃音及

17、控制电路回铃音信号由CPU中央处理单元控制送出，通知主叫用户正在对被叫用户振铃，回铃音信号所用频率也同拨号音频率，断续周期为1秒通，4秒断，与振铃一致。各国所用的断续周期不同，如日本为1秒断2秒续，重复周期为3秒。美国和加拿大为2秒续，4秒断，重复周期为6秒。我国采用4秒断，1秒续的5秒周期信号。因此在本实验系统中采用大约4秒断，1秒续的重复周期为5秒信号。5忙音及控制电路忙音表示用户处于忙状态，此时用户应挂机，等一会再重新呼叫。在本实验系统中采用大约0.35秒断，0.35秒续的400Hz450Hz的信号。6铃流信号发生电路铃流信号的作用是交换机向被叫用户发出，作为呼入信号，一般采用低频电流，

18、如频率有16.6Hz、25Hz、33.3Hz等几种。它的断续周期同回铃音信号相同，因此，在本实验系统中采用大约1秒通、4秒断的断续信号。（四）、电话单机工作和长途通信信令的产生与信号的交换可在一个实验箱内完成电话单机的工作。电话单机输出线至用户接口电路如下图所示：TP1A TP1B电话水晶插座J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若将两台实验箱通过中继电缆线连接，则实现两台实验箱的长途通信。中继通信拨号方式：0 0 被叫号码，其中第一个“0”表示拨打长途，第二个“0”表示对方电话局局号（在本实训中，即表示被叫方所在的实验箱）。（五）、利用软件实现PC机对通信过程的监

19、控系统定义：用户1系统定义为第1路； 用户2系统定义为第2路； 用户3系统定义为第3路； 用户4系统定义为第4路；在一个实验箱内可完成四部电话相互通话和在两台实验箱之间完成模拟中继通话。将实验箱通过电缆线与电信的交换机连接，则可以完成实验箱与电信网中任何电话进行通信。当有外线呼入时，指示灯就会闪烁，首先是对用户1进行检测，当用户1不忙时，用户1就会振铃，其它用户不受影响；当用户1忙时，系统就会判断用户2是否忙，不忙就振铃，当用户2忙时就转向用户3，依此类推。当用户都忙时，振铃超时就会给主叫送忙音。当有用户与外线通话时，其它用户也想拨打外线，系统就会送忙音，以示线路繁忙。实验箱拨打外线的拨号方式

20、：00 + 被叫号码，其中“00”表示拨打外线。 五、几点补充说明：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单步执行：单步控制时分交换网络。将发时隙交换到收时隙。比如要将第7时隙通过时分交换网络交换到第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

21、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状态监控：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，通话日期，通话起始时间，终止时间和通话时间。 6用户监控：对某一个用户进行监控。在此之前必须先输

22、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2008年12月20日，终止日期2008年12月28日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：用户的收、发时隙设置；久不拨号、久不应答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

23、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PR1PR4，PT1PT4，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TS0TS4，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

24、话正在处于摘机状态或振铃状态。注意： 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。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。在做实训前建议把系统时间设置为1分钟，以免在实训过程中由于某种情况的超时而影响效果。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。

25、时分交换系统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。关于跳线： 本实验箱内的跳线，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。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，刚接通直流电源或复位时，

26、为随机状态。 D10、D20、D30、D40是电话摘挂机指示灯，在实训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。 D208是外线有无呼叫的指示灯，有电话呼叫时就会随着振铃信号闪烁；无呼叫就熄灭。关于电位器： 本实验箱上有六个电位器W601、W602、W603、W603、W200、W202，它们分别用来调节拔号音和铃流音的频率和幅值以及外线接口的各信号用的，这些电位器在出厂时已调好，不必再调。关于时分交换中的时隙分配： 本实验箱如果时隙采用默认方式（K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46接

27、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4时隙，外线的接收发送都占用第5时隙，从TPIN输入的信号占用第6发送时隙，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。如果采用人工方式（K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46接2、3脚），四个用户的收发时隙可以人工设置，但其它信号的时隙仍然同上述所说的时隙是固定的。 关于空分交换系统和时分交换系统： 本实验箱有两大交换系统，分别是空分交换系统和时分交换系统，它们之间的切换是通过跳线来完成的。当K11K

28、14、K21K24、K31K34、K41K44、K70K75接2、3脚时系统设置为空分交换系统；当K11K14、K21K24、K31K34、K41K44、K70K75接1、2脚时系统设置为时分交换系统。六、实训报告要求1. 实训目的、内容及完成步骤。2. 认真画出实训过程各部分所需各测量点的波形，并进行分析。3. 手工绘制实训要求中各系统框图。4. 在实训过程中遇到的其它情况作出记录，并进行分析。5. 实训总结及心得体会。程控交换课程设计任务书院系 专业： 班级： 学号： 姓名： .任务下达时间： 指导教师： .一 课题要求：1、课题：基于程控交换实验箱的时分交换网络综合运用2、要求：通过本次课程设计，实现时分交换网络的硬件接续和软件控制。具体包括以下几个部分：（1）接通任意两部电话进行通话。利用自动交换空分网络进行两部话机自动接续，并用示波器观察各测量点波形并记录有关数据与工作过程，完成系统框图的手工绘制及相关波形分析。分析结果应体现