程控交換機(jī)方案設(shè)計(jì)

1/1程控交換機(jī)方案設(shè)計(jì).doc程控交換機(jī)設(shè)計(jì)方案

學(xué)號：2013914115姓名：鄧志成班級:13電信目錄

3.1軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程

3.2程序的部分代碼

第四章方案設(shè)計(jì)總結(jié)

1.1設(shè)計(jì)目的

程控交換課程設(shè)計(jì)旨在提高我們在通信領(lǐng)域內(nèi)的理論認(rèn)識和實(shí)踐動手能力，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用理論知識解決實(shí)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(rèn)識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，經(jīng)過搜集資料，初步方案設(shè)計(jì)，系統(tǒng)組建，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告的過程，得到一次科學(xué)研究工作的初步訓(xùn)練，提高科研綜合素質(zhì)。為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至畢業(yè)后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)

1.2程控交換系統(tǒng)的介紹

自從20世紀(jì)60年代中期出現(xiàn)模擬程控交換機(jī)及70年代初期推出數(shù)字程控交換機(jī)以來,程控交換技術(shù)迅速發(fā)展。同時(shí),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(bào)、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,還存在其他的專用網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)用戶需要使用不同的通信業(yè)務(wù)時(shí),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(fù)建設(shè)等弊病。解決這些問題的就是用一個(gè)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(jī)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(jī)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(jì)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(jì)如下：

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理框圖

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：

①用戶線接口電路

②二\四線變換器

③PCM編譯碼電路

(2)交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要完成時(shí)分交換的功能，它由下列電路組成：

①時(shí)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：

①450Hz數(shù)字撥號音電路

②忙音發(fā)生電路

③回鈴音發(fā)生電路

④25Hz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，輸出顯示信息等各種功能：

①液晶顯示電路：顯示主叫方電話號碼及通話時(shí)間。

②雙音多頻DTMF接收檢測電路：把MT8870輸出的DTMF四位二進(jìn)制信號，接收存貯后再送給CPU中央集中控制處理系統(tǒng)。

③用戶狀態(tài)檢測電路：主要識別主、被叫用戶的摘掛機(jī)狀態(tài)，送給CPU進(jìn)行處理。

④信號音控制電路：它完全按照CPU發(fā)出的指令進(jìn)行操作，使各種信號音按照系統(tǒng)程序進(jìn)行工作。

⑤振鈴控制電路：它也是按照CPU發(fā)出的指令進(jìn)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(shí)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(jī)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(shí)現(xiàn)的一些用戶功能放到“用戶電路”來完成。

用戶電路也可稱為用戶線接口電路（SubscriberLineInterfaceCircuit—SLIC）。任何交換機(jī)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-Batteryfeeling）：向用戶話機(jī)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(hù)（O-Overvoltageprotection）：防止過壓過流沖擊和損壞電路、設(shè)備。

(3)振鈴控制（R-RingingControl）：向用戶話機(jī)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)監(jiān)視（S-Supervision）：監(jiān)視用戶線的狀態(tài)，檢測話機(jī)摘機(jī)、掛機(jī)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300Hz~3400Hz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(shí)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(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在改為集成電路實(shí)現(xiàn)，因此稱為“混合電路”。

(7)測試（T-Test）：對用戶電路進(jìn)行測試。

模擬用戶線接口功能框

3.為了實(shí)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(jī)模擬用戶接口所規(guī)定的7項(xiàng)功能中的6項(xiàng)即B(饋電)、O(過壓保護(hù))、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(jī)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．用戶接口電路的電路原理圖

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)共有四個(gè)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(jìn)行分析。

圖是用戶1用戶線接口電路的電路原理圖。

饋電電源

鈴流發(fā)生器低通

低通

混

合

電

路

過

壓保護(hù)

電

路

饋

電

電

路

振

鈴控

制

編碼器

解碼器

平衡

網(wǎng)絡(luò)

模

擬用戶線

發(fā)送碼流

接收碼流

振鈴控制信號用戶線狀態(tài)信號

用戶線接口電路原理圖

5．PCM編譯碼器

模擬信號經(jīng)過編譯碼器時(shí)，在編碼電路中，它要經(jīng)過取樣、量化、編碼在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的PCM編譯碼電路中的器件為美國國家半導(dǎo)體公司的TP3067。

圖3-2是它的管腳排列圖。

圖3-2TP3067管腳排列圖

2.2控制系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)

1.單片機(jī)控制系統(tǒng)

針對交換機(jī)的功能要求，進(jìn)行了可能性論證及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)

stc89c52單片機(jī)作為核心。該單片機(jī)數(shù)MCS-51的改進(jìn)型，是一種內(nèi)置4KFLASHROM,大大簡化單片機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。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(jī)切換。

1.1電話摘機(jī)檢測電路

電話摘機(jī)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(dāng)電話處于掛機(jī)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(jī)摘機(jī)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(jī)可以判斷4個(gè)電話分機(jī)的摘，掛機(jī)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(jī)以判斷是否有振鈴信號。

1.3鈴流電流

鈴流用于對分機(jī)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(shí)在分機(jī)間通話時(shí)，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(jī)撥號時(shí)

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(jìn)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(fù)成對應(yīng)于16種

DTMF信號音對的4bit二進(jìn)制碼(D01～D04)。

通過外接3．5795MHz晶體，與內(nèi)含振蕩器產(chǎn)生基準(zhǔn)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)楦唠娖剑魺o輸入信號或連續(xù)失真，則ECO返回至低電平。與此同時(shí)ECO通過外接Ｒ328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(shí)，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(shí)分交換電路

時(shí)分交換的基本組成是一個(gè)話音存儲器和一個(gè)控制存儲器。話音存儲器是暫時(shí)存儲輸入數(shù)字信號。如果是一條輸入線只需要一個(gè)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?？刂拼鎯ζ魇怯脕砑拇嬖捯魰r(shí)隙的地址。話音存儲器有兩種工作方式，一種是時(shí)鐘寫入，控制讀出。另一種是控制寫入，時(shí)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是加拿大MITEL公司的數(shù)字交換矩陣芯片。

(1)它的主要特點(diǎn)是：

①M(fèi)ITEL串行總線（ST-BUS）

②8×32時(shí)隙輸入

③8×32時(shí)隙輸出

④256個(gè)用戶的無阻塞交換

⑤單電源（+5V）供電

⑥30mW的低功耗

⑦微處理器的接口

⑧三態(tài)串行輸出

這個(gè)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(jì)的。可用在交換機(jī)中。它共聯(lián)接256個(gè)64kbps通道。8個(gè)串行輸入均由32個(gè)64kbps組成，即形成一個(gè)2.048Mbps串行總線碼流。另外，MT8980對串行總線的時(shí)隙可以進(jìn)行讀寫，因此可以用這種方式進(jìn)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(tǒng)

3.1軟件實(shí)現(xiàn)流程

1．時(shí)分交換單片機(jī)控制模塊的控制原理,如圖。

(1)時(shí)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(shí)現(xiàn)兩個(gè)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(jī)。

(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。

時(shí)分交換單片機(jī)控制原理

2．控制模塊各端口地址

控制模塊主要是由單片機(jī)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(kuò)展端口的作用作詳細(xì)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(gè)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(gè)用戶發(fā)出振鈴控制命令，并且是

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(gè)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(dāng)用戶撥號碼時(shí)，STD為低電平；

無撥號時(shí)，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(huán)路狀

態(tài)，C口有8個(gè)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(gè)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?！?”為環(huán)路斷開（即電話掛機(jī)）；

“0”為環(huán)路閉合（即電話摘機(jī)），然后通過程序處理來判斷四用戶

的摘掛機(jī)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(gè)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、PA1、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(gè)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，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(shí)現(xiàn)對MT8980的接續(xù)控制（詳細(xì)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、R／W）的控制已由相關(guān)的硬件電路完成，這里不在贅

程序工作流程示意圖

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？

NO

YES

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

YES

NO

來話接續(xù)

向被叫送鈴音，向主叫送回鈴

被叫應(yīng)答嗎？

NO

YES

停送鈴流，回鈴音，接通電路

話端掛機(jī)嗎？

主叫掛機(jī)嗎？NO

拆線（釋放復(fù)原）開始

應(yīng)答

掛機(jī)

NO

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

#include

#defineucharunsignedchar

//以下定義U10的地址

#defineCOM8255AXBYTE[0xfaf3]

#definePA8255AXBYTE[0xfaf0]

#definePB8255AXBYTE[0xfaf1]

#definePC8255AXBYTE[0xfaf2]

//定義U21的地址

#defineCOM8255BXBYTE[0xf6f3]

#definePA8255BXBYTE[0xf6f0]

#definePB8255BXBYTE[0xf6f1]

#definePC8255BXBYTE[0xf6f2]

main

{

uchari;

COM8255A=0x89;//初始化8255A

COM8255B=0x89;//初始化8255B

//初始化8980

for(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=0x0a;

PA8255A=0x23;

PA8255B=0x0a;

PA8255A=0x24;

PA8255B=0x0a;

PA8255A=0x25;

PA8255B=0x0a;

PA8255A=0x26;

PA8255B=0x0a;

//完成初始化8980

}

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)隙分配：

用戶1的接收和發(fā)送都是第1時(shí)隙。

用戶2的接收和發(fā)送都是第2時(shí)隙。

用戶3的接收和發(fā)送都是第3時(shí)隙。

用戶4的接收和發(fā)送都是第4時(shí)隙。

外線接口用戶的接收和發(fā)送都是第5時(shí)隙。

外輸入音頻信號占用第6發(fā)送時(shí)隙。

雙音多頻收號器占用第6接收時(shí)隙。

撥號音占用第7發(fā)送時(shí)隙。

忙音占用第8發(fā)送時(shí)隙。

回鈴音占用第9發(fā)送時(shí)隙。

其它時(shí)隙都為空時(shí)隙。

(2)用戶3送忙音（撥號音、回鈴音的實(shí)現(xiàn)方法同忙音）

因?yàn)槊σ粽加玫?發(fā)送時(shí)隙（撥號音占用第