现代交换原理实验教程-2013版(2)

（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，示波器1台。

2．熟悉实验平台的组成、结构及其构成元器件的作用；

3. 用示波器观察TP301、TP302及TP302在摘挂机时的工作电平变化。 4. 用示波器观察并测量发送及接受DTMF信号的波形。

四、实验步骤

1. 在关电情况下，交换网络接口上插上“空分交换模块（MT8816）”。 打开实验箱电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；

2．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??”。 3．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。选择空分交换方式“空分MT8816”，“空分”指示灯亮。

4. 切换不同的工作状态，用示波器观察用示波器分别观测TP301、TP302、TP303在摘挂机时的工作电平变化，具体如下：

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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，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。

TP303：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。

5. 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。电话A默认电话号码为：48，．电话B默认电话号码为：49。

6．按一下薄膜开关的“复位”键，系统复位一次，按开始键、进入交换方式选择状态，选择“人工交换”方式，调整好示波器状态，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；

7．以主叫用户为电话A，电话B为被叫用户为例，分别接上电话单机。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。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，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，铃流信号驱动电话B振铃（振铃信号功率较大，不要求测量）。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。主叫方摘机，在平台上的“电话A”指示灯亮，拨号呼叫被叫电话B，拨电话号码“49”，被叫方振铃，被叫方听到振铃信号后，被叫方摘机，平台上的“电话B”指示灯亮，此时双方均摘机但话路无通路；

9．由“话务员”用铆孔连接线将1VT和2VR、1VR和2VT连接起来，这样主叫与被叫通信线路已经建立起来，实验证明人工话路交换是否建立成功；

10．当上述两路用户通信结束后，任意一方先挂机后，该路指示灯应不亮，另一方再挂机，两话路均挂机，此时“话务员”拆掉铆孔连接线；

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、思考题

1. 当两路电话通信时，此时可以接入第3路吗？（已接入时）

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2. 根据对实验的初步认识，对系统结构方框图做简要叙述。

3. 写出模拟人工话务台每一步的操作过程，简述人工交换的工作原理。

六、实验报告要求

1.简明扼要说明实验的基本原理，切忌整篇照抄实验指导书的相关内容。

2.记录实验要求记录的波形和测量得到的数据，标注清晰，并对功能进行简要说明。 3.回答思考题，若有部分内容延伸到实验指导书外的相关知识，要求课后查阅。

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实验二 用户话路PCM编译码及DTMF接受与检测实验

一、实验目的

1．掌握PCM编译码器在程控交换机中的作用。

2．掌握单片PCM编译码集成电路TP3057的电路组成和使用方法，观测TP3057各测量点的工作波形。

3. 观测电话机发送的DTMF信号波形，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，熟悉该电路的组成结构及工作过程。

二、实验原理

电话用户电路的模拟信号与数字信号的变换是通过PCM编译码器码器完成的。PCM（脉冲编码调制）就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码。本实验中采用TP3057集成电路完成PCM编码和译码功能。关于TP3057更详细的技术资料可到网上查询。在PCM脉冲编码调制中，话音信号先经防混叠低通滤波器，然后进行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用类似“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码后转换成二进制码。对于电话。CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有2=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。此芯片的压缩特性是A律十三折线非均匀量化编码，常应用于PCM 30/32路系统中。一般以2.048Mbit/s的速率来传送信息（可容纳32路PCM编码）。它的发送时序与接收时序直接受U01产生的脉冲信号FSX和FSR 控制。单路PCM编码数据是在某一个确定的时序中被发送出去，而在其它时序编码器是没有输出的。同样在一个PCM 帧里，单路PCM译码能在某一个确定的时序里，接收8位PCM 码。

电话A用户端的PCM编译码的组成方框图如图2-1所示。电话语音信号，经过二/四线转换后分为发送和接收部分。电话发送部分的去话语音信号由1VT，经过PCM编码器转换成数字信号经TP304送往数字交换网络；电话来话的数字信号经TP305（即来自数字交换网络）及PCM译码器转换成模拟语音信号并经1VR送往电话用户接口电路的接收部分。

本实验模块中，电话A、电话B、电话C、电话D等四路用户的PCM编码速率都设置为2.048Mbit/s。各路的发送时序FSX与接收时序FSR相同，默认时隙号分别为4、8、16、24，对应的测试点分别为为TP02、TP03、TP04、TP05，参考0时隙测试点为TP06。实验时，设置“时分MT8980”方式，此时，可编程数字逻辑器件U01将TP3057芯片的上述工作时序和时隙送往各路电话用户电路。

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工作时钟U01 1VT TP3057 滤波 抽样 量化 A/D 低 通 滤 波 D/A 译 码 再 生 编码 TP304 电话A 用户电话接口电路1VR TP305 数字时分交换网络 另外， TP3057芯片内部模拟信号的输入端有一个语音带通滤波器，其通带为200HZ～4000HZ，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内。当输入模拟语音信号被采样的幅值为正向最大、0电平、负向最大时TP3057对应的编码值如下图2-2所示。

DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图2-3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（D1～D4）。 信号输入 输入电路 低频组带通滤波器 高频组带通滤波器 在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。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

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图2-1 PCM通信系统组成方框图

图2-2 PCM编码输出表

过零 检测器 码 变 锁存与缓冲 D1 D2 D3 D4 过零 检测器 换 图2-3 典型DTMF接收器原理框图

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