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1、现代交换原理课程实验报告（三）实验名称交换综合实验一实验目的1、 掌握人工交换、时分交换和空分交换的基本原理与实现方法。2、 通过对MT8816芯片的实验，熟悉空分交换网络的工作过程。掌握可编程开关阵列的使用方法及控制方法。3、 了解MT8980芯片，熟悉时分交换网络的工作过程。4、 通过自己动手连接实验线，增强对电话通信自动交换的感性认识，体会程控交换技术的优越性。二实验内容1. 正确使用程控交换原理实验箱，并能安全进入人工交换实验、空分交换及时分交换实验。2. 依据下面3和4内容要求设计实验步骤，并给出设计步骤。3. 根据人工交换原理，进入人工交换实验模式，通过连线使用户模块3和用户模块4
2、能正常通话；退出人工交换实验模式，进入人工交换综合实验模式，按表4-2接线，被叫摘机，使用户模块3和用户模块4双方通话。4. 根据空分交换原理，进入空分交换实验模式，测量MT8816的RESET、DI、ST各管脚的电平，并加以解释分析，利用空分交换网络实现各用户之间的通话。退出空分交换实验模式，进入空分交换综合实验模式，使用户模块3和用户模块4双方通话，用示波器测量、记录工作的全过程（摘机、发送DYMF、待机、通话、挂机）的波形。5. 根据时分交换原理，进入时分交换实验模式利用时分交换网络实现各用户之间的通话，记录工作的全过程。三实验基本原理1、人工交换实验原理其实，我们在系统介绍中已经对实验
3、系统中的交换网络有了一些了解，实际程控交换机中的用户级入网结构方式框图如图3-1所示，由此可见，它是由两大部分组成，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、入中断电路、收号器、音信号发生器以及话务台或信号设备等；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。图3-1 电信局程控交换机用户级入网结构方式方框图 图3-2 人工交换实验框图我们本实验系统中，人工交换方框图见图3-2所示（以用户三和用户四为例）。本次实验是人工交换的综合实验，其整个原理框图如图3-3所示，本次实验要用到电路包括控制模块、用户模块、DTMF模块和信号音模块、键盘模块、空分模
4、块、人工交换模块液晶显示模块。任一用户提机，话机中有拨号音，拨另一用户的号码，拨号完成后，主叫送回铃音，被叫送振铃。此时我们用实验导线连接所要通话的两部电话间的通路，被叫摘机，实现通话。在工作过程中，信号音是由空分交换网络送到各用户的，在接线后，双方提机后，空分模块不工作。表3-1 各用户电话号码用户号码用户161用户262用户363用户464模拟中继先拨2到8中除6外的一位号码，再拨号码1、2、3、4局方中继先拨9，再拨号码表3-2 交换时候接线方式用户1打用户2AX1接RX2 ，RX1接AX2用户1打用户3AX1接RX3 ，RX1接AX3用户1打用户4AX1接RX4 ，RX1接AX4用户2
5、打用户3AX2接RX3 ，RX2接AX3用户2打用户4AX2接RX4 ，RX2接AX4用户3打用户4AX3接RX4 ，RX3接AX4其中，用户2打用户1和用户1打2接线相同，用户3打用户1和用户1打打用户3接线相同，用户3打用户2和用户2打用户3接线相同。用户4打用户1、2、3分别和各用户打用户4接线相同。图3-3 人工交换原理框图2、 空分交换实验原理早先的程控空分交换机的交换网络，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。由于目前已不采用，所以不在这里介绍。当前
6、的空分交换机采用的是电子接线器。这是从MOS型超大规模集成电路问世以后，使实现空分接线器的电子化成为可能。电子接线器就是MOS型的空分接线器目前，生产早子接线器的厂家很多，型号也各有不同，如Mitel公司的MT8804，MT8812，MT8816等，MOTOROLA公司的142100，145100等，SGS公司的M089，M099，M093等。这些电子接线器在我国生产和引进的空分用户交换机中均能见到。图3-4是本次实验交换网络的方框图，从图中可看出自动交换网络的核心芯片是MT8816，它主要是起电子开关作用，用来切换各种信号的接通与断开。下面将重点分析MT8816芯片的工作过程。 图3-5图3
7、-6分别为其封装图和交换网络电路原理图。该芯片是816模拟开关阵列，它内含7-128线地址译码器，控制锁存器和816交叉点开关阵列。 图3-4 交换网络原理方框图下面将对该管脚功能作一简要说明。Y0Y7列输入输出，开关阵列8路列输入或输出。X0X15行输入输出，开关阵列16路行输入或输出。AY0AY2列地址码输入，对末关阵列进行列寻址。AX0AX3 行地址码输入，对开关阵列进行行寻址。ST 选通脉冲输入，高电平有效，使地址码与数据得以控制相应开关的通、断。在ST上升沿前，地址必须进入稳定态，在ST下降沿处，数据也应该是稳定的。DI 数据输入，若DI为高电平，不管CS处于什么电平，匀将全部开关置
8、于截止状态。RESET 复位信号输入，若为高电平，不管CS处于什么电平，均将全部开关置于截止状态。CS 片选信号输入，高电平有效。VDD 正电源，电压范围为4.513.2V。VEE 负电源，通常接地。VSS 数字地。下面我们将对MT8816型电子接线器作一介绍，使大家了解电子接线器的结构原理其它型号的电子接线器也大同小异。MT8816是CMOS大规模集成电路芯片。这是一片816模拟交换矩阵，如 图3-5 MT8816管脚排列图图3-6交换网络电路原理图空分交换综合实验对各单元电路的工作过程均做了说明，原理框图如图3-7所示。在综合实验中，不需接实验导线，用户所需的信号音由信号音模块送到空分交换
9、网络再到各用户模块，振铃信号用信号音模块产生接CPLD由CPU控制送到个用户模块。各用户话机的号码和实验四相同，这里不再讲述。图3-7 空分综合实验原理框3、 时分交换原理电信系统中的程控交换机的时分交换网络是利用控制存储器存取的原理进行PCM各话路时隙间数字信息的交换，因此又将其称为数字交换网络或时隙交换器（TSI，time slot interchanger）。时分连接网络主要由话音存储器与控制存储器两部分组成。它首先将输入的PCM复用码流以时隙(8bit)为单位按顺序写入话音存储器，然后根据呼叫的要求，将来自微处理器的接续命令存入控制存储器，这样，控制存储器按要求的顺序从话音存储器中读出
10、有关时隙信息，并构成输出复用码流。这种方式一般称为“顺序写入、控制输出”或者“顺序写入、随机读出”，简称为“输出控制”方式。当然，若改为“控制写入、顺序读出”或“输入控制”方式，也可以实现同样的时隙交换功能。由于输入、输出复用码流与各实际用户有固定的时隙关系，因而通过上述的时隙信息转移的过程，可以完成呼叫用户间话音信息的交换。目前除小容量程控数字交换机可能采用一般的RAM构成数字交换网络外，中大容量的程控数字交换机一般都已利用专用数字交换集成电路或模块，以扩大容量、提高效率、增强可靠性与降低成本。例如，Mitel公司的MT8980D与SGSTHOMSON公司的M3488数字交换集成电路，可以实
11、现8条输入PCM基群码流与8条输出PCM基群码流（各256个时隙）间任两路信息的无阻塞交换。在本实验系统中用户话机的信号音（拨号音、回铃音、忙音、空号音、拥塞音）是通过空分交换网络送达的，与前面实验的相同，在此不再介绍。PCM编译码器才用的是TP3057。它是CMOS工艺制造的专用大规模集成电路，片内带有输出输入话路滤波器. TP3057由发送和接收两部分组成。 发送部分：包括可调增益放大器、抗混淆滤波器、低通滤波器、高通滤波器、压缩A/D转换器。接收部分：包括扩张D/A转换器和低通滤波器。 图3-8为本实验系统中PCM编译码原理方框图图3-8 PCM编译码原理方框图 其中U1和和晶振构成分频
12、器为四个PCM编译码器提供2.048MHZ的时钟信号和8KHZ的时隙同步信号。在实际通信系统中，译码器的时钟信号(即位同步信号)及时隙同步信号(即帧同步信号)应从接收到的数据流中提取。此处将同步器产生的时钟信号及时隙同步信号直接送给译码器。 由于时钟频率为2.048MHZ，抽样信号频率为8KHZ，故PCM的输出DX（SFAX2）的码速率是2.048MB，一帧中有32个时隙，其中1个时隙为PCM编码数据，另外31个时隙都是空时隙。PCM信号码速率也是2.048MB，一帧中的32个时隙中有29个是空时隙，第0时隙为帧同步码(1110010)时隙，第2时隙为信号的时隙。实验系统中的时分交换网络采用的
13、是Mitel公司的MT8980D， 图3-9是MT8980的封装形式，本实验所采用的是44脚的PLCC封装。 图3-9 MT8980D管脚排列图实验的各部分单元电路已经详细的介绍。在工作过程中，各种信号音是通过空分交换网络送达各用户模块中的，振铃是由信号音产生模块产生经CPLD由CPU控制送到用户的，在双方都提机进行通话的过程中，空分模块停止工作，送话时，话路中的模拟信号经PCM编译码器转化为数字信号送到时分交换网络，接收时，从时分交换网络中的数字信号经PCM转化为模拟信号再到达话机。各用户的号码定义和前面实验的一样。接线如表3-3所示表3-3 实验接线图AX1接COD_AX1RX1接COD_
14、RX1AX2接COD_AX2RX2接COD_RX2AX3接COD_AX3RX3接COD_RX3AX4接COD_AX4RX4接COD_RX4四实验步骤及测试观察结果（描述人工、空分、时分交换实验的实现过程，给出MT8816相关测量点波形，并分析）。( 一 ) 实验步骤使实验箱上电且正常工作；1、进入人工交换实验 使用户模块三和用户模块四，在这两个用户模块接上用户单机，用导线将AX3和RX4相连，AX4和RX3相连，这样即完成了这两路用户的手工交接，即用户三和用户四处于接通状态。2、进入空分交换实验 在用户模块三和用户模块四接上用户单机；此时通过空分交换给用户三送人拨号音，用户四送回铃音。此时系统
15、空分交换实现了用户三和用户四的通话，测量MT8816的RESET、DI、ST各管脚的电平。3、进入时分交换实验 利用时分交换网络实现各用户之间的通话，记录工作的全过程。4、进入空分交换综合实验 在四个用户模块接上电话单机，摘起任意用户的电话，按表中的号码拨打电话，主叫有回铃音，被叫振铃，如果拨的号码不是表中的号码，则送空号音。 被叫摘机，双方通话，任意用户挂机，另一话机听到忙音。记录工作的全过程（摘机、发送DYMF、待机、通话、挂机）的波形。用户一用户二用户三用户四61626364( 二 ) 测试结果RESET信号：复位信号输入，若为高电平，不管CS处于什么电平，均将全部开关置于截止状态。DI信号：当摘机后，数据输入， DI为高电平，不管CS处于什么电平，匀将全部开关置于截止状态。ST信号：选通脉冲输入，高电平
