程控交换机方案设计

1、程控交换机设计方案学号：2013914115:邓志成班级:13电信摘要第一章绪论1.1设计目的1.2 程控交换系统的介绍1.3 程控交换系统的整体设计方案第二章程控交换硬件系统2.1话路系统及其实现2.2控制系统及其实现2.3时分交换电路第三章程控交换软件系统3.1软件系统实现流程3.2程序的部分代码第四章方案设计总结摘要自从20世纪60年代中期出现模拟程控交换机及70年代初期推出数字程控交 换机以来，程控交换技术迅速发展。同时，由于人们对信息处理的需求迅速增长 除业务外，各种非业务如传真、用户电报、电子、可视图文及数据通信等迅速兴 起，因此除了网外，还存在其他的专用网络。当用户需要使用不同的

2、通信业务时 必须按照业务类型分别向电信部门申请，引入不同的专用用户线和中断，使用 不同的规程和方式，这给用户和管理部门都带来了不便。再者，建设专用网必然 存在投资大、线路利用率低、重复建设等弊病。解决这些问题的就是用一个单一 的网络综合业务数字网ISDN来提供各种不同类型的业务。小型字程控交换机以其 成本低、易改造、线路利用率高等优势，使其在综合业务数字网中有很大的开发 潜力。关键字：程控交换机通信时分复用第一章 绪论1.1设计目的程控交换课程设计旨在提高我们在通信领域的理论认识和实践动手能力，培养我们综合运用理论知识解决实际问题的能力。巩固和加深对控制理论基本知识的理解和对仪表的认识，培养创

3、新能 力，经过搜集资料，初步方案设计，系统组建，撰写设计报告的过程， 得到一次科学研究工作的初步训练， 提高科研综合素质。为后续课程 的学习、毕业设计乃至毕业后的工作打下一个良好的基础1.2程控交换系统的介绍自从20世纪60年代中期出现模拟程控交换机及70年代初期推出数字程控交换机以来，程控交换技术迅速发展。同时，由于人们对信息处理的需求迅速增长除业务外，各种非业务如传真、用户电报、电子、可视图文及数据通信等迅速兴 起，因此除了网外，还存在其他的专用网络。当用户需要使用不同的通信业务时必须按照业务类型分别向电信部门申请，引入不同的专用用户线和中断，使用 不同的规程和方式，这给用户和管理部门都带

4、来了不便。再者，建设专用网必然 存在投资大、线路利用率低、重复建设等弊病。解决这些问题的就是用一个单一 的网络综合业务数字网ISDN来提供各种不同类型的业务。小型字程控交换机以其 成本低、易改造、线路利用率高等优势，使其在综合业务数字网中有很大的开发 潜力。数字程控交换机是数字网，移动网及综合业务数字网的关键设备，在通信网中起着非常重要的作用。1.3程控交换系统的整体设计方案本程控交换系统主要由用户线接口电路， 中心控制单元，交换网络以及相 应的软件系统构成。其整体的设计如下：用户电路*用户电路交换网络CPU中央处理单元实验系统原理框图用户电路，麗用户电路:Jia该系统的各模块功能如下：(1)

5、 用户模块电路主要完成BORSCH七种功能，它由下列电路组成: 用户线接口电路 二四线变换器 PCM&译码电路交换网络系统主要完成时分交换的功能，它由下列电路组成： 时分交换网络系统(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： 450Hz数字拨号音电路 忙音发生电路 回铃音发生电路 25Hz振铃信号电路(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，识别，输出显示信息等各种功能： 液晶显示电路：显示主叫方及通话时间。 双音多频DTM接收检测电路：把MT887输出的DTM四位二进制信号， 接收存贮后再送给CPI中央集中控制处理系统。

6、 用户状态检测电路：主要识别主、被叫用户的摘挂机状态，送给CPU进行处理。 信号音控制电路：它完全按照CP发出的指令进行操作，使各种信号音 按照系统程序进行工作。 振铃控制电路：它也是按照CP发出的指令进行工作。第二章程控交换的硬件系统2.1话路系统及其实现1 用户接口电路的作用在现代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 Li ne In terface Circuit SLIC)。任何交换机都具有用户线接口电路。2. 模拟用户线接口电路的功

7、能可以归纳为 BORSCHT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-48V，环路电流不小于18mA(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/75Vrms 正弦波。模拟用户线接口功能见图2-1。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

8、):在数字交换中，完成模拟话音与数 字码间的转换。通常采用PC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 300Hz3400Hz 带宽，编码速率为64kb/s。 混合(H-Hybrid ):完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PC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”。(7)测试(T-Test):对用户电路进行测试。模拟用户线过馈混压保电合护电电电路路路铃流发生器振 铃 控 制馈电电源低通编码器发送码流码-器接收码流模拟用户线接口功

9、能框3. 为了实现以上的功能，我们选用的是Legerity公司的AM79R70它除了具 有国际电信联盟组织CCITT为数字程控交换机模拟用户接口所规定的 7项功能中 的6项即B（馈电）、0（过压保护）、R （振铃控制）、S （监测）、H （混合）、T （测试）之外，还具有电流限制、挂机传输、极性反转、TIP开路和环路检测等功能,而编解码由编解码芯片TP3067来完成。4用户接口电路的电路原理图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相同, 因此只对其中的一路进行分析。图是用户1用户线接口电路的电路原理图IRTK1F2 WEj 购MP<S曲兀j£ppTOZil：E

10、IIl&：kMTOVT!gJLYO1TT2MXTMTE1K3RVBATITBEaiHiL：A-MD<iGODN «J 3 1 u ! 0 - - c T D n-用户线接口电路原理图5. PCk编译码器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、编码在本实验系统的PCM®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IT3067W0+(JNDAVPO- VPIVFROVCCFSRBCLKR/CLKSEL MCLKEVPDN1202193184175166157L48139121011VBB VFXI+VFXI-GSXA

11、NLBTSXFSXBCLKXMCLBLX图3-2 TP3067管脚排列图2.2控制系统及其实现1.单片机控制系统针对交换机的功能要求，进行了可能性论证及系统的设计。控制系统stc89c52单片机作为核心。该单片机数 MCS-51的改进型，是一种置4K FLASH ROM大大简化单片机系统的结构。译码器采用TEL公司的MT8870DTMF接收器，用于接收的以及处理分机切换。AT«9C31FI0PIIPi2PB1SI4INTI TNTDT1TOWVFX2 HJLSttWOI23456-J d 2-3437 皿帕僧珂期何艸K曲P2P2P1氏叱片P2S2*：$VQID甘3DQi4D<T

12、tQyADQ7DBDA0AIA?ivA4"MA7SSRI阳财加El*btR7y<|幻VI心 0 症 PPFPPPFF FPPFGLPFPPplpplplrETLxl&l悦D3冬Dbw刷期當1.1摘机检测电路摘机检测电路所示，由三极管 BG1电阻R1, R2, R3,电容C1以光 耦IC1组成，当处于挂机是其显高阻状态，R1没有电流流过，BG1为 截 至状态，电路输出为高电平。但机摘机后，其为低阻状态，电路输出为低 电平P1.0-P1.3,使得单片机可以判断4个分机的摘，挂机状态。1.2振铃检测电路振铃检测电路由整流桥D1,电阻R4,电容C1,稳压二极管D2以及光耦IC2

13、 等组成。通过以下电路就可以将模拟的振铃信号装换为数字的脉冲信号， 送单片 机以判断是否有振铃信号。F5,2 1=1.3铃流电流铃流用于对分机呼叫，铃流dialup由25hz振荡器，秒振荡器以及控制 使能等组成。1.4部通话馈电电路部通话馈电电路实在分机间通话时，由于不能使用线的馈电而设置ID用$ *电唱用2.双音多频检测电路本模块电路中，DTMF接收器采用MT887C芯片。DTMF接收器包括DTMF分 组滤波器和DTMF译码器，双音多频电路图如图所示。单机拨号时产生 DTMF信号对（按键声），DTMF言号对先经高、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

14、 2路低频fL、高频fH 信号输出。该2路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于 16种DTMF 信号音对的4bit二进制码（D01D04）。100J<U30B8B70VCC -CI/GO-yjp 5ECOCID工£应FN- FB VREF11YR*MFD412vpA1ED313VDMFD214VDMFD1C315 仙 VCGQ Q WTP309GNOU3O2BI74LS04通过外接3 . 579 5 MHz晶体，与含振荡器产生基准频率信号。通过对 ECO初始控制输出的检测来识别双音多频信号， 若电路检测出一可识别的单音对，此 端即变为高电平，若无输入信号或连续失真，则ECO返回

15、至低电平。与此同时ECO通过外接R 328向C315充电，得到控制输入CI / GT，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。另外，CI信号经形成和延时，从延迟控制输出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， 若CI超过VTSt， 输出锁存器被更新，则CID为高电平，若积分电压降到门限VTst以下，CID也回 到低电平。2.3时分交换电路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 32X8的RA存储器。而

16、现在专用 的交换芯片（如MT8980 般有8条2.048Kb/s输入线和8条输出线。它们部的话 音存储器的容量是256X &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。 MT8980的功能框图如图5所示，它是集成度较高的数字交换电路，可用于中、 小型程控用户数字交换。MT898是加拿大MITEL公司的数字交换矩阵芯片。（1）它的主要特点是： MITEL串行总线（ST-BUS 8 X 32时隙输入 8 X 32时隙输出 256个用户的无阻塞交换 单电源（+5V供电 30mW的低功耗 微处理器的接口 三态串行输出这

17、个大规模集成电路是为PCM的语音或者数据交换设计的。可用在交换机中。它 共联接256个64kbps通道。8个串行输入均由32个64kbps组成，即形成一个 2.048Mbps串行总线码流。另外，MT8980对串行总线的时隙可以进行读写， 因此 可以用这种方式进行串行通信。(2) 管脚说明(管脚顶视图如图7-3所示)：2345678910112131416171819201/DTAcstOSTI0odeSTE1sluOSTI2stolSH3sto2S4I4STIsto4SH6sto5STTsto6VDDstoO/FOivss/C4idOACdlAld2A2d3A3d4A4d5A5ESd7RAV/

18、cs3933373635343332313()29282726252423 2140MT8980的管脚图QTItBTIImSTIaFEEMMMM减MIcsroO&決；h m8i5tstmMT8980的功能框图第三章程控交换的软件系统3.1软件实现流程1 时分交换单片机控制模块的控制原理，如图。(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。(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的接续与断开。(3) 环路检测主要是检测的环路状态，然后通过软件来判断的摘挂机。(4) 振铃控制主要完成给被叫送振铃。(

19、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。PCM输入总线”存储器时分交换单片机控制原理2 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；U10(8255)的 A 口地址为# FAFQ B 口为# FAF1, C 口为# FAF2 控制字口为# FAF3U21 (8255)的 A 口地址为# F6F0, B 口为# F6F1, C 口为# F6F2,控制字口为# F6F3,下面对各扩展端口的作用作详细的说明：U10的B 口。其地址为# FAF1,它的作用是发出振铃控制命令，B口有8个数据输出信号线，依次是PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2PB1 PB

20、Q其中低四位用来对四个用户发出振铃控制命令，并且是对应的，PB0控制用户1, PB1控制用户2, PB2控制用户3,PB3控制用户4,高四位未用，比如要使用户1振铃，只需向# FAF1 (U10的B 口)送# 01H即可。(2) U10的C 口。其地址为# FAF2它的作用是读取双音多频收号器送 来的，C 口也有8个数据输入信号线，依次是 PC7 PC6 PC5 PC4PC3 PC2 PC1 PC0 其中低四位 PC3 PC2 PC1 PC0为 4bit 的输入口，PC4是STD信号的输入口，用户是否有拨号就是通过STD信号来判断。当用户拨时，STD为低电平；无拨号时，STD为高电平， 以此来

21、读取。U21的C 口。其地址为# F6F2,它的作用是读取四部的环路状态，C口有8个数据输入信号线，依次是 PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2PC1 PC0其中低四位PC3 PC2 PC1 PCO为四个用户环路状态输 入口，并且是对应的，PC3对应用户4, PC2对应用户3，PC1 对应用户2，PCO对应用户1。“ 1”为环路断开（即挂机）；“ 0” 为环路闭合（即摘机），然后通过程序处理来判断四用户的摘挂机 状态。U10的A 口。其地址为# FAF0它的作用是控制 MT8980勺地址线。A 口有8个数据输出信号线，依次为PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2PA1、PAQ

22、 其中 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1、PA0接 MT8980的地址线，并且对应，PA5对应MT8980勺A5, PA4对应MT8980勺A4, PA3对应 MT8980勺 A3, PA2对应 MT8980的 A2，PA1 对应 MT8980的 A1，PA0对应 MT8980的 A0。U21的A 口。其地址为# F6F0,它的作用是控制 MT8980勺数据线。A 口有8个数据输出信号线，依次为PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2PA1、PAQ它们都与 MT8980的数据线相连，并且对应， PA7 对应 MT8980的 A7, PA6对应 MT8980勺 A6, PA5对应 M

23、T8980勺 A5,PA4对应 MT8980勺 A4, PA3对应 MT8980的 A3, PA2对应 MT8980的 A2, PA1对应MT8980的A1, PA0对应MT8980的A0。中央控制器对U10的A口和U21的A口的共同控制来实现对 MT8980勺接续控制（详 细的控制方法可查阅MT8980的相关资料）。对MT8980的其它控制 线（如DS /CS R/W的控制已由相关的硬件电路完成，这里不 在赘程序工作流程示意图3.2程序的部分代码初始化程序（主要完成对8255和MT8980的初始化）#in clude<absacc.h>#in clude<reg51.h&g

24、t;#defi ne uchar un sig ned char/以下定义U10的地址#define COM8255A XBYTE0xfaf3#define PA8255A XBYTE0xfaf0#define PB8255A XBYTE0xfaf1#define PC8255A XBYTE0xfaf2/定义U21的地址#define COM8255B XBYTE0xf6f3 #defi ne PA8255B XBYTE0xf6f0#defi ne PB8255B XBYTE0xf6f1 #define PC8255B XBYTE0xf6f2mai nuchar i;COM8255A=0x89

25、;/初始化 8255ACOM8255B=0x89;/初始化 8255B/ 初始化8980for(i=0x20;i<0x40;i+)初始化 8980PA8255A=0x00;PA8255B=0x18;PA8255A=i;PA8255B=0x01;PA8255A=0x00;PA8255B=0x10;PA8255A=0x21;PA8255B=0x0a;PA8255A=0x22;PA8255B=0x0a;PA8255A=0x23;PA8255B=0x0a;PA8255A=0x24;PA8255B=0x0a;PA8255A=0x25;PA8255B=0x0a;PA8255A=0x26;PA8255B=0x0a;/完成初始化8980本实验系统时隙分配：用户1的接收和发送都是第1时隙。用户2的接收和发送都是第2时隙。用户3的接收和发送都是第3时隙。用户4的接收和发送都是第4时隙。外线接口用户的接收和发送都是第 5时隙 外输入音频信号占用第6发送时隙。双音多频收号器占用第6接收时隙。拨号音占用第7发送时隙。忙音占用第8发送时隙回铃音占用第9发送时隙。其它时隙都为空时隙。(2) 用户3送忙音(拨号音、回铃音的实现方法同忙音)因为忙音占