《程控交换原理》实验指导书

1、 ZY12ProEx12BD2 程控交换原理实验系统实 验 指 导 书 电子与信息工程学院电子与通信教学团队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。二.预习要求1.预习程控数字交换原理与应用和单片微型计算机原理与接口技术中的有关内容。三.实验仪器1.程控交换实验箱 一台 2.万用表 一台 3.电话单机 四台四.实验原理1.电路组成 图 1-1实验系统的原理框图 图 1-2实验系统方框图图 1-1是该实验系统的原理框图;图 1-2是该实验系统的方框图,1.1用户模块电路主

2、要完成 BORSCHT七种功能,它由下列电路组成:1.3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:1.4 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:1.5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:1. 5. 1内置工作电源:-48V , -12V , +5V, +12V1. 5. 2稳压电源: -8V, -5V2.键盘功能: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: “

3、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。会议电话设置用户 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

4、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。3.显示功能: 主叫号码显示 计时显示 被叫号码显示图 1-4 显示电路图 1-4是显示电路工作示意说明图。4.工作过程:以下是 CPU 中央集中控制处理系统

5、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 1-5。NO图 1-5 程序工作流程示意图 号码:68号码: 88 号码:89 号码:69五、实验内容1.测量实验系统电路板中各测量点电压值,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。 图 1-6呼叫识别电路框图六.实验步骤1.接上交流电源线。2.将 K11K14、 K21K24、 K31K34、 K41K44拨向下边; K70K75拨向下边; K60K63拨向下 边

6、。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.将万用表拔至直流电压档,然后测量电源模块 -48、 -12、 -5、 +5、 +12的电压是否正常:-48为 -48V , -12为 -12V , -5为 -5V , +5为 +5V, +12为 +12V。 (-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

7、户 1为主叫,用户 4为被叫进行实验 7.1主叫摘机,听到拨号音,数码管显示主叫电话号码“ 68” 。 7.2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” 。 7.3被叫振铃,主叫听到回铃音。7.4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。7.5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8.1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

8、” , “ 100” ,分别表示 10秒, 30秒, 1分钟,选 定一个时间,按“确认”即系统时间被设置,在复位状态时,系统时间默认为 10秒。 8.2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。8.3号码拨错时(如主叫拨“ 56” ,主叫听到忙音。8.4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。七. 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” , 然后再打开直流电源输出 开关 J8, J9。实验结束后,先分别关直流电源输出开关 J8, J9。最后再关“交流开关” ,以避免实 验电路的器件损坏。八.实验报告1.画出实验系

9、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。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 PBL38710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数字交换原理与应用中有关用户线接口电路等章节。三.实验仪器1.程控交换实验箱 一台2.电话单机 二台3. 20MHz 示波器 一台4.万用表 一台四.实验原理1.用户接口电路的作用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

10、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

11、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 -48V , 用户的馈电电流一般是 20mA 30 mA,铃流是 25Hz 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 BO

12、RSCHT 七种功能,具体含义是:1.1馈电(B-Battery feeling :向用户话机送直流电流。通常要求馈电电压为 -48V ,环 路电流不小于 18mA 。1.2过压保护(O-Overvoltage protection :防止过压过流冲击和损坏电路、设备。 1.3振铃控制(R-Ringing Control :向用户话机馈送铃流,通常为 25Hz/75Vrms正弦波。 1.4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。1.5编解码与滤波(C-CODEC/Filter :在数字交换中,完成模拟话音与数字码间的转换

13、。 通常采用 PCM 编码器(Coder 与解码器(Decoder 来完成,统称为编译码器(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。 1.6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 实现,因此称为“混合电路” 。1.7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。 图 2-1模拟用户线接口功能框2.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爱立信公司的

14、 PBL38710, 它包括向用户话机恒流馈 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、语音信号的二 四线混合 转换, 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的 有关标准。2.1该电路的基本特性 图 2-2PBL38710的管脚排列图2.2 PBL38710引出端功能的说明1脚 BGND :数字地。2脚 VBAT2 :低电源供电。3脚 VBAT :高电源供电。4脚 VCC :+5V供电。5脚 HB :高低电源选择控制端。6脚 NC :空。7脚 VR :低压铃流信号输入。8脚 RSG :内在饱和电阻。9脚 E

15、1:控制允许输出端。10脚 VBAT :高电源供电。11脚 /DET:环路检测输出端。12脚 C2:控制端。13脚 C1:控制端。14脚 RDC :用两电阻与 RSN 连接,电阻交叉点用电容与地连接。 15脚 AGND :模拟地。16脚 RSN :四线输入端。17脚 VBAT :高电源供电。18脚 VEE :-5V 供电。19脚 VTX :四线输出端。20脚 HPT :接用户电话线 TIP 端的交/直流隔离电容,另一端接 HPR 。 21脚 HPR :接用户电话线 RING 端的交/直流隔离电容,另一端接 HPT 。 22脚 RD :用电阻与 VEE 连接。23脚 RDR :用电阻与 VEE

16、连接。24脚 VBAT :高电源供电。 。25脚 NC :空。26脚 TIPX :连接用户电话的二线 TIPX 。27脚 RINGX :连接用户电话的二线 RINGX 。28脚 NC :空。2.3用户线接口电路主要功能图 2-3是 PBL38710内部电路方框图,其主要功能说明如下: 图 2-3 PBL38710内部电路方框图 图 2-4 PBL38710内部控制表3.用户接口电路的电路原理图由图 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 2-5是用户 1用户线接口电路的电路原理图。 E S E图 2-5 用户线接口电路电原理图

17、4.工作过程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=1V的波形即拨号音。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

18、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,当任意一方先挂机, 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

19、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=TP41TP12=TP22=TP32=TP42TP13=TP23=TP33=TP43TP14=TP24=TP34=TP445.二 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

20、图,该电路完成二线单端之间信号转换,在 PBL38710内部电路中已经完成了该变换。T 图 2-6 二 /四线变换功能框图二 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 ,对该电路的要求是:将二线电路转换成四线电路;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;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;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章节,对照该实验系统中的电路,了解其 电路的组成与工

21、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 K11K14、 K21K24、 K31K34、 K41K44拨向下边; K70K75拨向下边; K60K63拨向下 边。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. “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

22、1为例6.1用户 1的电话处于挂机状态,用万用表的直流档测量 TP1A , TP1B 对地的电压, TP1A 为 -46V , TP1B 为 -1.8V ,它们之间电压差为 44V 。 (此值只是作为参考,以实验为准 6.2用户 1的电话处于摘机状态,用万用表的直流档测量 TP1A , TP1B 对地的电压, TP1A 为 -28V 左右, TP1B 为 -19V 左右。 (测得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 , 此处只是作为参考。 7.观察二 四线变换的作用。7.1用正常的呼叫方式,使用户 1、用户 3处于通话状态。7.2当用户 1对着电话讲话时(或按电话上的任意

23、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。7.3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。 7.4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。8.1当用户 1的电话摘机时,用示波器测量 TP13为高电平(4V 左右 。 8.2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。9.1用户 1处于挂机状态

24、,用户 3呼叫用户 1,即用户 3拨打“ 68” ,使用户 1振铃。 9.2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(4V 左右 ;不振 铃时 TP14为低电平(0V 左右 。七.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。TP11等实验三 程控交换 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 TP3067的使用方法。二.预习要求1.查阅有关 TP3067的使用

25、说明及其应用电路。2.认真预习程控数字交换原理与应用中有关这方面的内容。三.实验仪器1. 程 控 交 换 实 验 箱 一 台2. 电 话 单 机 二 台3. 20MHz 示波器 一台4. 音频 信 号源 (选 配 一台四.实验原理1. PCM 编译码器的简单介绍模拟信号经过编译码器时,在编码电路中,它要经过取样、量化、编码,如图 3 1(a 所示。 到底在什么时候被取样, 在什么时序输出 PCM 码则由 A -D 控制来决定。 同样 PCM 码被接收到译码电 路后经过译码低通、放大。最后输出模拟信号到话机,把这两部分集成在一个芯片上就是一个单路 编译码器,它只能为一个用户服务,即在同一时刻只能

26、为一个用户进行 AD及 DA变换。编码器把模拟信号变换成数字信号的规律一般有二种,一种是 律十五折线变换法,它一般用 在 PCM24路系统中,另一种是 A 律十三折线非线性变换法,它一般应用于 PCM3032路系统中,这是 一种比较常用的变换法,模拟信号经取样后就进行 A 律十三折变换,最后变成 8位 PCM 码头,在单 路编译码器中, 经变换后的 PCM 码是在一个时隙中被发送出去, 这个时序号是由 A -D 控制电路来决 定的,而在其它时隙时编码器是没有输出的,即对一个单路编译码器来说,它在一个 PCM 帧里只在 一个由它自己的 A -D 控制电路决定的时隙里输出 8位 PCM 码, 同样

27、在一个 PCM 帧里, 它的译码电路 也只能在一个由它自己的 D A 控制电路决定的时序里,从外部接收 8位 PCM 码。其实电路编译码器的发送时序和接收时序还是可由外部电路来控制的,编译码器的发送时序由 A -D 控制电路来控制,而 A -D 控制电路还是受外部控制电路的控制,同样在译码电路中 D -A 控制 电路也受外部控制电路的控制,这样,我们只要向 A -D 控制电路或 D -A 控制电路发某种命令即可 控制单路编译码器的发送时序和接收时序号,从而也可以达到总线交换的目的,但各种单路编译码 器对其发送时序和接收时序的控制方式都有所不同。象有些编译器就有二种方式,一种是编程法, 即给它内

28、部的控制电路输进一个控制字,令其在某某时隙干什么工作,另一种是直接控制,这时它 有两个控制端,我们定义为 FS X 和 FSr ,要求 FS X 和 FSr 是周期性的,并且它的周期和 PCM 的周期要 相同,都为 125S ,这样,每来一个 FS X ,其中 codec 就输出一个 PCM 码,每来一个 FSr ,其 codec 就从外部输入一个 PCM 码。图 3-1(b 是 PCM 的译码电路方框图,它的工作过程同图 3-1(a 的工作过程完全相反,因此 这里就不再讨论了。 (a A D 电路 (b D A 电路图 3-1 AD及 DA电路框图2. TP3067的功能在本实验系统的 PC

29、M 编译码电路中的器件为美国国家半导体公司的 TP3067。 图 3-2是它的管脚排列图。 图 3-2 TP3067管脚排列图其引脚符号说明符号 功能1脚 VP0+:接收功率放大器的非倒相输出2脚 GNDA :模拟地,所有信号均以该引脚为参考点 3脚 VP0-:接收功率放大器的倒相输出 4脚 VPI :接收功率放大器的倒相输入 5脚 VFRO :接收滤波器的模拟输出 6脚 V CC :正电源引脚, V CC =+5V±5%7脚 FS R :接收帧同步脉冲,它启动 BCLKR ,于是 PCM 数据移入 D R , FS R 为 8KHz 脉冲序列。 8脚 D R :接收帧数据输入, P

30、CM 数据随着 FS R 前沿移入 D R9脚 BCLKRCLKSESL:在 FS R 的前沿把数据移入 D R 的位时钟, 其频率可从 64KHz 至 2.48MHz 。 另 一 方 面 它 也 可 能 是 一 个 逻 辑 输 入 , 以 此 为 在 同 步 模 式 中 的 主 时 钟 选 择 频 率 1.536MHz1.544MHz或 2.048MHz , BCLKR 用在发送和接收两个方向(见表 3-1 。10脚 MCLKRPDN:接收主时钟,其频率可以为 1.536MHz 、 1.544MHz 或 2.148MHz ,它允许 与 MCLKX 异步, 但为了获得最佳性能应当与 MCLKX

31、 同步, 当 MCLKR 连续联在低电位时, CLKX 被选用为所有内部定时,当 MCLKR 连续工作在高电位时,器件就处于掉电模式。11脚 MCLK X :发送主时钟, 其频率可以是 1.536MHz , 1.544MHz 或 2.048MHz , 它允许与 MCLKR 异步,同步工作能实现最佳性能。12脚 BCLK X :把 PCM 数据从 D X 上移出的位时钟,其频率可将 64kHz 变至 2.048MHz ,但必须 与 MCLK X 同步。13脚 D X :由 FSX 启动的三态 PCM 数据输出。14脚 FS X :发送帧同步脉冲输入,它启动 BCLK X 并使 D X 上 PCM

32、 数据移出 D X 上。15脚 TSX :空。16脚 ANLB :模拟环回路控制输入,在正常工作时必须置为逻辑“ 0” 。当拉到逻辑“ 1”时, 发送滤波器和发送前置放大器输出的连接线被断开,而改为和接收功率放大器的 VP0+输出 连接。17脚 GS X :发送输入放大器的模拟输出。用来在外部调节增益。18脚 VF XI-:发送输入放大器的倒相输入。19脚 VF XI +:发送输入放大器的非倒相输入。20脚 V BB :负电源引脚, V BB = -5V±5%。3. PCM 编译码电路的工作时钟由上述电路分析可知, PCM 编译码电路所需的工作时钟频率为 2.048MH Z , FS

33、 R 、 FS X 帧同步信 号为 8KH Z 窄脉冲。它们的时序关系如图 3-3 图 3-3 PCM编译码工作时钟各测量点波形 图 3-4 PCM编解码电原理图五.实验内容PCM 编译码(C 的功能实验六.实验步骤1.接上交流电源线。2.将 K11K14、 K21K24、 K31K34、 K41K44拨向下边; K70K74拨向下边, K75拨向上边; K60K63拨向下边; KTS7拨向下边; K51、 K52拨向下边。将 K90掷“单片机”端。3.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”

34、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.将一外加音频信号正弦波(V P-P 为 1.0伏,频率为 1KHz 左右接入至 TPIN 输入端(在收号 电路模块中 。6.用示波器逐点观察 TPIN 、 TPDT 、 TPDTMF 各测量点波形。7.慢慢增加外加音频信号的幅值,并用示波器观察 TPDTMF 的波形的变化。8. 使信号源的幅值为 2V , 调节信号源的频率, 当 f 大于 3400Hz 和 f 小于 300Hz 时, 观察 TPDTMF 的波形变化。说明:如果没有外加音频信号源, 可用实验箱中的拨号音来代替, 即将实验

35、步骤 2中的 KTS7接 1、 2脚。增加正弦波输入幅值时可调节 W602实现。图 3-5是 PCM 编译码输入输出波形图。有一点需注意, PCM 编译码电路中,在没有外加信 号输入时, PCM 编码电路还是有输出的,此时该芯片对输入随机噪声进行编译码,一旦有信号 时隙 14分别为四个用 户的接收和发送时隙; 时隙 6是本实验对外加 正弦波信号的编解码时 隙;时隙 79分别为拨号音, 忙音,回铃的发送时隙。 TPINTPDT图 3-5 PCM编译码电路输入、输出波形图七. 注意事项1.在进行 PCM 实验时,对 TP3067芯片要特别小心谨慎操作, +5V、 -5V 电源必须同时加入,以 保证

36、该芯片有接地回路,否则,该芯片特别容易损坏。2.观测各测量点波形时,示波器探头不能乱碰到其它测量点。八.实验报告1.画出各测量点的波形,注明在何种状态下测试到的波形。2.当外加信号源的幅值到达一定值时, TPDTMF 处的波形就会失真,这是为什么,分析其原因。3.写出对实验电路的改进措施,有何体会? 实验四 多种信号音及铃流信号发生器实验一.实验目的1.了解电话通信中常用的几种信号和铃流信号的电路组成与产生方法。2.熟悉这些音信号在传送过程中的技术要求和实现方法。二.预习要求预习有关拨号音、忙音、回铃音、铃流等有关内容。三.实验仪器1.程控交换实验箱 一台2.电话单机 二台3. 20MHz 示

37、波器 一台 四.实验原理1.用户信号系统我们知道,在用户话机与电信局的交换机之间的线路上,要沿两个方向传递语言信息。但是, 为了接通一个电话,除了上述情况外,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(被叫发往交换机。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,一个完整的电话通信系统,除了交换系统和传

38、输系统外,还应有信号系统。普通电话信号是目前各种终端信令中最为简单的一种, 话机发出的信令以直流电流的通断表示, 交换机产生的则主要是各种音频频率的正弦波。2.信令定义摘机:话机发出的请求通信的命令。挂机:由话机发出,表示话机已结束或放弃通信。拨号音:由交换机发出,促请话机用户输入被叫话机的号码。忙音:由交换机发出,通知主叫用户通信网络或被叫话机目前正忙。拨号:话机发出的被叫话机的号码,供通信网接续话路时使用。回铃音:由交换机发出,提示主叫用户被叫话机正处于振铃状态。振铃:由交换机发出,供被叫话机发出铃声,促请用户应答。3.信令编码摘机:环线直流电流由开路变为导通。挂机:环线直流电流由导通变为

39、开路。拨号音:持续的 450Hz 的正弦波。忙音:450Hz 的正弦波,每导通 0.35秒后间断 0.35秒。拨号:采用双音多频拨号方式,即 DTMF=(Dual Tone Multifrequency 。回铃音:450Hz 的正弦波,每导通 1秒后间断 4秒。振铃:25Hz 的正弦波,每导通 1秒后间断 4秒。在呼叫建立过程中,交换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 4-1所示。 图 4-1 本实验系统传送信号流程图4.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

40、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 400Hz 450Hz ,幅度在 1.0V 左右的正弦波,图 4-2是该 电路的原理图。 图 4-2 450Hz拨号音电路原理图摘机5.回铃音及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

41、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,图 4-3是该电路的原理图。 图 4-3 回铃音控制电路原理图6.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 400Hz 450Hz 的信号,图 4-4是该电路的原 理图。 图 4-4 忙音控制电路原理图7.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,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、

42、 4秒断的断续信号。 图 4-5是该电路的原理图。 上述四种信号在本实验系统中均有具体电路实现,然而在程控交换机中,信号音还不止上述几 种,在此作一简单介绍,不作实验要求。8.各测试点的波形8.1拨号音测量点为 TP60; 8.2回铃音测量点为 TP61; 8.3忙音测量点为 TP62;8.4 铃流原始信号测量点为 TP63;8.5铃流信号测量点为 TP1A 、 TP2A 、 TP3A 、 TP4A (必须在电话振铃时 。 f=400450Hz , V PP 1.0V TP60 TP61 PPf=2228Hz , V PP 48V 图 4-6 各测量点的波形图9.数字信号音的产生众所周知,在数

43、字程控交换机中直接进行交换的是 PCM 数字信息,在这样的情况下如何使 用户接收到信号音(如拨号音、回铃音、忙音等是一个重要的问题。因为模拟电路产生的信 号音是不能通过 PCM 交换系统的,这就要求设计一个数字信号音发生器,使之能向交换网络输 出这样一些 PCM 数字信息, 这些数字信息经过非线性译码后能成为一个我们所需的模拟信号音。 9.1传统方式产生数字音信号电路见图 4-7, 可知, 这是一种常见的 PCM 编码方式, 400Hz 450Hz 的正弦信号由硬件电 路实现,再经过 PCM 编码器电路后,就可输出音信号的 PCM 数字码流了,经过数字交换网络 后,再进行 D/A变换还原成正弦

44、信号送往用户电路即可。图 4-7 传统方式产生音信号电原理图9.2数字电路产生数字音信号图 4-8是大约 450Hz 正弦波信号一个周期取样示意图,图 4-9是数字电路产生音信号的 原理框图。TP63TP620.35S 0.35STP1A图 4-8 450Hz正弦波信号取样示意图 图 4-9 数字信号音产生电路原理图由此可见, 我们只要对正弦信号在理论上以每隔 125s 取样一次, 并将取样所得的正弦信 号幅度按照 A 律十三折线非线性编码的规律进行计算,变成二进制编码,然后把这些二进制码 存贮在 EEPROM 中,只要每隔 125s 对它读出一次即可得到 PCM 数字信息码流。 (注意:TP

45、3067编码输出时,偶数位取反,例如 +2.5V的电压编码输入应为 1111 1111,而 TP3067输出为 1010 1010。 五.实验内容1.用示波器测量拨号音,忙音、回铃音及铃流信号的各测量点波形,即测量点 TP60、 TP61、 TP62、 TP63以及 TP1A 、 TP2A 、 TP3A 、 TP4A 。六.实验步骤1.接上交流电源线。2.将 K11K14、 K21K24、 K31K34、 K41K44拨向下边; K70K75拨向下边; K60K63拨向下 边。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

46、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.用示波器测量 TP60、 TP61、 TP62、 TP63各点波形。 400H 450HZ TP60TP61 TP62 6.用户 1、用户 3接上电话单机,用户 1呼叫用户 3,在呼叫过程中观察 TP12的波形。 6.1用双踪示波器观察 TP12的波形和 TP60的波形, 用户 1摘机后听到拨号音。 即 TP12与 TP60的波形一样为连续的 450Hz 的正弦波信号。 6.2用户 1拨完被叫电话号码 “ 88” 后听到回铃音时, 用双踪示波器观察 TP1

47、2的波形和 TP61的波形。可观察到 TP12与 TP61的波形一样为 1秒通, 4秒断的断续信号。6.3用户 3振铃时, 用双踪示波器观察 TP3A 的波形和 TP63的波形。 即当用户 3振铃时, TP3A 与 TP63的波形一样,只是幅值比 TP63大;不振铃时, TP3A 无波形。6.4用户 3摘机通话后,用户 3先挂机,此时用户 1听到忙音,用双踪示波器观察 TP12的波 形和 TP62的波形。 可观察到 TP12与 TP62的波形一样为 0.35秒通, 0.35秒断的断续信号。七.注意事项1.此项实验必须要由两人合作完成。2. 在测量 25Hz 的铃流信号发生器输出的波形时,一定要

48、注意示波器的电压量程档。八.实验报告1.认真画出实验过程各测量点波形,并进行分析。 2.画出电路组成框图。3.在实验过程中遇到的其它情况作出记录,并进行分析。22HZ 28HZ TP63图 4-10实验五 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1.程控交换实验箱 一台2.电话单机 两台3. 20MHz 示波器 一台 四.实验原理1.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

49、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 09, 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

50、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 f H =1336Hz、 f L =852Hz。双音多频,简写 DTMF (DTMF=Dual Tone MultifrequencyDTMF 发送器的原理与构成如图 5-1所示,它主要包括:1.1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。1.2键控可变时钟产生电路它是一种可控分频比的分频器

51、,通常由 n 级移位寄 存器与键控反馈逻辑单元组成。1.3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 图 5-1 一个典型的 DTMF 发送电路原理框图信号先经 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。1.4混合电路将键盘所对应产生的行、 列正弦波信号 (即低、 高群 f L 、 f H 相加、 混合成双音信号输出。1.5附加功能单元, 如有时含有单音抑制, 输出控制 (禁止 、 双键同

52、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 5-2、表 5-3。表 5-2键盘控制接口功能真值表 表 5-3 BCD码控制接口功能真值表 2.双音多频接收电路 图 5-2 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、低频组带通滤器进行 f L /fH 区分,然后过零检测、比较,得到相应于 DTMF 的两路 f L 、 f H 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

53、号音的 4比特二进制码(D1D4 。 图 5-3 MT8870芯片及管脚排列图在本实验系统电路中, DTMF 接收器采用的是 MT8870芯片。图 5-3是该芯片的管脚排列图。2.1该电路的基本特性2.2管脚简要说明引出端符号 说明1、 2脚 IN +、 IN -:运放同、反相输入端,模拟信号或 DTMF 信号从此端输入。3脚 FB :运放输出端,外接反馈电阻可调节输入放大器的增益。4脚 VREF :基准电压输出。5、 6脚 IC :内部连接端,应接地。7、 8脚 OSC 1、 OSC 0 :振荡器输入、输出端,两端外接 3.579545MHz 晶体。9脚 V cc :接正电源,通常接 +5V

54、。10脚 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。11、 14脚 D01D04: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。15脚 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。16脚 EC 0: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 EC 0返回低电平。17脚 CIGT:控制输入,若此输入电压高于门

55、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。18脚 V SS :接负电源,通常接地。3.电路的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 EC 0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 EC

56、 0即返至低电平,与此同时 EC 0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 t GTP 延时后, CI , GT 。电压高于门限值 V Tst 时,产生内 部标志,这样, 该电路在出现 EC 0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 D 01 D 04,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 V Tst 以下,使 CID 也回到低电平。图 5-4是双音多频信号检测电路原理图。图 5-5是它的工作时序波形图。 图 5-4 DTMF信号检测电路原理图其中, 双音多频信号测试点为 TPDTMF , 数据输出允许端 EN 的测量点为 TPSDT , 它经反相器反 向后得到。数据输出则可以通过发光二极管 D103D100显示出来,它代表的数是 8421码。 图 5-5 MT887