《通信原理与交换技术》实验指导书

1、北方民族大学Beifang University of Nationalities 通信原理与交换技术 实验指导书主编 王金山 校对 王金山北方民族大学电气信息工程学院二0一五年八月目 录实验五数字程控系统的组成2实验六模拟用户终端信令的综合分析6实验七户接口电路的综合分析 11实验八数字程控交换系统控制系统与交换网络综合实验15实验九程控交换原理的实验 19 实验五 数字程控系统的组成一、实验目的了解交换系统的组成与结构，为以后的实验打基础。二、交换系统总体介绍 图5-1是程控交换实验系统方框图。编译码编译码编译码编译码时分中继交换网络模块接口电话用户接口电路电话用户接口电路电话用户接口电路

2、电话用户接口电路电话电话电话电话记发器单元交换控制器中央处理器液晶、键盘双音多频检测双音多频检测计算机接口存储器电话、拨号（共享）电话、拨号（共享）时序与控制器电路用户摘挂机交换状态指示图5-1 交换系统组成与结构方框图程控交换系统由10个主要功能电路模块组成，各模块的组成及主要作用如下：1电话用户接口电路提供了路电话用户接口电路，其中电话D设计成可插拔的模块结构。用户接口电路使用的主芯片为PBL 38710，可实现馈电（B）、二/四线变换（H），摘挂机检测（S）和铃流驱动（R）等功能。另外，用户接口电路对发送信号可进行放大、衰减调节。四路电话的呼叫号码分别为48、49、68、69。2编译码和

3、滤波器C(Codec & Filters)使用的主芯片为TP3057，主要实现单路语音的语音滤波、PCM编译码功能。3双音多频（DTMF）检测电路使用的主芯片为MT8870，DTMF接收器先经高、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的两路fL、fH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信号的4比特二进制码（D1D4），再送给记发器进行号码识别以便控制交换网络接通被叫用户话路。电话A，B共享一路DTMF检测器，电话C，D共享另一路DTMF检测器。4信令处理器和记发器电路（中央处理器）它是U101（AVR单片机）及外围电路构

4、成，在系统软件的作用下，完成键盘扫描和液晶显示、工作状态指示和接收计算机数据。同时完成对话机状态的监视、信号音及铃流输出控制、电话号码的识别、交换命令发送等功能。具体叙述如下：（1）用户状态检测电路：接收各个用户线接口电路输出的用户状态检测信号DETX（X是话路的序号），可以是A、B、C、D，例如DETA是第一话路的用户状态检测信号（下面文字说明中标号的X含义与此处相同），信号直接送入CPU的PE口，以识别主、被叫用户的摘挂机状态。（2）电话用户信令音控制电路：主要由单片机U101及电子开关CD4066组成，在单片机U101的作用下，分别分时地将上述EPM240产生拨号音、忙音、回铃音等三种信

5、号通过电子开关CD4066送入主叫用户。（3）铃流控制电路：自动交换时，在单片机U101作用下，EPM240输出的铃流音信号（RING），由PBL38710提升铃流信号电压，使其有效值达到75V左右，送往电话机。（4）DTMF接收控制电路：当MT8870收到电话号码后，便发出使能信号向单片机U101申请中断，同时将译码的电话号码数据（DTMFD14）送给单片机U101进行处理。5时序与控制器电路主要由CPLD可编程数字逻辑器件EPM240及外围电路构成，它产生并输出下列信号：（1）500Hz连续方波（即拨号音信号）（2）忙音脉冲，即0.35秒通、0.35秒断的周期方波（3）回铃音脉冲，即1秒通

6、、4秒断的周期方波（4）25Hz周期方波（振铃信号）（5）PCM编译码器的时序、时钟信号。（6）各接口电路间的控制片选信号。6交换网络控制器主要由单片机U103和片外存储器U109构成，完成交换网络模块的交换控制工作。片外存储器U109可下载存储学生的二次开发程序。7交换网络模块（1）人工交换：各电话用户发送、接收端信号通过铜铆孔开放出来，可通过手动连线完成电话信息的交换工作。（2）空分交换网络：主要由MT8816芯片构成，完成空分路由选通。（3）数字时分程控交换网络：分别由MT8980、CPLD、DSP等芯片构成三种不同实现方式的时分交换模块。（4）除人工交换外，其它交换方式的实验需通过更换

7、相应的实验模块来完成。8液晶键盘由字符型液晶和薄膜键盘电路组成：它们共同完成交换功能设置，和对话路交换状态的同步显示、话路时隙分配设置等功能。9电源供给分别提供-12V、+5V、+12V、-48V、-5V、-24V、3.3V等直流电源。其中前四组直流电源的通断，通过平台左上角的发光二极管指示。10接口电路时分中继接口、数字光纤通信接口和计算机通信接口，分别完成数字时分局内通信、数字时分的局间通信与计算机的通信等功能。三、实验内容及实验设备1小电话单机2部；2熟悉本实验平台的组成与结构；3. 熟悉各组成模块的构成元器件及其完成的作用。四、实验步骤1. 在关电情况下，交换网络接口上插上“空分交换模

8、块（MT8816）”。2打开实验箱右侧的总电源开关，电源输入电路加电，电源指示灯（左上角的LED发光二极管）亮。3按一下薄膜开关的“复位”键，系统复位一次，液晶显示“欢迎使用”。4按“开始”键，进入菜单的主要工作状态选择，分“人工交换”，“空分MT8816”，等多种工作方式。具体设置说明请参见实验5。5选择空分交换方式“空分MT8816”，“空分”指示灯亮。6. 分别给电话A、B接上电话单机，正常呼叫。注意液晶显示及其他一些指示灯的变化，熟悉信令程控交换与话音信号通信交换的全过程。7电话A默认电话号码为：48，电话B默认电话号码为：49。8四路模拟电话用户的发话测试点，即空分网络输入信号；1V

9、T：电话A发话测试点； 2VT：电话B发话测试点； 3VT：电话C发话测试点；4VT：电话D发话测试点；四路模拟电话用户的收话测试点，即空分网络输出信号。1VR：电话A收话测试点； 2VR：电话B收话测试点；3VR：电话C收话测试点；4VR：电话D收话测试点。9双踪示波器同时测试1VT、2VR两点或2VT、1VR两点，是否有波形,按键说话时是否有变化；10示波器两探头放在1VT、2VR两点上。电话A摘机，拨号49，同时观察示波器，哪个探头测到的波形；11两路电话用户间的正常呼叫，两路电话能正常通话。此时，按键或说话，同时观察示波器，哪个探头测到的波形，波形是否一样；12更换其它电话呼叫组合，根

10、据步骤8中列出的测量点说明，验证空分交换网络MT8816的工作情况。注：本实验平台上的跳线开关K301、K401、K501、K601默认设置：跳线1-2脚连。五、实验报告要求根据对实验的初步认识，对系统结构方框图做简要叙述。21实验六 用户接口电路的综合分析一、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 387 10电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。3熟悉二/四线变换电路的工作原理；4了解回波的定义、产生的原因及其对通信的影响。 二、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 Li

11、ne Interface CircuitSLIC）。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功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

12、电流一般是20mA30mA，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6-1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七种功能，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-48伏或-24伏，环路电流不小于18m A.（2）过压保护

13、（OOvervoltage protection）防止过压过流冲击和损坏电路、设备。（3）振铃控制（RRinging 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PCM编码器（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。 （6）混合（

14、HHyhird）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。铃流发生器馈电电源模拟用户线过压保护电路测试开关振铃继电器馈电电路混合电路编码器解码器低通平衡网络低通发送码流接收码流(编码信号)ab测试总线用户线状态信号振铃控制信号 PBL 387 10 TP3057 图6-1 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 387 10集成电路。PBL 387 10是2

15、/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 387 10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 387 10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 6音频或脉冲拨号检测 7振铃继电器驱动输出

16、 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内部电源稳压电路输入控制译码二/四线接口摘机检测馈电与平衡电路话音通道传输振铃控制/电话接口 图6-2 PBL 387 10内部电路方框图图6-2是PBL 387 10内部电路方框图。图6-3是用户线接口电路电原理图。图6-3中，1VT为电话接口电路发话端的铜铆孔接口，1VR为电话接口收话端的铜铆孔接口。在电话收话端，从1VR过来的语音信号、拨号音（Dial Signal）、 忙音（Busy Signal）和回铃音（Echo Signal）

17、等信号在电子开关U306（CD4066）的控制下分时接通。电子开关控制信号分别为SELA0、SELA1、SELA2和SELA3，高电平时对应的信号接通，低电平时对应的信号断开。图6-3用户线接口电路电原理图（三）、二 / 四线变换电路在实验系统中，用户线端口采用二线制，即发送与接收的话音信号在一条共用的线对（TR）中传输，而交换网络端口采用四线制，即发送与接收的话音信号分别在独立的线对（T）与（R）中传输。因此，用户线与交换网络之间需加上二线制与四线制的变换电路，如图6-4所示：对二/四线变换的要求为：1将二线电路转换成四线电路；2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；3信

18、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；4应保持各传输端的阻抗匹配。用户线接口交换网络接口TTRR 图6-4 二/四线变换电路功能框图（四）、回波返损实验二/四线变换电路如图6-5所示，由于二/四线变换器各端口阻抗不匹配R-T之间的衰減不可能为无穷大，接收信号将会漏到发送支路，因此将产生回波。普通电话通信回波传输过程如图6-6所示：发话人讲话的信号经放大，线路及交换网络等衰减，传送至对方，经对方的2/4线变换电路从R漏到T，再由对方的发送支路传回到本方收，并从授话器输出。对市话和短矩离通话，发话人对此感觉并不明显，但对长途通信，特别是卫星通信，回波与本人讲话有较大时

19、延时，则发话人将在自己的授话器中听到时延的本人讲话，这是令人不能接受的，因此必须尽可能地減小回波或采用回波抵消技术消除回波。由上可见，回波的大小与发送和接收通路的增益及线路衰减以及对方二/四线变换电路R-T的衰减等因素有关。虽然线路衰减是随机的，但由于发送和接收通路的增益可以调节，并且系统中通路各点电平有严格规定。因此发送通路和接收通路的总增益是确定的。为简化计算，假设发送通路和接收通路的增益和衰减相抵消，通路总增益均为零。因此回波大小完全由二/四线变换电路R-T的衰减决定。发送支路TR用户话机接收支路TR图6-5 理想二/四线变换器交换网络T发送 接收用户话机用户话机TRTR接收 发送R图6

20、-6 实际电话网中回波传输过程示意图回波的影响可用回波返损（又称对端损耗）来表示。回波返损定义为：本端机发送电平与回波电平之比并取对数。根据以上假设通路总增益为零时，则本端机发送电平即为对方二/四线变换器R端输入电平；本端机回波电平即为对方二/四线变换器 R-T漏电平则回波返损如图(图6-5)中,测量左端电路抑制回波的能力。简单直接的测量方法是：在右端二/四线变换器的R端加入一个标准模拟信号，此时在无其它信号输入的情况下，在其T端可测的波形（漏过去的信号）即为回波。用仪表测得其电平值，按上面公式即可求得左端电路的回波返损值。回波返损越大，表示从R端漏到T端的信号电平越低，二/四线变换电路抑制回

21、波的能力越强。这里应强调说明：用此方法测得某话路二/四线变换器抑制回波的能力实际是与该话路通信的另一方电路的回波返损。后面为叙述方便，我们简称回波返损。 1向用户话机供电，PBL 387 10可对用户话机提供恒流馈电，馈电电流由VBAT以及VDD供给。当环路电阻为2K时，馈电电流为18 mA。具体如下： A 供电电源VBAT采用-48V； B 在静态情况下（不振铃、不呼叫），-48V电源通过继电器静合接点至话机； C 在振铃时，-48V电源通过振铃支路经继电器动合接点至话机； D 用户挂机时，话机叉簧下压，馈电回路断开，回路无电流流过； E 用户摘机后，话机叉簧上升，接通馈电回路（在振铃时接通

22、振铃支路）。2PBL 387 10内部具有过压保护的功能，可以抵抗保护TIP­­RING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。3振铃电路可由外部的振铃继电器和用户电路内部的继电器驱动电路以及铃流电源向用户馈送铃流：当继电器控制端 (RC端) 输入高电平，继电器驱动输出端 (RD端) 输出高电平，继电器接通，此时铃流源通过与振铃继电器连接的15端 (RV端) 经TIP­­RING端口向被叫用户馈送铃流。当控制端 (RC端) 输入低电平或被叫用户摘机都可截除铃流。用户电路内部提供一振铃继电器感应电压抑制箝位二极管

23、。4监视用户线的状态变化即检测摘挂机信号，具体如下： A 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“闲”； B 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“忙”； C 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DTMF双音多频拨号方式）；5在TIP­­RING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 387 10可以进行T

24、IP­­RING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。6PBL 387 10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。7PBL 387 10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 387 10用户电路的内部调整，也可通过外部电路调整8PBL 387 10的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩阵使用。三、实验内容1.查找芯片PBL 387 10的详细资料，了解其主要性能和特点。2.熟悉用PBL 387 10组成的用户线接口电路。3观察用户模块二/四线

25、变换输出的来话（1VR）与去话（1VT）的回波现象。4在测量点1VT与1VR测量电话A的二/四变换网络(广义概念,包括了一些外围电路)的回波返损。四、实验步骤1打开实验箱右侧的总电源开关，电源输入电路加电，电源指示灯（左上角的LED发光二极管）亮；2电话A的J301接上电话单机；3. 用示波器分别观测TP301、TP302、TP306（TP603）在摘挂机时电平变化，具体如下：TP301、 TP302：电话A用户的二线模拟线上测试点。TP301接入PBL38710芯片的TIPX端；TP302接入PBL38710芯片RINGX端；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，

26、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；TP306（TP603）：电话用户模块用户摘挂机工作状态测量点。用户电话摘机时，输出低电平；用户挂机时，输出高电平。4.在测量点1VT与1VR测量电话A的二/四变换网络(广义概念,包括了一些外围电路)的回波返损。（1）在关电的情况下，拔掉交换网络接口上交换模块；（2）打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；（3）电话A、电话B分别接上单机，液晶上选择“人工交换”方式；（4）电话A（电话号码：48）与电话B（49）为例，通过主叫与被叫的摘、挂机拨号、通话

27、等操作，观察测量二/四线变换电路各主要端口信号波形，了解各种信号的流向；（5）回波返损测量：先测量电话A的R端接收信号电平，用音频信号发生器输出峰峰值为U的正弦信号（可用仪表测得其有效值），接在电话A接收端口R（1VR）上，此时电话A话机处于静音状态（不发送话音信号）； R-T漏电平测量：在电话A发送支路即T端口（1VT）测试回波电平有效值；（6）将实验步骤5中测得的两电平数值代入上述的回波返损公式计算回波返损，它即为电话A用户线接口电路的回波返损值；（7）用同样方法测量电话B、C和D接口电路的回波返损；（8）.若没有音频信号发生器等仪表，可以选择“空分（MT8816）”模块及方式。正常拨叫通

28、话后，电话B按住某个数字键不放，此时电话A的1VR即会出现交换过来的双音多频信号波形（作为测试信号用），通过示波器一通道测得1VR波形的峰峰值，另一通道测得1VT的回波波形的峰峰值，代入公式也可得出电话A接口电路的回波返损值。五、 实验报告要求1画出本次实验电路方框图，并说明其工作过程。2.根据实验概括叙述用户接口电路的主要功能。3简述各种信号和信令在二/四线变换电路中的流向。4筒述回波返损的意义，测量比较电话A、电话B、电话C、电话D等四个接口电路的回波返损值。实验七 模拟用户终端信令的综合分析一、实验目的1了解常用的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

29、的技术要求及测量方法。3观测电话机发送的DTMF信号波形；4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；5熟悉该电路的组成结构及工作过程。二、电路工作过程（一）、用户终端信令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，还需要传送相反方向的信号，如交换机要向用

30、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（铃流）：一般采用频率为25Hz，幅度为

31、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，CPLD可编程器件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7-1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CPLD器件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可编程器件输出的信令及控制信号1用户信令选择

32、控制信号,如SELA0-3, SELB0-3, SELC0-3 ,SELD0-3。2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摘挂机控制记发器与信令处理器（U101）接口PCM定时主处理器与交换控制器（U103）接口时分交换模块（U202）控制与定时信号音产生话音、信号音切换控制图7-1 CPLD可编程器件内部框图关于信令信号的波形可见图7-2波形示意图： 回铃音：由U01 EPM 240可编程器件产生，为1秒通、4

33、秒断的重复周期为5秒的信号，幅度在5V左右。测量为TP08。测量时注意示波器的扫描周期的调节。 忙音： 由U01 EPM240可编程器件产生，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TP09，测量时注意示波器的扫描周期的调节。拨号音：由U01 EPM 240可编程器件产生，频率为500Hz，幅度在5V左右。测量点为TP10，测量时注意示波器的扫描周期的调节。铃流音：由U01芯片EPM 240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TP11，测量时注意示波器的扫描周期的调节。铃流信号送入PBL 387 10后，需要通过功

34、率提升，向用户话机送出铃流，完成振铃。各电话用户的振铃通断控制信号分别为CA、CB、CC、CD,在TP307、TP607可以测出CA、CD，其他几个点和CA一样，省略了测量点。 00.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35st忙音0t铃流信号TP081s2s3s4s5s6s8s9s10s11s7st回铃音TP09TP110tTP10拨号音0图7-2 各测量点波形图示意图（二）、双音多频（DTMF）DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图7-3所示。DTMF接收器先经高、低群带通滤器进行fL / fH区分，然后过零检测、比

35、较，得到相应于DTMF的两路fL、fH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信号音对的4比特二进制码（D1D4）。输入电路高频组带通滤波器过零检测器码变换锁存与缓冲过零检测器低频组带通滤波器信号输入D1D2D3D4VDD18图7-3 典型DTMF接收器原理框图图7-4MT8870芯片管脚排列在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。图7-4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DTMF频率组合的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

36、拟信号输入增益可调的能力。（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信号从此端输入。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。OSC1，OSC0 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D01 D04输出。D01D04 数据输出，它是相应于16种DTMF信号（高，低单音组

37、合）的4位 二进制并行码，为三态缓冲输出。CIGT 控制输入，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。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EC0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DTMF接收器的主要功能：输入信号的高，低频组带通滤波、

38、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信号消失，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

39、，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VTst以下，使CID也回到低电平。MT8870的译码表见7-1所示，图7-5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TP308,为电话A、B共用。 表3-1MT8870译码表fL（Hz）fH(Hz)NO.END04D03D02D0169712091HLLLH69713362HLLHL69714773HLLHH77012094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779H

40、HLLH94113360HHLHL9411209*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可以最多接入检测16路用户电路的DTMF信号，此时，采取排队等待方式进行工作。当然，在具体设计这方面的电

41、路时，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。来自第一路的DTMF信号输入DTMF电路8870来自第二路的DTMF信号输入来自CPU控制输入来自CPU控制输入D01D02D03D04至记发器单元开关1开关2图 7-5 双音多频实验系统的电原理框三、实验内容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。2用示波器观察并测量发送DTMF信号的波形。3用示波器观察DTMF接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。四、实验步骤（一）、用户终端信令1打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统工作，薄膜开关选择“人工交换”,；2调整好示波器

42、状态，先分别测量TP08、 TP09、TP10及TP11各测量点的波形，了解各点波形的特征；3下面我们将把上列CPLD产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；电话A、电话B分别接上电话单机。4摘下电话A，听电话听筒中传出的声音，即拨号音，对照测量TP303点波形（此时情况同TP10），记录并画出波形的示意图；5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TP303点波形（此时情况同TP08），记录并画出波形的示意图；6此时，电话B振铃响，此信号是由TP11的信号送到电话接口电路后经功率提升，在中央控制单元的控制下，

43、铃流信号驱动电话B振铃。在TP401、 TP402点测示（示波器幅度调最大，探头为X10档）。测TP307要用电话B 拨号测铃流控制电平。 7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TP303点波形（此时情况同TP09），记录并画出波形的示意图；8更换电话B进行实验，实验步骤与上同，对应的测试点为TP403。注意：TP303测试点上信号会因电话呼叫接续情况不同而不同。电话B、C、D对应的测试点分别为：TP403、TP503、TP604。（二）、双音多频（DTMF）1打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作，无需选择工

44、作方式；2电话A、电话分别接上电话单机；3将示波器一通道放在1VT连接铆孔上，即测量发送的DTMF信号的波形；另一通道放在TP308上，即测量DTMF接收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）；4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TP308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）；5电话B振铃响，摘下话机（此时因没有信息交换，只是信令的自动交换，所以电话间不能进行通话）；6拨电话A上的任意键，此时注意观察1VT连接铆孔的波形，即电话A发送的DTMF信号的波形（

45、此时TP308的波形应是正常拨号时为高电平其它情况时为低电平）；7长按电话A的“1”键不放，调整好示波器，观察1VT连接铆孔的波形，即两个不同频率的正弦波的叠加波形（具体参数可见 表3-1 MT8870译码表）；8长按电话B的某键（1、2、3等）不放，调整好示波器，观察2VT连接铆孔的波形。结合表3-1，观测对比1VT和2VT波形，思考电话号码双音多频信号频率组成和其在程控交换系统中的工作原理。五、实验注意事项1此项实验必须要由两人合作完成。2此时只有信令的自动交换而没有信息的交换，所以实际上是不能通话的。3. TP08、TP09、TP10、TP11所测波形，只是CPLD直接产生的或者经过积分

46、的波形，不受电话呼叫接续的控制。4认真画出实验过程各测量点波形。5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。实验八 数字程控交换系统控制系统与交换网络综合实验一、实验目的1熟悉薄膜输入开关的操作方法和液晶的显示内容；2了解本实验系统中有哪几种交换方式。3熟悉一次正常呼叫的传送信号流程；4了解信号在交换过程中的传输特性。二、电路的组成、工作过程及信号工作流程记发器和信令处理器（U101）用来输出扫描信号到薄膜开关输入电路中去，以接收用户的输入命令，同时将当前工作状态以汉字或字符方式输出到液晶屏电路中。记发器和信令处理器（U101）通过USB接口与PC机进行通信，用于控制下载学生的开

47、发程序。图8-1是记发器和信令处理器的方框图。CPLD可编程器件USB接口电路液晶显示电路（J101）记发器和信令处理器（U101）交换控制U103薄膜开关输入电路（J102）图8-1 记发器和信令处理器的方框图记发器和信令处理器（U101）同时也完成交换命令的转接任务，一方面将主、被叫号码等接续信息，在液晶屏上显示出来；另一方面将主被叫号码译成接续命令送往交换控制器U103。本实验系统有多种交换方式：人工话务交换、空分交换、数字时分交换和与电信网络通信的市话接口等。数字时分交换又有三种不同的实现手段：1.时分交换专用芯片实现-时分MT8980；2.数字可编程逻辑技术实现-时分CPLD；3.数

48、字信号处理技术实现-时分DSP。不同的交换方式和实现手段是通过液晶控制选择切换的。它们的方框图如图8-2所示。电话D或市话电话C电话B电话A用户电路用户电路用户电路用户电路人工交换空分交换MT8816时分交换MT8980时分交换DSP时分交换CPLD时分中继系统实验电话会议图8-2 实验系统交换方式方框图在实验箱加电后，液晶屏上显示“欢迎使用程控交换实验”。键盘输入电路采用6个按键的薄膜开关，具体介绍如下。RESET（复位） 将中央处理器进行复位操作。按键时,液晶背景灯及交换方式指示灯等闪动一下。START（开始） 进入实验中信息交换方式的选择界面。按下时，即进入了主菜单。UP（上移） 对菜单

49、中的项目进行选择。按下时，可移动液晶的指示小箭头。DOWN（下移） 作用同上UP键，但移动方向相反。RETURN（返回）返回上一级菜单。ENTER（确认） 对选中的项目进行确认，进入相应的选择。交换方式设置的具体操作如下:按一下薄膜开关上“开始”键，进入主菜单状态，显示：1.人工交换2.空分MT88163.时分MT89804.时分DSP5.时分CPLD6.时分中继7.系统实验*8.电话会议 图8-3 液晶主菜单项目显示内容按“上”键或“下”键，移动指示箭头，如箭头指向“2.空分MT8816”。 按“确认”键，进入对应的下一级菜单。液晶显示器显示的各级菜单如图8-4所示。注：1XX、YY分别代表

50、主叫用户1，2、被叫用户1，2的电话号码。2话路1、话路2代表电话A用户、电话B用户，其电话号码的时隙分配的默认值为04、08。3话路3、话路4代表电话C路用户、电话D用户，其电话号码的时隙分配的默认值为16、24。液晶显示器（LCD）是一种极低功耗显示器，其应用特别广泛。在实验平台中，LCD用来显示操作程序、工作菜单，引导实验按部就班地进行。关于液晶显示的详细工作原理见附录1。 欢迎使用通信综合实验平台 复 位空分MT8816主叫1：XX 2：XX被叫1：YY 2：YY00:00（通话时间）时隙分配话路1. 04 话路2. 08话路3. 16 话路4. 24开 始主菜单子菜单1.人工交换2.空分MT88163.时分MT89804.时分DSP图8-4 液晶显示器的菜单信号工作流程用户线用户线主叫用户被叫用户呼叫信号拨号音信号号码信号回铃音信号话音信号忙音信号挂机信号振铃信号应答信号挂机（先挂方）（用户线信号）摘机挂机摘机图8-5 一次正常呼叫传送信号的流程图输入输入收号振 铃通 话输入状态输入信息输入信息输入信息收第一位号中途挂机超时被叫摘机主叫挂机超时主叫先挂被叫先挂停拨号音挂机处理送忙音应答接续挂机处理送忙音主叫先挂处理被叫先挂处理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8-6 一次正常呼叫状态分析图三、实验内容1以电话