程控交換機(jī)設(shè)計(jì)方案

1、程控交換機(jī)設(shè)計(jì)方案學(xué)號(hào)：2013914115 姓名：鄧志成 班級(jí):13電信 -目錄 -摘要第一章 緒論1.1 設(shè)計(jì)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(jì)方案第二章 程控交換硬件系統(tǒng)2.1 話路系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)2.2 控制系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)2.3 時(shí)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(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)摘要自從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

2、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。關(guān)鍵字：程控交換機(jī) 通信 時(shí)分復(fù)用第一章 緒論 1.1設(shè)計(jì)目的     程控交換課程設(shè)計(jì)旨在提

3、高我們在通信領(lǐng)域內(nèi)的理論認(rèn)識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。鞏固和加深對控制理論基本知識(shí)的理解和對儀表的認(rèn)識(shí)，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

4、, 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(dòng)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

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(jì)如下：交換網(wǎng)絡(luò)用戶電路用戶電路 CPU中央處理單元 實(shí)驗(yàn)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(shí)分交換的功能，它由下列電路組成： 時(shí)分交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(3)多種信號(hào)音電路 主要完成各種信號(hào)音的產(chǎn)生與發(fā)送，它由下列電路組成： 450Hz數(shù)字撥號(hào)音電路 忙音發(fā)生電路 回鈴音發(fā)生電路 25Hz振鈴信號(hào)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(hào)檢測，號(hào)碼識(shí)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(hào)碼及通話時(shí)間。 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(hào)，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(shí)別主、被叫用戶的摘掛機(jī)狀態(tài)，送給CPU進(jìn)行處理。 信號(hào)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(hào)音按照系統(tǒng)程序進(jìn)行工作。 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

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(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-Battery feeling）：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-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(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)

8、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(hào)脈沖等信號(hào)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(shí)現(xiàn)模擬二線雙向信號(hào)與PCM發(fā)送、接收數(shù)字四線單向信號(hào)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)

9、測試（T-Test）：對用戶電路進(jìn)行測試。饋電電源低通混 合 電 路過 壓 保 護(hù) 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(hào)用戶線狀態(tài)信號(hào)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

10、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。 用戶線接口電路原理圖5PCM編譯碼器 模擬信號(hào)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3-2 TP3067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 4K FLASH ROM,大大簡化單片機(jī)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(hào)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(hào)裝換為數(shù)字的脈沖信號(hào)，送單片機(jī)以判斷是否有振鈴信號(hào)。1.3

12、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(hào)時(shí)產(chǎn)生DTMF 信號(hào)對(按鍵聲) ，DTMF信號(hào)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(hào)輸出。該2 路信號(hào)經(jīng)譯碼、鎖存、緩沖，恢復(fù)成對應(yīng)于16 種DTMF 信號(hào)音對的4bit

13、二進(jìn)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(zhǔn)頻率信號(hào)。通過對ECO初始控制輸出的檢測來識(shí)別雙音多頻信號(hào)，若電路檢測出一可識(shí)別的單音對，此端即變?yōu)楦唠娖?，若無輸入信號(hào)或連續(xù)失真，則ECO返回至低電平。與此同時(shí)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(hào)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，

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(shí)分交換電路時(shí)分交換的基本組成是一個(gè)話音存儲(chǔ)器和一個(gè)控制存儲(chǔ)器。話音存儲(chǔ)器是暫時(shí)存儲(chǔ)輸入數(shù)字信號(hào)。如果是一條輸入線只需要一個(gè)32X8的RAM存儲(chǔ)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(chǔ)器的容量是256×8?？刂拼鎯?chǔ)器是用來寄存話音時(shí)隙的地址。話音存儲(chǔ)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

15、拿大MITEL公司的數(shù)字交換矩陣芯片。(1)它的主要特點(diǎn)是： MITEL串行總線（ST-BUS） 8×32時(shí)隙輸入 8×32時(shí)隙輸出 256個(gè)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(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?？捎迷诮粨Q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

16、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(hào)。(2)控制接續(xù)主要完成以下功能：送各種信號(hào)音（如撥號(hào)音、忙音、回鈴音）、停信號(hào)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(hào)主要是接收收號(hào)電路（雙音多頻收號(hào)器）送來的電話號(hào)碼。PCM輸出總線PCM輸入總線話 音存儲(chǔ)器控 制存儲(chǔ)器接續(xù)地址控 制接續(xù)數(shù)據(jù)控 制時(shí)分交換單片機(jī)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(hào) 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(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(hào)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

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(hào)器送來的電話號(hào)碼，C口也有8個(gè)數(shù)據(jù)輸入信號(hào)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(hào)碼的輸入口，PC4是STD信號(hào)的輸入口，用戶是否有撥號(hào)就是通過STD信號(hào)來判斷。當(dāng)用戶撥號(hào)碼時(shí)，STD為低電平；無撥號(hào)時(shí)，STD為高電平，以此來讀取電話號(hào)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(gè)數(shù)據(jù)輸入信號(hào)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(hào)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(gè)數(shù)據(jù)輸出信號(hào)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(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、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(hào)音第一位號(hào)碼來了嗎？NOYES撥號(hào)開始停送撥號(hào)音，收存號(hào)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(jī)嗎？ 主叫掛機(jī)嗎？NO拆線（釋放復(fù)原）開始應(yīng)答掛機(jī)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(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(hào)占用第6發(fā)送時(shí)隙。 雙音多頻收號(hào)器占用第6接收時(shí)隙。 撥號(hào)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(hào)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(hào)音占用第7發(fā)送時(shí)隙，回鈴音占用第9發(fā)送時(shí)隙），而用戶3占用第3接收時(shí)隙，為