程控交換機設(shè)計方案

1、程控交換機設(shè)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(shè)計目的1.2 程控交換系統(tǒng)的介紹 1.3 程控交換系統(tǒng)的整體設(shè)計方案第二章 程控交換硬件系統(tǒng)2.1 話路系統(tǒng)及其實現(xiàn)2.2 控制系統(tǒng)及其實現(xiàn)2.3 時分交換電路第三章 程控交換軟件系統(tǒng)3.1 軟件系統(tǒng)實現(xiàn)流程 3.2 程序的部分代碼第四章 方案設(shè)計總結(jié)摘要自從20世紀60年代中期出現(xiàn)模擬程控交換機及70年代初期推出數(shù)字程控交換機以來, 程控交換技術(shù)迅速發(fā)展。同時, 由于人們對信息處理的需求迅速增長, 除電話業(yè)務(wù)外, 各種非電話業(yè)務(wù)如傳真、用戶電報、電子郵件、可視圖文及數(shù)據(jù)通信等迅速興

2、起, 因此除了電話網(wǎng)外, 還存在其他的專用網(wǎng)絡(luò)。當用戶需要使用不同的通信業(yè)務(wù)時,必須按照業(yè)務(wù)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(guī)程和方式, 這給用戶和管理部門都帶來了不便。再者,建設(shè)專用網(wǎng)必然存在投資大、線路利用率低、重復建設(shè)等弊病。解決這些問題的就是用一個單一的網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN來提供各種不同類型的業(yè)務(wù)。小型字程控交換機以其成本低、易改造、線路利用率高等優(yōu)勢, 使其在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)中有很大的開發(fā)潛力。關(guān)鍵字：程控交換機 通信 時分復用第一章 緒論 1.1設(shè)計目的     程控交換課程設(shè)計旨在提

3、高我們在通信領(lǐng)域內(nèi)的理論認識和實踐動手能力，培養(yǎng)我們綜合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(yǎng)創(chuàng)新能力，經(jīng)過搜集資料，初步方案設(shè)計，系統(tǒng)組建，撰寫設(shè)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(zhì)。為后續(xù)課程的學習、畢業(yè)設(shè)計乃至畢業(yè)后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)1.2 程控交換系統(tǒng)的介紹自從20世紀60年代中期出現(xiàn)模擬程控交換機及70年代初期推出數(shù)字程控交換機以來, 程控交換技術(shù)迅速發(fā)展。同時, 由于人們對信息處理的需求迅速增長, 除電話業(yè)務(wù)外, 各種非電話業(yè)務(wù)如傳真、用戶電報、電子郵件、可視圖文及數(shù)據(jù)通信等迅速興起, 因此除了電話網(wǎng)外

4、, 還存在其他的專用網(wǎng)絡(luò)。當用戶需要使用不同的通信業(yè)務(wù)時,必須按照業(yè)務(wù)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(guī)程和方式, 這給用戶和管理部門都帶來了不便。再者,建設(shè)專用網(wǎng)必然存在投資大、線路利用率低、重復建設(shè)等弊病。解決這些問題的就是用一個單一的網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN來提供各種不同類型的業(yè)務(wù)。小型字程控交換機以其成本低、易改造、線路利用率高等優(yōu)勢, 使其在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)中有很大的開發(fā)潛力。數(shù)字程控交換機是數(shù)字電話網(wǎng)，移動電話網(wǎng)及綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，在通信網(wǎng)中起著非常重要的作用。1.3程控交換系統(tǒng)的整體設(shè)計方案 本程控交換系統(tǒng)主要由用戶線接口電路，中心控制單

5、元，交換網(wǎng)絡(luò)以及相應(yīng)的軟件系統(tǒng)構(gòu)成。其整體的設(shè)計如下：交換網(wǎng)絡(luò)用戶電路用戶電路 CPU中央處理單元 實驗系統(tǒng)原理框圖用戶電路用戶電路 該系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 主要完成時分交換的功能，它由下列電路組成： 時分交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(3)多種信號音電路 主要完成各種信號音的產(chǎn)生與發(fā)送，它由下列電路組成： 450Hz數(shù)字撥號音電路 忙音發(fā)生電路 回鈴音發(fā)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(tǒng)電路的各種控制，信號檢測，號碼識別，輸出顯示

6、信息等各種功能： 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(tǒng)。 用戶狀態(tài)檢測電路：主要識別主、被叫用戶的摘掛機狀態(tài)，送給CPU進行處理。 信號音控制電路：它完全按照CPU發(fā)出的指令進行操作，使各種信號音按照系統(tǒng)程序進行工作。 振鈴控制電路：它也是按照CPU發(fā)出的指令進行工作。 第二章 程控交換的硬件系統(tǒng)2.1 話路系統(tǒng)及其實現(xiàn)1用戶接口電路的作用在現(xiàn)代電話通信設(shè)備與程控交換機中，由于交換網(wǎng)絡(luò)不能通過鈴流、饋電等電流，因而將過去在公用設(shè)備（如繩路）實現(xiàn)的一些用戶功能放到“用戶電

7、路”來完成。用戶電路也可稱為用戶線接口電路（Subscriber Line Interface CircuitSLIC）。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(huán)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(shè)備。(3)振鈴控制（R-Ringing Control）：向用戶話機饋送鈴流，通常為25Hz/75Vrms正弦波。模擬用戶線接口功能見圖2-1。(4)

8、監(jiān)視（S-Supervision）：監(jiān)視用戶線的狀態(tài)，檢測話機摘機、掛機與撥號脈沖等信號以送往控制網(wǎng)絡(luò)和交換網(wǎng)絡(luò)。(5)編解碼與濾波（C-CODEC/Filter）：在數(shù)字交換中，完成模擬話音與數(shù)字碼間的轉(zhuǎn)換。通常采用PCM編碼器（Coder）與解碼器（Decoder）來完成，統(tǒng)稱為編譯碼器（CODEC）。相應(yīng)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(zhuǎn)換功能，即實現(xiàn)模擬二線雙向信號與PCM發(fā)送、接收數(shù)字四線單向信號之間的連接。過去這種功能由混合線圈實現(xiàn)，現(xiàn)在改為集成電路實現(xiàn)，因此稱為“混合電路”。(7)

9、測試（T-Test）：對用戶電路進行測試。饋電電源低通混 合 電 路過 壓 保 護 電 路饋 電 電 路振 鈴 控 制編碼器模擬用戶線發(fā)送碼流鈴流發(fā)生器 低通解碼器平衡網(wǎng)絡(luò)接收碼流振鈴控制信號用戶線狀態(tài)信號模擬用戶線接口功能框3.為了實現(xiàn)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(lián)盟組織CCITT 為數(shù)字程控交換機模擬用戶接口所規(guī)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(jiān)測）、H（混合）、T（測試）之外，還具有電流限制、掛機傳輸、極性反轉(zhuǎn)、TIP開路和環(huán)路檢測等功能,而編解碼由編解碼芯片TP3067來完成。4用戶接口電路的電

10、路原理圖本實驗系統(tǒng)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(jīng)過編譯碼器時，在編碼電路中，它要經(jīng)過取樣、量化、編碼在本實驗系統(tǒng)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(tǒng)及其實現(xiàn)1. 單片機控制系統(tǒng)針對交換機的功能要求，進行了可能性論證及系統(tǒng)的設(shè)計?？刂葡到y(tǒng)stc89c52 單片機作為核心。該單片機數(shù)MCS-51的改進型，是一種內(nèi)置 4K FLASH ROM,大大簡化單片機系統(tǒng)的結(jié)

11、構(gòu)。譯碼器采用TEL公司的MT8870 DTMF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I(lǐng)C1組成，當電話處于掛機是其顯高阻狀態(tài)，R1沒有電流流過，BG1為 截至狀態(tài)，電路輸出為高電平。但電話機摘機后，其為低阻狀態(tài)，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(tài)。 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(wěn)壓二極管D2以及光耦I(lǐng)C2等組成。通過以下電路就可以將模擬的振鈴信號裝換為數(shù)字的脈沖信號，送單片機以判斷是否有振鈴信號。1.3

12、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(nèi)部通話饋電電路內(nèi)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(shè)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(chǎn)生DTMF 信號對(按鍵聲) ，DTMF信號對先經(jīng)高、低群帶通濾器進行fL/fH區(qū)分，然后過零檢測、比較，得到相應(yīng)于DTMF 的2路低頻fL、高頻fH信號輸出。該2 路信號經(jīng)譯碼、鎖存、緩沖，恢復成對應(yīng)于16 種DTMF 信號音對的4bit

13、二進制碼( D01 D04) 。通過外接3 579 5 MHz 晶體，與內(nèi)含振蕩器產(chǎn)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?yōu)楦唠娖?，若無輸入信號或連續(xù)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(yīng)碼字于輸出，若輸入電壓低于VTSt，則電路不接收新的單音對。另外，CI 信號經(jīng)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，

14、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(shù)字信號。如果是一條輸入線只需要一個32X8的RAM存儲器。而現(xiàn)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(nèi)部的話音存儲器的容量是256×8。控制存儲器是用來寄存話音時隙的地址。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(shù)字交換電路，可用于中、小型程控用戶數(shù)字交換。MT8980是加

15、拿大MITEL公司的數(shù)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(tài)串行輸出這個大規(guī)模集成電路是為PCM的語音或者數(shù)據(jù)交換設(shè)計的?？捎迷诮粨Q機中。它共聯(lián)接256個64kbps通道。8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

16、第三章 程控交換的軟件系統(tǒng) 3.1 軟件實現(xiàn)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(xù)、環(huán)路檢測、振鈴控制、雙音多頻收號。(2)控制接續(xù)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(xiàn)兩個電話的接續(xù)與斷開。(3)環(huán)路檢測主要是檢測電話的環(huán)路狀態(tài)，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輸出總線PCM輸入總線話 音存儲器控 制存儲器接續(xù)地址控 制接續(xù)數(shù)據(jù)控 制時分交換單片機控制原理B口C口A口CPU中央控制單元 82

17、55 8255U10U21振 鈴控 制號 碼接 收A口C口接續(xù)地址控 制線接續(xù)數(shù)據(jù)控 制線用 戶環(huán)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(fā)出振鈴控制命令，B口有8個數(shù)據(jù)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(fā)出振鈴控制命令，并且是

18、一一對應(yīng)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，它的作用是讀取雙音多頻收號器送來的電話號碼，C口也有8個數(shù)據(jù)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

19、作用是讀取四部電話的環(huán)路狀態(tài)，C口有8個數(shù)據(jù)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為四個用戶環(huán)路狀態(tài)輸入口，并且是一一對應(yīng)的，PC3對應(yīng)用戶4，PC2對應(yīng)用戶3，PC1對應(yīng)用戶2，PC0對應(yīng)用戶1。“1”為環(huán)路斷開（即電話掛機）；“0”為環(huán)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(tài)。(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(shù)據(jù)輸出信號線，依次為PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，其中PA5、PA4、PA3、PA2、PA

20、1、PA0接MT8980的地址線，并且一一對應(yīng)，PA5對應(yīng)MT8980的A5，PA4對應(yīng)MT8980的A4，PA3對應(yīng)MT8980的A3，PA2對應(yīng)MT8980的A2，PA1對應(yīng)MT8980的A1，PA0對應(yīng)MT8980的A0。(5) U21的A口。其地址為F6F0，它的作用是控制MT8980的數(shù)據(jù)線。A口有8個數(shù)據(jù)輸出信號線，依次為PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，它們都與MT8980的數(shù)據(jù)線相連，并且一一對應(yīng)， PA7對應(yīng)MT8980的A7，PA6對應(yīng)MT8980的A6，PA5對應(yīng)MT8980的A5，PA4對應(yīng)MT8980的A4，PA3對應(yīng)MT8980的A3，

21、PA2對應(yīng)MT8980的A2，PA1對應(yīng)MT8980的A1，PA0對應(yīng)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(xiàn)對MT8980的接續(xù)控制（詳細的控制方法可查閱MT8980的相關(guān)資料）。對MT8980的其它控制線（如DS、CS、RW）的控制已由相關(guān)的硬件電路完成，這里不在贅開始有用戶呼叫嗎？去話接續(xù)YESNO呼叫向主叫送撥號音第一位號碼來了嗎？NOYES撥號開始停送撥號音，收存號碼內(nèi)部處理被叫閑嗎？向主叫送忙音YESNO來話接續(xù)向被叫送鈴音，向主叫送回鈴音被叫應(yīng)答嗎？NOYES停送鈴流，回鈴音，接通電路 話端掛機嗎？ 主叫掛機嗎？NO拆線（釋放復原）開始應(yīng)答掛機N

22、O程序工作流程示意圖 3.2 程序的部分代碼 (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

23、XBYTE0xf6f0#define PB8255B XBYTE0xf6f1#define PC8255B XBYTE0xf6f2main uchar i;COM8255A=0x89;/初始化8255ACOM8255B=0x89;/初始化8255B /初始化8980for(i=0x20;i<0x40;i+)/初始化8980 PA8255A=0x00; PA8255B=0x18; PA8255A=i; PA8255B=0x01; PA8255A=0x00; PA8255B=0x10; PA8255A=0x21; PA8255B=0x0a; PA8255A=0x22; PA8255B=0x0

24、a; PA8255A=0x23; PA8255B=0x0a; PA8255A=0x24; PA8255B=0x0a; PA8255A=0x25; PA8255B=0x0a; PA8255A=0x26; PA8255B=0x0a;/完成初始化8980 本實驗系統(tǒng)時隙分配： 用戶1的接收和發(fā)送都是第1時隙。 用戶2的接收和發(fā)送都是第2時隙。 用戶3的接收和發(fā)送都是第3時隙。 用戶4的接收和發(fā)送都是第4時隙。 外線接口用戶的接收和發(fā)送都是第5時隙。 外輸入音頻信號占用第6發(fā)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(fā)送時隙。 忙音占用第8發(fā)送時隙。 回鈴音占用第9發(fā)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(xiàn)方法同忙音） 因為忙音占用第8發(fā)送時隙（撥號音占用第7發(fā)送時隙，回鈴音占用第9發(fā)送時隙），而用戶3占用第3接收時隙，為