1、天津城建大學1實驗 2 電話用戶接口模塊實驗、實驗目的1 全面了解用戶線接口電路功能(BORS)的作用及其實現方法；2. 通過對用戶模塊電路 PBL 387 10 電路的學習與實驗，進一步加深對 解。二、電路工作原理(一)基礎原理介紹用戶電路也可稱為用戶線接口電路(Subscriber Line In terface Circuit SLIC)。任何交換機都具有用戶線接口電路。根據用戶電話機的不同類型，用戶線接口電路(SLIC)分為模擬用戶接口電路和數字用戶接口電路兩種。模擬用戶線接口電路在實現上的最大壓力是應能承受饋電、鈴流和外界干擾等高壓大電流的沖擊，過去都是采用晶體管、變壓器(或混合線圈

2、)、繼電器等分立元件構成。在實際中，基于實現和應用上的考慮，通常將BORSHC 功能中過壓保護由外接元器件完成，編解碼器部分另單成一體，集成為編解碼器(CODE)其余功能由集成模擬 SLIC 完成。在程控交換機中，向用戶饋電，向用戶振鈴等功能都是在繩路中實現的，饋電電壓一般是-60V，用戶的饋電電流一般是20mA- 30mA 鈴流是 25Hz,90V 左右，而在程控交換機中，由于交換網絡處理的是數字信息，無法向用戶饋電、振鈴等，所以向用戶饋電、振鈴 等任務就由用戶線接口電路來承擔完成，再加上其它一些要求，程控交換機中的用戶線接 口電路一般要具有饋電(B),振鈴(R)、監視(S)、編譯碼(C)、

3、混合(H)、測試(T)、 過壓保護(O)等七項基本功能。圖2-1 為模擬用戶線接口功能框圖。模擬用戶線接口電路的功能可以歸納為BORSCH 七種功能，具體含義是：(1)饋電(B-Battery feeling)向用戶話機送直流電流。通常要求饋電電壓為-48伏或-24 伏，環路電流不小于 18m A.(2) 過壓保護(O Overvoltage protection )防止過壓過流沖擊和損壞電路、設備。(3)振鈴控制(R Ringing Control)向用戶話機饋送鈴流，通常為25Hz/90Vrms正弦波。(4)監視(S-Supervision )監視用戶線的狀態，檢測話機摘機、掛機與撥號脈沖

4、等 信號以送往控制網絡和交換網絡。(5)編解碼與濾波(C-CODEC/Filter )在數字交換中，它完成模擬話音與數字碼間的 轉換。通常采用 PCM 編碼器(Coder)與解碼器(Decoder)來完成，統稱為 CODEC 相應 的防混疊與平滑低通濾波器占有話路(300Hz-3400Hz)帶寬，編碼速率為64kb/s。本功BORS功能的理天津城建大學2能將在實驗 6 中詳細介紹。(6) 混合(H-Hyhird )完成二線與四線的轉換功能，即實現用戶二線雙向信號與發天津城建大學3送，接收支路四線單向信號之間的連接。過去這種功能由混合線圈實現，現在改為集成 電路，因此稱為“混合電路”。本功能將在

5、實驗 8 中詳細介紹。(7) 測試(TTest )對用戶電路進行測試。測試振鈴控用戶線總線制信號 狀態信號圖 2-1模擬用戶線接口功能框圖)用戶電路組成原理在本實驗系統中，用戶線接口電路選用的是PBL 387 10 集成電路。PBL 387 10 是 2/4線厚膜混合用戶線接口電路。它包含向用戶話機恒流饋電、向被叫用戶話機饋送鈴流、用 戶摘機后自行截除鈴流，摘掛機的檢測及音頻或脈沖信號的識別，用戶線是否有話機的識 別，語音信號的 2/4 線混合轉換，外接振鈴繼電器驅動輸出。PBL 387 10 用戶電路的雙向傳輸衰耗均為-1dB,供電電源為+ 5 V 和-5 V, PBL 387 10 還將輸

6、入的鈴流信號放大以 達到電話振鈴工作的要求，即達到+75V 的有效值。其各項性能指標符合郵電部制定的有關標準。1.該電路的基本特性(1)向用戶饋送鈴流(2)向用戶恒流饋電(3)過壓過流保護(4)被叫用戶摘機自截鈴(5)摘掛機檢測和 LED 顯示(6)音頻或脈沖撥號檢測(7)振鈴繼電器驅動輸出(8)語音信號的 2/4 線轉換饋電電源PBL 38710丫鈴流發生器過振低通編壓測鈴饋混碼保試繼電合平衡器護開電電電網絡解電關器路路碼路4-低通器_4-發送碼流接收碼流模擬用戶線+(編碼信號)天津城建大學4(9)能識別是否有話機(10)無需耦合變壓器2.用戶線接口電路主要功能圖 2-2 PBL 387 1

7、0 內部電路方框圖圖 2-2 是 PBL 387 10 內部電路方框圖。圖 2-3 是用戶線接口電路電原理圖。圖2-3電話接控制信號 1控制信號 2狀態指示語音發送支路語音接收支路振鈴控制天津城建大學5中，1VT 為電話接口電路發話端的銅鉚孔接口，1VR 為電話接口收話端的銅鉚孔接口。在電話收話端，從 1VR 過來的語音信號、撥號音(Dial Signal )、忙音(Busy Signal )和回鈴音(Echo Signal )等信號在電子開關 U306 ( CD4066 的控制下分時接通。電子開關 控制信號分別為 SELA0 SELA1 SELA2 和 SELA3 高電平時對應的信號接通，低

8、電平時對 應的信號斷開。天津城建大學6圖 2-3用尸線接口電路電原理圖1.向用戶話機供電，PBL 387 10 可對用戶話機提供恒流饋電，饋電電流由VBAT以及 VDD 供給。當環路電阻為 2KQ 時，饋電電流為 18 mA。具體如下：A 供電電源 VBAT 采用-48V ;B在靜態情況下（不振鈴、不呼叫），-48V 電源通過繼電器靜合接點至話機；C在振鈴時，-48V 電源通過振鈴支路經繼電器動合接點至話機；D用戶掛機時，話機叉簧下壓，饋電回路斷開，回路無電流流過；E用戶摘機后，話機叉簧上升，接通饋電回路（在振鈴時接通振鈴支路）。2.PBL 387 10 內部具有過壓保護的功能，可以抵抗保護T

9、IP- RING 端口間的瞬時高壓，如結合外部的熱敏與壓敏電阻保護電路，則可抵抗保護250V 左右高壓。3.振鈴電路可由外部的振鈴繼電器和用戶電路內部的繼電器驅動電路以及鈴流電源向用戶饋送鈴流：當繼電器控制端（RC 端）輸入高電平，繼電器驅動輸出端（RD 端）輸出高電平，繼電器接通，此時鈴流源通過與振鈴繼電器連接的15 端（RV 端）經 TIP-RING 端口向被叫用戶饋送鈴流。當控制端（RC 端）輸入低電平或被叫用戶摘機都可截除鈴流。用戶電路內部提供一振鈴繼電器感應電壓抑制箝位二極管。TP3 0 1J3 01TP3 02.liJ2 20 0P/1 60V01C3 0 2-2 4V1N4 14

10、80.4 7u/16 0 VD3 0 2-48 V271 VTR3 2 6R3 27-5V4 7K4 7K14時分接收輸出C3 1 50.0 1 u卄R308VCCGND41U3 01PBL3 S:D專G GB AHPTHPRRDVTXRDRRSNTIPXRDCRINGXVRVBAT2C1VBATC2VBATDETVBATE1VBATEGE SV RHBC CN NU3 04TP3 05 720 KR3054 3 0KR3 0 720 K7 4L.S0GNDVCC2 20KTP3 07CAED3 01LEDTP3 0 416KTL0 82交換信號接收輸入3 1 90 0U306E3 030u/

11、1 6VTP3 05RPCM1: ABDCVGDXDRGSXFSRVFX-FSXVFX+BCLKXBCLKRMC LK RVFR0MC LK XTSXTPCM140 6 6實驗-接5VR3402KR3 0 -21262 20 0P/1 60V|C3 0 51 N4 14 8D3 0 31 N4 14 8141 61 92 0珂8C3 1 10.1 u24C30.11VCCC3 0 41 uU3 0 5BG3 0 1901 27 Rin g sig62KR3 1 8AR324620E301U3 02 A0u/1 6 VI L0 82+ 1 2 VU3 0 2BR3 2 5C3301UI L0 8

12、2R3 0 920 KK3 0 1W 3 013PIN1 VT1 VTC3 0 9R3 1 1U3 03A1 VRE3 0 21 VRR3 2 01 00U3 03 BR3 1 5;TL0 8 2BTL0 8 2BR3 141 VR1 151 2FS11 0BCLKX89C 2 04 8TPCM1R3 2 2100R3 29TP3 0 31 A2A3A4ASFLA01 CR2CR3CR4CR2B91VT3BR3 411 0 2VT4B1 4VCCVSSC3 120.1 uC3 4 06 20Sig n alA天津城建大學74監視用戶線的狀態變化即檢測摘掛機信號，具體如下：A用戶掛機時，用戶狀態

13、檢測輸出端輸出高電平，以向CPU 中央集中控制系統表示用戶“閑”；B用戶摘機時，用戶狀態檢測輸出端輸出低電平，以向CPU 中央集中控制系統表示用戶“忙”；C用戶若撥電話號碼為脈沖撥號方式時，該用戶狀態輸出端應能送出撥號數字脈沖。回路斷開時，送出低電平，回路接通時送出高電平（注：本實驗系統不選用脈沖 撥號方式，只采用 DTMF 雙音多頻撥號方式）；5. 在 TIP- RING 端口間傳輸的語音信號為對地平衡的雙向語音信號，在四線VR端與 VX 端傳輸的信號為收發分開的不平衡語音信號。PBL 387 10 可以進行 TIP- RING端口與四線 VR 端和 VX 端間語音信號的雙向傳輸和 2 /

14、4 線混合轉換。6.PBL 387 10 可以提供用戶線短路保護：TIP 線與 RING 線間，TIP 線與地間，RING 線與地間的長時間的短路對器件都不會損壞。7.PBL 387 10 提供的雙向語音信號的傳輸衰耗均為40dB。該傳輸衰耗可以通過PBL 387 10 用戶電路的內部調整，也可通過外部電路調整& PBL 387 10 的四線端口可供語音信號編譯碼器或交換矩陣使用。三、實驗內容1. 查找芯片 PBL 387 10 的詳細資料，了解其主要性能和特點。2. 熟悉用 PBL 387 10 組成的用戶線接口電路。四、實驗步驟1.打開實驗箱右側的總電源開關，電源輸入電路加電，電源

15、指示燈（左上角的LED 發光二極管）亮；2. 電話 A 的 J301 接上電話單機；3. 用示波器分別觀測 TP301、TP302、TP306 在摘掛機時的工作電平變化，具體如下：TP301、TP302 :電話 A 用戶的二線模擬線上測試點。TP301 接入 PBL38710 芯片的 TIPX端；TP302 接入 PBL38710 芯片 RINGX 端;注意此部分測試與其它地方不一樣，示波器的地線夾子接其中一個測試點，探頭接另外一個測試點。此時，雙蹤示波器的另一個測試探頭地線夾子不可接其它地線測試點（GND,因為示波器兩探頭的地線是連通在一起的；TP306:電話用戶模塊用戶摘掛機工作狀態測量點

16、。用戶電話摘機時，輸出低電平； 用戶掛機時，輸出高電平。天津城建大學8五、實驗報告要求1.畫出本次實驗的電路方框圖，敘述其工作過程。2.根據實驗概括敘述用戶接口電路的主要功能。實驗 3 電話用戶信令的產生與觀測實驗一、 實驗目的1 了解常用的幾種信令信號音和鈴流發生器的電路組成和工作過程；2 熟悉這些信號音和鈴流信號的技術要求及測量方法。二、 電路工作過程在用戶話機與交換機之間的用戶線上，要沿兩個方向傳遞語言信息。但是，為了實現 一次通話，還必須沿兩個方向傳送所需的控制信號。比如，當用戶想要通話時，必須首先 向程控機提供一個信號，能讓交換機識別并使之準備好有關設備，此外，還要把指明呼叫 的目的

17、地的信號發往交換機。當用戶想要結束通話時，也必須向電信局交換機提供一個信 號，以釋放通話期間所使用的設備。除了用戶要向交換機傳送信號之外，還需要傳送相反 方向的信號，如交換機要向用戶傳送關于交換機設備狀況，以及被叫用戶狀態的信號。由此可見，一個完整電話通信系統，除了交換系統和傳輸系統外，還應有信令系統。用戶向電信局交換機發送的信號有用戶狀態信號(一般為直流信號)和號碼信號(地址信 號)。交換機向用戶發送的信號有各種可聞信號與振鈴信號(鈴流)兩種。A.各種可聞信號：一般采用頻率為500Hz 的方波信號，例如：撥號音：(Dial tone )連續發送的 500Hz 信號。回鈴音：(Echo ton

18、e ) 1 秒送，4 秒斷的 5 秒斷續的 500Hz 信號。忙音： (busy tone ) 0.35 秒送，0.35 秒斷的 0.7 秒斷續的 500Hz 信號。B.振鈴信號(鈴流)：一般采用頻率為 25Hz,幅度為 75V 15V 的交流電壓，以 1 秒 送，4秒斷的 5 秒斷續方式發送。在本實驗系統中，CPLD 可編程器件 EPM240 用作程控交換系統的交換/控制模塊與各種 信號產生模塊，簡稱信令信號產生單元。其內部邏輯組成框圖如圖3-1 所示。EPM240 在系統編程時，無需專門的編程器，器件安裝在系統中后，用戶可以在不改變 電路結構或電路板硬件設置的情況下，不必拔出芯片即可為重構

19、邏輯而對芯片進行編程或重新編程。這將使設計修改更加方便，邏輯功能更加靈活，編程更加快捷。通過對 CPLD 器件 EMP 240 進行編程，產生程控交換所需各種用戶信令信號的輸出， 加電即運行。CPLD 可編程器件輸出的信令及控制信號(請參見圖 2-3 用戶線接口電路電原理圖)1 用戶信令選擇控制信號 ,如 SELA3, SELB0-3, SELC0-3,SELDo-3。2 撥號音信號(Dial signal)天津城建大學93.回鈴音信號(Echo signal )4.忙音信號(Busy signal )5.鈴流信號(Ring signal )天津城建大學106.振鈴通斷控制信號 CA,CB,C

20、C,CD7.其它工作時鐘及片選信號圖 3-1 CPLD 可編程器件內部框圖關于信令信號的波形可見圖3-2 波形示意圖：回鈴音：由 U01 EPM 240 可編程器件產生，為 1 秒通、4 秒斷的重復周期為 5 秒的信 號，幅度在 5V 左右。測量為 TP0 8。測量時注意示波器的掃描周期的調節。忙音：由 U01 EPM240 可編程器件產生，為 0.35 秒通，0.35 秒斷的重復周期為 0.7S 的 500Hz的信號，幅度在 5V 左右。測量點為 TP07,測量時注意示波器的掃描周期的調節。撥號音：由 U01 EPM240 可編程器件產生，頻率為 500Hz,幅度在 5V 左右。測量點為 T

21、P09,測量時注意示波器的掃描周期的調節。鈴流音：由 U01 芯片 EPM 240 可編程器件產生的 25Hz 方波經 RC 積分電路后形成，它 的測量點為 TP10,測量時注意示波器的掃描周期的調節。鈴流信號送入 PBL 387 10 后， 需要通過功率提升，向用戶話機送出鈴流，完成振鈴。各電話用戶的振鈴通斷控制信號分 別為 CA CB CC CD,在 TP307可以測出 CA 其他幾個點和 CA樣，省略了測量點。天津城建大學11TP08回鈴音0* *ba:_ :_ i_ :dirib9+!14tAilPl(i!I(iq.r *1s2s3s4s5s6s -P8s+9s 10sr11s *TP

22、09TP07J忙音0ia*+i+*i-4 -airt_ I_ tab.-:- :-S-0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s0.35s圖 3-2各測量點波形圖示意圖、實驗內容1 用示波器測量各測量點撥號音、忙音、回鈴音及鈴流控制信號的波形。四、實驗步驟1 插上電話 B 接口模塊，打開實驗箱右側電源開關，電源指示燈亮，系統工作，薄膜開關選擇“人工交換”，具體設置說明請參見實驗 5;2.調整好示波器狀態，先分別測量 TP07、TP08、TP09 及TP10 各測量點的波形，了解 各點波形的特征；3. 下面我們將把上列 CPLD 產生的各信令信號波形與電話呼

23、叫時具體信號音進行對比實驗，讓學生對這些信號特征有個感性的認識；i=r w號曰天津城建大學12電話 A 電話 B 分別接上電話單機。4摘下電話 A,聽電話聽筒中傳出的聲音，即撥號音，對照測量TP303 點波形（此時情況同 TP09）,記錄并畫出波形的示意圖；5.電話 A 撥號 49,撥號音停，然后聽電話聽筒中傳出的聲音，即回鈴音，對照測量 TP303點波形（此時情況同 TP08），記錄并畫出波形的示意圖；6 此時，電話 B 振鈴響，此信號是由 TP10 的信號送到電話接口電路后經功率提升，在 中央控制單元的控制下，鈴流信號驅動電話B 振鈴（振鈴信號功率較大，不要求測量）。7.當電話 A 摘機后

24、超過 20 秒無撥號、撥空號或電話 B 忙（已摘機）等，此時聽電話 A 聽筒中傳出的聲音，即忙音，對照測量TP303 點波形（此時情況同 TP07）,記錄并畫出波形的示意圖；&更換電話 B 進行實驗，實驗步驟與上同，對應的測試點為TP403注意：TP303 測試點上信號會因電話呼叫接續情況不同而不同。電話B、C、D 對應的測試點分別為： TP403 TP503 TP606。五、實驗注意事項1 此項實驗必須要由兩人合作完成。2此時只有信令的自動交換而沒有信息的交換，所以實際上是不能通話的。3. TP07、TP08 TP09 TP10 所測波形，只是 CPLD 直接產生的或者經過積分的波形

25、，不 受電話呼叫接續的控制。六、實驗報告要求1. 認真畫出實驗過程各測量點波形。2對各測量點特性進行分析，熟悉他們之間的區別和各自的作用。天津城建大學13實驗 4 雙音多頻（DTMF 接收與檢測實驗、實驗目的1 觀測電話機發送的 DTMFft號波形；2 了解電話號碼雙音多頻信號在程控交換系統中的接收和檢測方法;3. 熟悉該電路的組成結構及工作過程。二、實驗電路工作過程DTMF 接收器包括 DTMF 分組濾波器和 DTMF 譯碼器，其基本原理如圖 4-1 所示。DTMF 接收器先經高、低群帶通濾器進行fL/ fH區分，然后過零檢測、比較，得到相應于DTMF的兩路 fL、fH信號輸出。該兩路信號經

26、譯碼、鎖存、緩沖，恢復成對應于16 種 DTMF 信號音對的 4 比特二進制碼（D1D4）。圖 4-1 典型 DTMF 接收器原理框圖圖 4-2MT8870 芯片管腳排列DTMF 接收器采用的是 MT8870 芯片。圖 4-2 為管腳排列圖。（1）提供 DTMF（信號分離濾波和譯碼功能，輸出相應 16 種 DTMF 頻率組合的 4 位【N +TEVREFTcoscToscovss1118 217316415514613712811910VDDCUGTECOOPDO4DOSDO?EF在本實驗系統電路中,1.電路的基本特性D4D1D2D3天津城建大學14并行二進制碼。（2）可外接 3.5795MH

27、z 晶體，與內含振蕩器產生基準頻率信號。（3 ）具有抑制撥號音和模擬信號輸入增益可調的能力。（4 ）二進制碼為三態輸出。（4） 提供基準電壓（VDD2）輸出。（5）電源+5V（6）功耗15mw（7）工藝CMOS（8）封裝18 引線雙列直插2 管腳簡要說明IN+ , IN-運放同、反相輸入端，模擬信號或DTMF 言號從此端輸入。FB運放輸出端，外接反饋電阻可調節輸入放大器的增益。VREF基準電壓輸出。IC內部連接端，應接地。OSC, OSC振蕩器輸入、輸出端，兩端外接 3.5795MHz 晶體。EN數據輸出允許端，若為高電平輸入，即允許D01D04 輸出，若為低電平輸入，則禁止 D01D04 輸

28、出。D01D04數據輸出，它是相應于 16 種 DTMF 言號（高，低單音組合）的 4 位二進制并行碼，為三態緩沖輸出。CIGT控制輸入，若此輸入電壓高于門限值VTSt，則電路將接收 DTMF 單音對，并鎖存相應碼字于輸出，若輸入電壓低于VTSt，則電路不接收新的單音對。EC初始控制輸出，若電路檢測出一可識別的單音對，則此端即變為高電平，若無輸入信號或連續失真，則EC 返回低電平。CID延遲控制輸出，當一有效單音對被接收，CI 超過 VTSt，輸出鎖存器被更新，則 CID 為高電平，若 CI 低于 VTSt，則 CID 返至低電平。VDD接正電源，通常接+5V。VSS接負電源，通常接地。3.電

29、路的基本工作原理它完成典型 DTM F 接收器的主要功能：輸入信號的高，低頻組帶通濾波、限幅、頻率 檢測與確認、譯碼、鎖存與緩沖輸出及振蕩，監測等，具體說來，就是DTMF 信號從芯片的輸入端輸入，經過輸入運放和撥號音抑制濾波器進行濾波后，分兩路分別進入高、低頻 組濾波器以分離檢測出高、低頻組信號。如果高、低頻組信號同時被檢測出來，便在EC0 輸出高電平作為有效檢測 DTMF 信號的標志；如果 DTMF 信號消失，則 EC0 即返至低電平，與此同時，EC0 通過外接 R 向 C 充電， 得到天津城建大學15CI、GT天津城建大學16若經 tGTP 延時后，CI、GT 電壓高于門限值 VTst 時

30、，產生內部標志，這樣，該電路在 出現 EC0標志時，將證實后的兩單音送往譯碼器，變成4 比特碼字并送到輸出鎖存器，而CI 標志出現時，則該碼字送到三態輸出端D01D04,另外，CI 信號經形成和延時，從 CID端輸出，提供一選通脈沖，表明該碼字已被接收和輸出已被更新，如若積分電壓降到門限 VTst 以下，使 CID 也回到低電平。MT8870 的譯碼表見 3-1 所示，圖 3-3 為雙音多頻實驗系統的電原理框圖。其中，數據輸出允許端 EN 測量點為 TP308,為電話 A、B 共用。表 3-1MT8870 譯碼表fL(Hz)fH(HZ)NO.ENDb4C03C02DD169712091HLLL

31、H69713362HLLHL69714773HLLHH77012094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779HHLLH94113360HHLHL9411209*HHLHH9411477#HHHLL6971633AHHHLH7701633BHHHHL8521633CHHHHH9411633DHLLLLLZZZZ需要指出，本實驗系統采用一片MT8870 芯片對兩路用戶電路進行號碼檢測接入（資源共享方式），為了不影響電路的正常工作，則由模擬開關來接通或斷開DTMF 言號，模擬開關的第二個作用是它對非撥號狀態下

32、的話音信號進行隔離，阻止話音信號進入MT8870芯片，防止誤動作的發生。在實際應用中，一片MT8870 可以最多接入檢測 16 路用戶電路的 DTMF 信號，此時，采取排隊等待方式進行工作。當然，在具體設計這方面的電路時， 可要全面考慮電路的設計，使之能正常工作而不出現漏檢測現象。天津城建大學17開關 2來自 CPU 控制輸入-圖 3-3雙音多頻實驗系統的電原理框三、 實驗內容1 用示波器觀察并測量發送 DTMF 言號的波形。2.用示波器觀察 DTMF 接收器譯碼數據輸出允許端EN 的測量點，撥號時注意其相應允許端的電平變化。四、 實驗步驟1. 插上電話 B 接口模塊，打開實驗箱右側電源開關，

33、電源指示燈亮，系統開始工作， 選擇人工交換”工作方式；2電話 A、電話 E 分別接上電話單機；3將示波器一通道放在 1VT 連接鉚孔上，即測量發送的 DTMF 言號的波形；另一通道放 在 TP308上，即測量 DTMF 接收器譯碼數據輸出允許端EN 的信號波形（注意需選擇DC 直流檔和 2V 檔；只有正常摘機撥號時，MT8870 才工作）;4.將電話 A 用戶摘機，聽到撥號音后開始撥打對方號碼，即按 49 鍵，撥號時注意 TP308的電平變化（即通知系統中的記發器模塊接收DTMF 系統輸出的譯碼數據）；5電話 B 振鈴響，摘下話機（此時因沒有信息交換，只是信令的自動交換，所以電話間不能進行通話

34、）；6. 撥電話 A 上的任意鍵，此時注意觀察 1VT 連接鉚孔的波形，即電話 A 發送的 DTMF 言 號的波形；7 長按電話 A 的“ 1”鍵不放，調整好示波器，觀察1VT 連接鉚孔的波形，即兩個不同頻率的正弦波的疊加波形（具體參數可見表 3-1 MT8870 譯碼表）；&長按電話 B 的某鍵（1、2、3等）不放，調整好示波器，觀察2VT 連接鉚孔的波形。結合表 3-1，觀測對比 1VT 和 2VT 波形，思考電話號碼雙音多頻信號頻率組成和其在 程控交換系統中的工作原理。至記發器單元天津城建大學18五、 實驗報告要求1. 分析并敘述電話號碼雙音多頻信號頻率組成和工作原理。2. 了解

35、 DTMF 接收器的工作原理，畫出其原理框圖，簡要敘述工作過程。實驗 5 程控交換狀態設置實驗、實驗目的1 熟悉薄膜輸入開關的操作方法和液晶的顯示內容;2了解本實驗系統中有哪幾種交換方式。、電路的組成及工作過程記發器和信令處理器（U101）用來輸出掃描信號到薄膜開關輸入電路中去，以接收用 戶的輸入命令，同時將當前工作狀態以漢字或字符方式輸出到液晶屏電路中。記發器和信令處理器（U101）通過 USB 接口與 PC 機進行通信，用于控制下載學生的 開發程序。圖 5-1 是記發器和信令處理器的方框圖。CPLD 可編程器件TT記發器和信令處理器- 液晶顯示電路（J101）尸 r薄膜開關輸入電路（J10

36、2）*交換控制 U103圖 5-1記發器和信令處理器的方框圖記發器和信令處理器（U101）同時也完成交換命令的轉接任務，一方面將主、被叫號 碼等接續信息，在液晶屏上顯示出來；另一方面將主被叫號碼譯成接續命令送往交換控制 器 U103。本實驗系統有多種交換方式：人工話務交換、空分交換、數字時分交換和與電信網絡通信的市話接口等。數字時分交換又有三種不同的實現手段：1.時分交換專用芯片實現-時分 MT8980 2.數字可編程邏輯技術實現 -時分 CPLD 3.數字信號處理技術實現-時分 DSR不同的交換方式和實現手段是通過液晶控制選擇切換的。它們的方框圖如圖 5-1 所示。USB 接口電路天津城建大

37、學19圖 5-1 實驗系統交換方式方框圖在實驗箱加電后，液晶屏上顯示“歡迎使用程控交換實驗具體介紹如下。將中央處理器進行復位操作。 按鍵時，液晶背景燈及交換方式指示燈 等閃動一下。進入實驗中信息交換方式的選擇界面。按下時，即進入了主菜單。對菜單中的項目進行選擇。按下時，可移動液晶的指示小箭頭。作用同上 UP 鍵，但移動方向相反。返回上一級菜單。對選中的項目進行確認，進入相應的選擇。交換方式設置的具體操作如下按一下薄膜開關上“開始”鍵，進入主菜單狀態，顯示: 1.人工交換2. 空分 MT88163. 時分 MT89804. 時分 DSP5. 時分 CPLD6.時分中繼7.系統實驗*8.電話會議圖

38、 5-2液晶主菜單項目顯示內容按“上”鍵或“下”鍵，移動指示箭頭，如箭頭指向“2.空分 MT8816。電話A電話B。鍵盤輸入電路采用 6個按鍵的薄膜開關,RESET（復位）START （開始）UP （上移）DOWN 下移）RETURIN 返回）天津城建大學20按“確認”鍵，進入對應的下一級菜單。液晶顯示器顯示的各級菜單如圖5-3 所示。注：1. XX YY 分別代表主叫用戶 1, 2、被叫用戶 1 , 2 的電話號碼。2話路 1、話路 2 代表電話 A 用戶、電話 B 用戶，其電話號碼的時隙分配的默 認值為 04、08。3話路 3、話路 4 代表電話 C 路用戶、電話 D 用戶，其電話號碼的時

39、隙分配的 默認值為16、24。液晶顯示器（LCD 是一種極低功耗顯示器，其應用特別廣泛。在實驗平臺中，LCD 用來顯示操作程序、工作菜單，引導實驗按部就班地進行。關于液晶顯示的詳細工作原理見 附錄 1。圖 5-3 液晶顯示器的菜單注意：按動薄膜開關上的按鍵時，請勿莽力操作，以便延長薄膜開關的使用壽命。.、實驗內容1 熟悉幾種交換方式的的操作。天津城建大學212 熟練掌握薄膜鍵盤上的六個鍵的功能，熟悉液晶上顯示的菜單及其子菜單的意義。3.了解液晶、薄膜鍵盤的技術資料。四、實驗報告簡述幾種交換方式，薄膜開關的操作方法、步驟和相應液晶的顯示內容。天津城建大學22實驗 6 用戶話路 PCM 編譯碼實驗

40、一、實驗目的1 掌握 PCM 編譯碼器在程控交換機中的作用；2 熟悉單片 PCM 編譯碼集成電路 TP3057 的電路組成和使用方法；3.觀測 TP3057 各測量點的工作波形。二、電路組成電話用戶電路的模擬信號與數字信號的變換是通過PCI 編譯碼器完成的。PCM(脈沖編碼調制)就是把一個時間連續、取值連續的模擬信號變換成時間離散、取值離散的數字信 號后在信道中傳輸。脈沖編碼調制是對模擬信號進行抽樣，量化和編碼。本實驗中采用 TP3057 集成電路完成 PCK編碼和譯碼功能。關于 TP3057 更詳細的技術資料可到網上查詢，由于詳細精確的芯片資料大部分都是英文版本，所以這里要求學生具備一定英文

41、資料查閱能力。General Description : The TP3057 family consists of A-law monolithic PCM CODEC/filters utilizing the A/D and D/A con vers ion architecture show n in Figure 1, and a serial PCMn terface.Thedevices are fabricated using Nati on alsadva needdouble-poly CMOS process (microCMOS). The en code portio

42、n of each device con sists of an in putgain adjust amplifier, an active RC pre-filter which elimi nates very high frequency noise prior toentering a switched-capacitor band-pass filter that rejects sig nals below 200 Hz and above 3400 Hz.Also in cluded are auto-zero circuitry and a companding coder

43、which samples the filtered signal andencodes it in the compa nded m-law or A-law PCM format. The decode portion of each device con sistsof an expa nding decoder, which recon structs the an alog sig nal from the compa nded m-law or A-lawcode, a low-pass filter which corrects for the sin x/x resp onse

44、 of the decoder output and rejects signals above 3400 Hz followed by a sin gle-e nded poweramplifier capable of drivi ng low impedanee loads. The devicesrequire two 1.536 MHz, 1.544 MHzor 2.048 MHztransmit and receive master clocks, which may beasynchrono us; tran smit and receive bit clocks, which

45、may vary from 64 kHz to 2.048 MHz; andtransmit and receive frame sync pulses. The timing of the frame sync pulses and PCM data iscompatible with both in dustry sta ndard formats。實驗中的 TP3057 芯片工作時序控制采用短幀非同步法。SHORT FRAME SYNC OPERAT：ICThe COMBO can utilize either a short frame sync pulse ora long fram

46、e sync pulse. Upon power in itializati on, the device assumesa short frame mode. In this mode, both frame sync pulses, FSX and FSR, must be天津城建大學23one bit clock period long, with timing relationships specified in Figure 2. WithFSX high during a falling edge of BCLKX, the next rising edge of BCLKX en

47、ablesthe DXTRI-STATE output buffer, which will output the sign bit. The followingsevenrising edges clock out the remaining seven bits, and the next falling edge disables the DX output. WithFSRhigh during a falling edge of BCLKR (BCLKX in synchronous mode), the next fallingedge ofBCLKRlatches in the

48、sign bit.The followingsevenfallingedges latch in the seven remaining bits. All four devices may utilize theshort frame sync pulse in synchronous oras ynchronous operati ng mode。天津城建大學24在 PCM 脈沖編碼調制中，話音信號先經防混疊低通濾波器，然后進行脈沖抽樣，變成8KHz 重復頻率的抽樣信號（即離散的脈沖調幅 PAM 信號），然后將幅度連續的 PAM 信號用 類似“四舍五入”辦法量化為有限個幅度取值的信號，再經

49、編碼后轉換成二進制碼。對于 電話。CCITT 規定抽樣率為 8KHz,每抽樣值編 8 位碼，即共有 28=256 個量化值，因而每話 路 PCM 編碼后的標準數碼率是64kb/s。此芯片的壓縮特性是 A 律十三折線非均勻量化編碼， 常應用于 PCM30/32 路系統中。一般以2.048Mbit/s 的速率來傳送信息（可容納32 路 PCM編碼）。它的發送時序與接收時序直接受U01 產生的脈沖信號 FSX 和 FSR 控制。單路 PCM編碼數據是在某一個確定的時序中被發送出去，而在其它時序編碼器是沒有輸出的。同樣在一個 PCM 幀里，單路 PCM 譯碼能在某一個確定的時序里，接收8 位 PCM

50、碼。由于四路數字電話用戶的PCM 編譯碼電路的原理圖都是一樣的，因此只對電話 A 進行說明，其它各路電路和測試點對應相同。電話 A 用戶端的 PCM 編譯碼的組成方框圖如圖 6-1 所示。電話語音信號，經過二 /四 線轉換后分為發送和接收部分。電話發送部分的去話語音信號由1VT，經過 PCM 編碼器轉換成數字信號經 TP304 送往數字交換網絡；電話來話的數字信號經TP305 （即來自數字交換網絡）及 PCM 譯碼器轉換成模擬語音信號并經1VR 送往電話用戶接口電路的接收部分。天津城建大學25本實驗模塊中， 電話 A、 電話 B 電話 C 電話 D 等四路用戶的 PCM 編碼速率都設置為 2.

51、048Mbit/s 。各路的發送時序 FSX 與接收時序 FSR 相同，默認時隙號分別為4、8、16、24,對應的測試點分別為為TP02、TP03、TP04 TP05,參考 0 時隙測試點為 TP01。實驗時，設置“時分 MT8980方式，此時，可編程數字邏輯器件U01 將 TP3057 芯片的上述工作時序和時隙送往各路電話用戶電路。另外，TP3057 芯片內部模擬信號的輸入端有一個語音帶通濾波器，其通帶為 200HZ4000HZ,所以輸入的模擬信號頻率只能在這個范圍內。當輸入模擬語音信號被采樣的幅值 為正向最大、0 電平、負向最大時 TP3057 對應的編碼值如下圖 6-2 所示。ENCOD

52、ING FORMAT ATDx OUTPUTTP3Q54TP3057A-Law(IncHudEvon Bit Inversion)V| (aLlGS#= + Full-Scale1000 000010 10 10 10Vfj (alGSK)*0V111111111I11111111 01 01 010 1010 1011(atGSK=-FUI-ScaleJ00Q000000 10 10 10圖 6-2 PCM 編碼輸出表三、實驗內容及步驟1.在關電情況下，插上“電話 B 接口模塊”，交換網絡接口上插上“時分MT8980交換模塊，保管好其它模塊；2.打開實驗箱電源開關，電源指示燈亮，系統開始工作

53、；3.電話 A 和電話 B 分別接上電話單機；4.液晶選擇“時分 MT8980 交換方式，此時 U01 將控制時序信號和脈沖送往各個電話 用戶電路（2.048Mbit/s 的速率，可容納 32 路 PCM 編碼），各路 TP3057 芯片即運行；5.將電話 A 與電話 B 按正常呼叫接通，即電話 A 撥號 49,建立正常通話。通過話機講電話 A愛*用戶電話接口電路數字時分交換網絡1VT1VRA/D工作時鐘 U01圖 6-1 PCM 通信系統組成方框圖天津城建大學26話或按鍵（雙音多頻信號），對方即可聽到。此時，電話A 發的語音信號將經過 PCM 編碼變成相應的數字信號，經過時分交換網絡，送往電

54、話B 的 PCM 譯碼器，譯碼還原后送進電話 B 聽筒；電話 B 話筒信息交換到電話 A 聽筒的過程與此類似；6根據步驟 3 的分析，電話 A 的 1VT 點波形應與電話 B 的 2VR 點波形同（模擬信號）， TP304波形應與 TP405 波形同（PCM 編碼信號注意交換后的時隙位置發生變化）;7.用示波器驗證步驟 6 結果，注意觀測 PCM 編碼波形，如 TP304、TP405。觀測時示波 器的觸發通道放在 PCM 編碼波形的幀同步窄脈沖 TP02 上，另一通道放在 PCM 編碼波形測 點上，調整示波器，即可觀測到 PCM 勺 8 位編碼波形；8.對電話講話或按鍵，看對應的PCM 編碼波

55、形有何變化；9.更換其它電話呼叫組合繼續進行實驗；10. 如使用的示波器無法看清高速的 PCM 編碼數據，可設置系統的 PCM 編碼時鐘為 64K, 這樣一幀中只可容納 1 路 PCM 數據。方法是：在關電的前提下，更換交換模塊“時分 CPLD, 加電后，菜單選擇對應的項目，其它操作步驟與前同；注：實驗中電話 A 的各測量點波形說明如下，其它電話用戶的測試點與上對應相同；1VT:電話 A 去話話音信號，即 PCM 模擬輸入TP304:電話 A PCM 編碼器編碼的數字信號輸出TP305:電話 A PCM 譯碼器接收的數字信號輸入1VR 電話 A 來話話音信號，即 PCM 模擬話音信號輸出四、實

56、驗報告要求1 畫出各測量點的波形，并注明它是在何種狀態下測試到的波形。2. 檢索、消化 PCM 編譯器芯片 TP3057 相關資料，并簡述其工作原理。3畫出 TP02 波形，簡述時序信號在時分復用中所起的作用。天津城建大學27實驗 7 呼叫處理與線路信號的傳輸過程實驗、實驗目的1 熟悉一次正常呼叫的傳送信號流程;2 了解信號在交換過程中的傳輸特性。、信號工作流程圖 7-1 為一次正常呼叫傳送信號流程圖，圖7-2 是一次正常呼叫狀態分析圖。用戶線被叫用戶摘呼叫信號撥號音信號A-號碼信號-回鈴音信號.一應答信號摘P話音信號掛機（先掛方）用戶線主叫用戶振鈴信號天津城建大學28（用戶線信號）圖 7-1

57、一次正常呼叫傳送信號的流程圖天津城建大學29掛H 主叫先掛處理主叫空閑狀態被叫先掛（-被叫先掛處理鎖定狀態圖 7-2一次正常呼叫狀態分析圖三、實驗內容1 以電話 A 與電話 B 呼叫為例，根據一次正常呼叫的傳送信號流程，測量線路有關測 量點波形。2了解在交換過程中各種信號流程。四、實驗步驟1 在關電情況下，插上“電話 B 接口模塊”，交換網絡接口上插上“空分MT8816交換模塊，保管好其它模塊；2 打開實驗箱右側電源開關，電源指示燈亮，系統開始工作；3.通過薄膜開關將交換工作方式設置在“空分MT8816 進行實驗；4 電話 A、電話 B 分別接上電話單機；5電話 A 摘機，此時主叫摘機信號（T

58、P306）通知記發器和信令處理器單元做好呼叫通 話的一切準備，用戶接口電路給電話A 送上-24V 直流電平（TP301 TP302）,同時，記發器和信令處理器單元給電話A 送上撥號音信號（TP303 等）；6. 電話 A 撥號（如：49）,號碼信號（1VT）傳送到 DTMF 接收器進行譯碼，同時在撥第 一個號碼時就通知記發器和信令處理器單元停止送撥號音信令信號；彳停撥號音一轉收號狀態收第一位轉空閑狀態 轉聽忙音狀態 轉通話狀態轉空閑狀態 轉聽忙音狀態天津城建大學307電話 A 撥號完畢并且被叫用戶空閑，記發器和信令處理器單元給電話A 送回鈴音信號（TP303 等），同時給被呼叫方送振鈴信號。&

59、amp;被叫方電話 B 摘機，應答摘機信號通知記發器和信令處理器單元。此時，電話A 的回鈴音和電話 B 的振鈴信號結束。通信進行；9被叫方電話 B 掛機，通信結束。掛機信號通知記發器和信令處理器單元拆線，電話B空閑，同時給呼叫方電話 A 送忙音信號（TP303）;10.電話 A 掛機，掛機信號（TP306）通知記發器和信令處理器單元，電話A 現在空閑；11. 更換交換網絡模塊，選擇“時分交換”方式再進行實驗；注意液晶中呼叫狀態的同步顯示，認真思考整個呼叫的過程，實驗驗證記發器單元系 統是怎樣處理各種突發現象的。五、實驗報告1 畫出一次完整的電話呼叫、接續的程序流程圖（包括各種突發情況）2根據測試的實驗數據，現象。分析理想的結果與實際測量的是否一致。3.寫出本次實驗的心得體會，并提出對本次實驗的改進意見。天津城建大學31天津城建大學32實驗 12 時分交換（MT8980 實驗、實驗目的1. 掌握程控時分交換網絡的基本原理；2. 了解 MT8980 芯片的工作原理和使用方法。二、電路原理本節時分交換是采用 MT8980 來實現的。由圖 12-1 可知，該實驗系統是由 4 路數字電 話用戶電路、時分交換網絡、交換控制電路、液晶顯示和供電系統電路等組成，構成一個 程控數字交換機。圖 12-1實