1、.程控交換機設計方案學號： 2013914115姓名：鄧志成班級 :13 電信-目錄 -摘要第一章緒論1.1 設計目的1.2程控交換系統的介紹1.3程控交換系統的整體設計方案第二章程控交換硬件系統2.1 話路系統及其實現2.2 控制系統及其實現2.3 時分交換電路第三章程控交換軟件系統3.1 軟件系統實現流程.3.2 程序的部分代碼第四章方案設計總結摘要自從 20世紀 60年代中期出現模擬程控交換機及70年代初期推出數字程控交換機以來 , 程控交換技術迅速發展。同時 , 由于人們對信息處理的需求迅速增長,除電話業務外 , 各種非電話業務如傳真、用戶電報 、電子郵件 、可視圖文及數據通信等迅速興

2、起 , 因此除了電話網外 , 還存在其他的專用網絡。當用戶需要使用不同的通信業務時 ,必須按照業務類型分別向電信部門申請, 引入不同的專用用戶線和中斷 , 使用不同的規程和方式, 這給用戶和管理部門都帶來了不便。再者 ,建設專用網必然存在投資大、線路利用率低 、重復建設等弊病 。解決這些問題的就是用一個單一的網絡綜合業務數字網ISDN來提供各種不同類型的業務。小型字程控交換機以其成本低、易改造、線路利用率高等優勢 , 使其在綜合業務數字網中有很大的開發潛力 。關鍵字：程控交換機通信時分復用.第一章緒論1.1 設計目的程控交換課程設計旨在提高我們在通信領域內的理論認識和實踐動手能力，培養我們綜合

3、運用理論知識解決實際問題的能力。鞏固和加深對控制理論基本知識的理解和對儀表的認識， 培養創新能力，經過搜集資料， 初步方案設計， 系統組建，撰寫設計報告的過程，得到一次科學研究工作的初步訓練， 提高科研綜合素質。 為后續課程的學習、畢業設計乃至畢業后的工作打下一個良好的基礎1.2 程控交換系統的介紹自從 20世紀 60年代中期出現模擬程控交換機及70年代初期推出數字程控交換機以來 , 程控交換技術迅速發展。同時 , 由于人們對信息處理的需求迅速增長,除電話業務外 , 各種非電話業務如傳真、用戶電報 、電子郵件 、可視圖文及數據通信等迅速興起 , 因此除了電話網外 , 還存在其他的專用網絡。當用

4、戶需要使用不同的通信業務時 ,必須按照業務類型分別向電信部門申請, 引入不同的專用用戶線和中斷 , 使用不同的規程和方式, 這給用戶和管理部門都帶來了不便。再者 ,建設專用網必然存在投資大、線路利用率低 、重復建設等弊病 。解決這些問題的就是用一個單一的網絡綜合業務數字網ISDN來提供各種不同類型的業務。小型字程控交換機以其成本低、易改造、線路利用率高等優勢 , 使其在綜合業務數字網中有很大的開發潛力 。數字程控交換機是數字電話網， 移動電話網及綜合業務數字網的關鍵設備，.在通信網中起著非常重要的作用。1.3 程控交換系統的整體設計方案本程控交換系統主要由用戶線接口電路，中心控制單元，交換網絡

5、以及相應的軟件系統構成。其整體的設計如下：用戶電路用戶電路交換網絡CPU中央用戶電路處理單元用戶電路實驗系統原理框圖該系統的各模塊功能如下 :(1) 用戶模塊電路主要完成 BORSCHT七種功能，它由下列電路組成： 用戶線接口電路 二 四線變換器 PCM編譯碼電路(2) 交換網絡系統 主要完成時分交換的功能，它由下列電路組成： 時分交換網絡系統(3) 多種信號音電路主要完成各種信號音的產生與發送，它由下列電路組成： 450Hz數字撥號音電路 忙音發生電路 回鈴音發生電路 25Hz振鈴信號電路(4)CPU中央集中控制處理器電路主要完成對系統電路的各種控制，信號檢測，號碼識別，輸出顯示信息等各種功

6、能： 液晶顯示電路：顯示主叫方電話號碼及通話時間。 雙音多頻 DTMF接收檢測電路：把 MT8870輸出的 DTMF四位二進制信號，.接收存貯后再送給 CPU中央集中控制處理系統。 用戶狀態檢測電路：主要識別主、被叫用戶的摘掛機狀態，送給CPU進行處理。 信號音控制電路： 它完全按照 CPU發出的指令進行操作， 使各種信號音按照系統程序進行工作。 振鈴控制電路：它也是按照CPU發出的指令進行工作。第二章程控交換的硬件系統2.1 話路系統及其實現1用戶接口電路的作用在現代電話通信設備與程控交換機中，由于交換網絡不能通過鈴流、饋電等電流，因而將過去在公用設備 （如繩路）實現的一些用戶功能放到 “用

7、戶電路”來完成。用戶電路也可稱為用戶線接口電路（SubscriberLine InterfaceCircuit SLIC）。任何交換機都具有用戶線接口電路。2. 模擬用戶線接口電路的功能可以歸納為 BORSCHT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 -48V，環路電流不小于 18mA。(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-RingingControl ）：向用 戶話機饋送 鈴流，通 常為25Hz/75Vrms 正弦波。模

8、擬用戶線接口功能見圖2-1。(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，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，統稱為編譯碼器（CODEC）。相應的防混疊與平滑低通濾波器占有話路300Hz3400Hz帶寬，編碼速率為 64kb/s 。(6) 混合（H-Hybrid ）：完成二線與四線的轉換功能，即實現模擬二線雙向信號與 PCM發送、接收數字四線單向信號之間的連接。過去這種功能由混

9、合線圈實現，現在改為集成電路實現，因此稱為“混合電路”。(7) 測試（ T-Test ）：對用戶電路進行測試。鈴流發生器饋電電源過饋混低通編碼發送碼流振壓器模鈴電合擬保用平衡戶控護網絡線電電制電解低通碼接收碼流路路路器振鈴控用戶線制信號狀態信號模擬用戶線接口功能框3. 為了實現以上的功能， 我們選用的是 Legerity 公司的 AM79R70，它除了具有國際電信聯盟組織 CCITT 為數字程控交換機模擬用戶接口所規定的 7項功能中的 6項即 B( 饋電 ) 、O(過壓保護 ) 、R（振鈴控制）、 S（監測）、 H（混合）、 T（測試）之外，還具有電流限制、掛機傳輸、極性反轉、TIP開路和環路

10、檢測等功能 , 而編解碼由編解碼芯片 TP3067來完成。4用戶接口電路的電路原理圖本實驗系統共有四個用戶線接口電路， 電路的組成與工作過程均相同，因此只對其中的一路進行分析。圖是用戶 1 用戶線接口電路的電路原理圖。.用戶線接口電路原理圖5PCM編譯碼器模擬信號經過編譯碼器時，在編碼電路中，它要經過取樣、量化、編碼在本實驗系統的PCM編譯碼電路中的器件為美國國家半導體公司的TP3067。圖 3-2 是它的管腳排列圖。圖 3-2 TP3067管腳排列圖2.2 控制系統及其實現1. 單片機控制系統針對交換機的功能要求，進行了可能性論證及系統的設計。控制系統stc89c52 單片機作為核心。該單片

11、機數 MCS-51的改進型，是一種內置 4K FLASH ROM,大大簡化單片機系統的結構。譯碼器采用 TEL 公司的 MT8870DTMF接收器，用于接收電話的號碼以及處理分機切換。.1.1電話摘機檢測電路電話摘機檢測電路所示，由三極管 BG1，電阻 R1，R2， R3，電容 C1 以光耦 IC1 組成，當電話處于掛機是其顯高阻狀態， R1 沒有電流流過，BG1為 截至狀態，電路輸出為高電平。 但電話機摘機后， 其為低阻狀態，電路輸出為低電平 P1.0-P1.3, 使得單片機可以判斷 4 個電話分機的摘，掛機狀態。1.2 振鈴檢測電路振鈴檢測電路由整流橋 D1，電阻 R4，電容 C1，穩壓二

12、極管 D2以及光耦 IC2 等組成。通過以下電路就可以將模擬的振鈴信號裝換為數字的脈沖信號， 送單片機以判斷是否有振鈴信號。.1.3 鈴流電流鈴流用于對分機電話呼叫，鈴流 dialup 由 25hz 振蕩器，秒振蕩器以及控制使能等組成。1.4 內部通話饋電電路內部通話饋電電路實在分機間通話時，由于不能使用電話線的饋電而設置。.2. 雙音多頻檢測電路本模塊電路中，DTMF接收器采用 MT8870芯片。DTMF接收器包括 DTMF分組濾波器和DTMF譯碼器，雙音多頻電路圖如圖所示。電話單機撥號時產生 DTMF信號對 ( 按鍵聲 ) ， DTMF信號對先經高、低群帶通濾器進行fL/fH區分，然后過零

13、檢測、比較，得到相應于DTMF的 2 路低頻 fL 、高頻 fH 信號輸出。該 2 路信號經譯碼、鎖存、緩沖，恢復成對應于 16 種DTMF信號音對的 4bit二進制碼 ( D01 D04)。通過外接 3 579 5 MHz晶體，與內含振蕩器產生基準頻率信號。通過對ECO初始控制輸出的檢測來識別雙音多頻信號，若電路檢測出一可識別的單音對，此端即變為高電平， 若無輸入信號或連續失真， 則ECO返回至低電平。 與此同時 ECO通過外接 328 向C315充電，得到控制輸入 CI / GT ，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 VTS

14、t，則電路不接收新的單音對。 另外，CI 信號經形成和延時， 從延遲控制輸出 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， 若CI 超過 VTSt，輸出鎖存器被更新， 則CID 為高電平，若積分電壓降到門限 VTst 以下，CID 也回到低電平。2.3 時分交換電路時分交換的基本組成是一個話音存儲器和一個控制存儲器。話音存儲器是暫時存儲輸入數字信號。如果是一條輸入線只需要一個32X8的 RAM存儲器。而現在專用的交換芯片（如 MT8980）一般有 8條 2.048Kb/s 輸入線和 8條輸出線。它們內部的.話音存儲器的容量是 256×8?？刂拼鎯ζ魇怯脕砑拇嬖?/p>

15、音時隙的地址。話音存儲器有兩種工作方式， 一種是時鐘寫入， 控制讀出。另一種是控制寫入， 時鐘讀出。MT8980 的功能框圖如圖 5 所示，它是集成度較高的數字交換電路，可用于中、小型程控用戶數字交換。MT8980是加拿大 MITEL公司的數字交換矩陣芯片。(1) 它的主要特點是： MITEL串行總線（ ST-BUS） 8 × 32時隙輸入 8 × 32時隙輸出 256 個用戶的無阻塞交換單電源（ +5V）供電 30mW的低功耗微處理器的接口三態串行輸出這個大規模集成電路是為 PCM的語音或者數據交換設計的。 可用在交換機中。 它共聯接 256 個 64kbps 通道。 8

16、 個串行輸入均由 32 個 64kbps 組成，即形成一個 2.048Mbps 串行總線碼流。 另外，MT8980對串行總線的時隙可以進行讀寫， 因此可以用這種方式進行串行通信。(2) 管腳說明（管腳頂視圖如圖7-3 所示）：.MT8980 的管腳圖MT8980 的功能框圖第三章程控交換的軟件系統3.1軟件實現流程1時分交換單片機控制模塊的控制原理, 如圖。(1) 時分交換控制模塊主要完成以下功能：控制接續、環路檢測、振鈴控制、雙音多頻收號。(2) 控制接續主要完成以下功能：送各種信號音（如撥號音、忙音、回鈴音）、停信號音和實現兩個電話的接續與斷開。.(3) 環路檢測主要是檢測電話的環路狀態，

17、然后通過軟件來判斷電話的摘掛機。(4) 振鈴控制主要完成給被叫送振鈴。(5) 雙音多頻收號主要是接收收號電路（雙音多頻收號器）送來的電話號碼。PCM輸入總線話音存儲器接續地址控制控 制存儲器時分交換單片機控制原理U108255CPU中央控制單元U218255PCM輸出總線接 續數 據控 制A 口接 續地 址控 制B 口振 鈴控 制C 口號 碼接 收A 口接 續數 據控 制用 戶C 口環 路檢 測.2控制模塊各端口地址控制模塊主要是由單片機和兩片8255 組成；U10（ 8255）的 A 口地址為 FAF0，B 口為 FAF1，C 口為 FAF2，控制字口為 FAF3。U21（ 8255）的 A

18、 口地址為 F6F0，B 口為 F6F1，C 口為 F6F2，控制字口為 F6F3。下面對各擴展端口的作用作詳細的說明：(1) U10 的 B 口。其地址為 FAF1，它的作用是發出振鈴控制命令， B 口有 8 個數據輸出信號線， 依次是 PB7、PB6、PB5、PB4、PB3、PB2、PB1、PB0，其中低四位用來對四個用戶發出振鈴控制命令，并且是一一對應的， PB0控制用戶 1， PB1控制用戶 2， PB2控制用戶 3，PB3控制用戶 4，高四位未用，比如要使用戶 1 振鈴，只需向 FAF1 （U10的 B 口）送 01H即可。(2) U10 的 C 口。其地址為 FAF2，它的作用是讀

19、取雙音多頻收號器送來的電話號碼， C 口也有 8 個數據輸入信號線，依次是 PC7、PC6、PC5、PC4、PC3、PC2、PC1、 PC0，其中低四位 PC3、PC2、PC1、PC0為 4bit 電話號碼的輸入口， PC4是 STD信號的輸入口，用戶是否有撥號就是通過 STD信號來判斷。當用戶撥號碼時， STD為低電平；無撥號時， STD為高電平，以此來讀取電話號碼。(3) U21 的 C 口。其地址為 F6F2，它的作用是讀取四部電話的環路狀態，C口有 8 個數據輸入信號線， 依次是 PC7、PC6、PC5、PC4、PC3、PC2、PC1、PC0，其中低四位 PC3、 PC2、PC1、PC

20、0為四個用戶環路狀態輸入口，并且是一一對應的， PC3對應用戶 4，PC2對應用戶 3，PC1對應用戶 2，PC0對應用戶 1?！?”為環路斷開 （即電話掛機） ；“0”為環路閉合（即電話摘機），然后通過程序處理來判斷四用戶的摘掛機狀態。(4) U10 的 A 口。其地址為 FAF0，它的作用是控制MT8980的地址線。.A口有 8 個數據輸出信號線， 依次為 PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，其中 PA5、PA4、 PA3、PA2、PA1、PA0接 MT8980的地址線，并且一一對應， PA5對應 MT8980的 A5，PA4對應 MT8980的 A4，PA3對

21、應 MT8980的 A3，PA2對應 MT8980的 A2，PA1對應 MT8980的A1，PA0對應 MT8980的 A0。(5) U21 的 A 口。其地址為 F6F0，它的作用是控制 MT8980的數據線。A口有 8 個數據輸出信號線， 依次為 PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，它們都與 MT8980 的數據線相連，并且一一對應， PA7對應 MT8980的 A7，PA6對應 MT8980的 A6，PA5對應 MT8980的 A5，PA4對應 MT8980的 A4，PA3對應 MT8980的 A3，PA2對應 MT8980的A2，PA1對應 MT8980的

22、A1，PA0對應 MT8980的 A0。中央控制器對U10的 A口和 U21的 A口的共同控制來實現對 MT8980的接續控制（詳細的控制方法可查閱 MT8980的相關資料）。對 MT8980的其它控制線（如 DS、 CS、RW）的控制已由相關的硬件電路完成，這里不在贅.開始NO有用戶呼叫嗎？呼叫YES去話接續向主叫送撥號音NO第一位號碼來了嗎？撥號開始YES停送撥號音，收存號碼內部處理被叫閑嗎？YES來話接續NO向被叫送鈴音，向主叫送回鈴向主叫送忙音被叫應答嗎？NONO應答YES停送鈴流，回鈴音，接通電路主叫掛機嗎？NO話端掛機嗎？掛機拆線（釋放復原）開始程序工作流程示意圖.3.2程序的部分

23、代碼(1) 初始化程序（主要完成對 8255 和 MT8980的初始化）#include<absacc.h>#include<reg51.h>#define uchar unsigned char/ 以下定義 U10 的地址#define COM8255A XBYTE0xfaf3#define PA8255A XBYTE0xfaf0#define PB8255A XBYTE0xfaf1#define PC8255A XBYTE0xfaf2/ 定義 U21的地址#define COM8255B XBYTE0xf6f3#define PA8255B XBYTE0xf6f0#

24、define PB8255B XBYTE0xf6f1#define PC8255B XBYTE0xf6f2mainuchar i;COM8255A=0x89;/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;PA8

25、255B=0x0a;PA8255A=0x24;PA8255B=0x0a;PA8255A=0x25;PA8255B=0x0a;PA8255A=0x26;PA8255B=0x0a;/ 完成初始化 8980本實驗系統時隙分配：用戶 1 的接收和發送都是第1 時隙。用戶 2 的接收和發送都是第2 時隙。用戶 3 的接收和發送都是第3 時隙。用戶 4 的接收和發送都是第4 時隙。外線接口用戶的接收和發送都是第5 時隙。外輸入音頻信號占用第6 發送時隙。雙音多頻收號器占用第6 接收時隙。撥號音占用第 7 發送時隙。忙音占用第 8 發送時隙。回鈴音占用第 9 發送時隙。其它時隙都為空時隙。.(2) 用戶 3 送忙音（撥號音、回鈴音的實現方法同忙音）因為忙音占用第8 發送時隙（撥號音占用第7 發送時隙，回鈴音占用第 9 發送時隙），而用戶 3 占用第 3 接收時隙，為了讓用戶 3 能聽到忙音，就是要控制時