程控交换机专项方案设计.doc

程控互换机设计方案
学号：914115 姓名：邓志成 班级:13电信
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摘要
第一章 绪论
1.1 设计目
1.2 程控互换系统简介
1.3 程控互换系统整体设计方案
第二章 程控互换硬件系统
2.1 话路系统及其实现
2.2 控制系统及其实现
2.3 时分互换电路
第三章 程控互换软件系统
3.1 软件系统实现流程
3.2 程序某些代码
第四章 方案设计总结

摘要
自从20世纪60年代中期浮现模仿程控互换机及70年代初期推出数字程控互换机以来，程控互换技术迅速发展。同步，由于人们对信息解决需求迅速增长，除电话业务外，各种非电话业务如传真、顾客电报、电子邮件、可视图文及数据通信等迅速兴起，因而除了电话网外，还存在其她专用网络。当顾客需要使用不同通信业务时,必要按照业务类型分别向电信部门申请，引入不同专用顾客线和中断，使用不同规程和方式，这给顾客和管理部门都带来了不便。再者,建设专用网必然存在投资大、线路运用率低、重复建设等弊病。解决这些问题就是用一种单一网络综合业务数字网ISDN来提供各种不同类型业务。小型字程控互换机以其成本低、易改造、线路运用率高等优势，使其在综合业务数字网中有很大开发潜力。

核心字：程控互换机 通信 时分复用

第一章 绪论

1.1设计目 
    程控互换课程设计旨在提高咱们在通信领域内理论结识和实践动手能力，培养咱们综合运用理论知识解决实际问题能力。巩固和加深对控制理论基本知识理解和对仪表结识，培养创新能力，通过收集资料，初步方案设计，系统组建，撰写设计报告过程，得到一次科学研究工作初步训练，提高科研综合素质。为后续课程学习、毕业设计乃至毕业后工作打下一种良好基本

1.2 程控互换系统简介
自从20世纪60年代中期浮现模仿程控互换机及70年代初期推出数字程控互换机以来，程控互换技术迅速发展。同步，由于人们对信息解决需求迅速增长，除电话业务外，各种非电话业务如传真、顾客电报、电子邮件、可视图文及数据通信等迅速兴起，因而除了电话网外，还存在其她专用网络。当顾客需要使用不同通信业务时,必要按照业务类型分别向电信部门申请，引入不同专用顾客线和中断，使用不同规程和方式，这给顾客和管理部门都带来了不便。再者,建设专用网必然存在投资大、线路运用率低、重复建设等弊病。解决这些问题就是用一种单一网络综合业务数字网ISDN来提供各种不同类型业务。小型字程控互换机以其成本低、易改造、线路运用率高等优势，使其在综合业务数字网中有很大开发潜力。
数字程控互换机是数字电话网，移动电话网及综合业务数字网核心设备，
在通信网中起着非常重要作用。
1.3程控互换系统整体设计方案
本程控互换系统重要由顾客线接口电路，中心控制单元，互换网络以及相应软件系统构成。其整体设计如下：

互换网络
顾客电路
顾客电路

CPU中央
解决单元

实验系统原理框图

顾客电路
顾客电路

该系统各模块功能如下:
(1)顾客模块电路 重要完毕BORSCHT七种功能，它由下列电路构成：
① 顾客线接口电路
② 二\四线变换器
③ PCM编译码电路
(2)互换网络系统 重要完毕时分互换功能，它由下列电路构成：
① 时分互换网络系统
(3)各种信号音电路 重要完毕各种信号音产生与发送，它由下列电路构成：
① 450Hz数字拨号音电路
② 忙音发生电路
③ 回铃音发生电路
④ 25Hz振铃信号电路
(4)CPU中央集中控制解决器电路 重要完毕对系统电路各种控制，信号检测，号码辨认，输出显示信息等各种功能：
① 液晶显示电路：显示主叫方电话号码及通话时间。
② 双音多频DTMF接受检测电路：把MT8870输出DTMF四位二进制信号，接受存贮后再送给CPU中央集中控制解决系统。
③ 顾客状态检测电路：重要辨认主、被叫顾客摘挂机状态，送给CPU进行解决。
④ 信号音控制电路：它完全按照CPU发出指令进行操作，使各种信号音按照系统程序进行工作。
⑤ 振铃控制电路：它也是按照CPU发出指令进行工作。

第二章 程控互换硬件系统
2.1 话路系统及其实现
1．顾客接口电路作用
在当代电话通信设备与程控互换机中，由于互换网络不能通过铃流、馈电等电流，因而将过去在公用设备（如绳路）实现某些顾客功能放到“顾客电路”来完毕。
顾客电路也可称为顾客线接口电路（Subscriber Line Interface Circuit—SLIC）。任何互换机都具备顾客线接口电路。
2.模仿顾客线接口电路功能可以归纳为BORSCHT七种功能，详细含义是：
(1)馈电（B-Battery feeling）：向顾客话机送直流电流。普通规定馈电电压为-48V，环路电流不不大于18mA。
(2)过压保护（O-Overvoltage protection）：防止过压过流冲击和损坏电路、设备。
(3)振铃控制（R-Ringing Control）：向顾客话机馈送铃流，普通为25Hz/75Vrms正弦波。
模仿顾客线接口功能见图2-1。

(4)监视（S-Supervision）：监视顾客线状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和互换网络。
(5)编解码与滤波（C-CODEC/Filter）：在数字互换中，完毕模仿话音与数字码间转换。普通采用PCM编码器（Coder）与解码器（Decoder）来完毕，统称为编译码器（CODEC）。相应防混叠与平滑低通滤波器占有话路300Hz~3400Hz带宽，编码速率为64kb/s。
(6)混合（H-Hybrid）：完毕二线与四线转换功能，即实现模仿二线双向信号与PCM发送、接受数字四线单向信号之间连接。过去这种功能由混合线圈实现，当前改为集成电路实现，因而称为“混合电路”。
(7)测试（T-Test）：对顾客电路进行测试。

馈电电源
低通
混 合 电 路
过 压 保 护 电 路

馈 电 电 路
振 铃 控 制

编码器
模仿顾客线
发送码流

铃流发生器

低通
解码器
平衡
网络
接受码流
振铃控
制信号
顾客线
状态信号

模仿顾客线接口功能框

3.为了实现以上功能，咱们选用是Legerity公司AM79R70，它除了具备国际电信联盟组织CCITT 为数字程控互换机模仿顾客接口所规定7项功能中6项即 B(馈电)、O(过压保护)、R（振铃控制）、S（监测）、H（混合）、T（测试）之外，还具备电流限制、挂机传播、极性反转、TIP开路和环路检测等功能,而编解码由编解码芯片TP3067来完毕。
4．顾客接口电路电路原理图
本实验系统共有四个顾客线接口电路，电路构成与工作过程均相似，因而只对其中一路进行分析。
图是顾客1顾客线接口电路电路原理图。

顾客线接口电路原理图

5．PCM编译码器
模仿信号通过编译码器时，在编码电路中，它要通过取样、量化、编码
在本实验系统PCM编译码电路中器件为美国国家半导体公司TP3067。
图3-2是它管脚排列图。

图3-2 TP3067管脚排列图

2.2 控制系统及其实现
1. 单片机控制系统
针对互换机功能规定，进行了也许性论证及系统设计。控制系统stc89c52 单片机作为核心。该单片机数MCS-51改进型，是一种内置 4K FLASH ROM,大大简化单片机系统构造。译码器采用TEL公司MT8870 DTMF接受器，用于接受电话号码以及解决分机切换。

1.1电话摘机检测电路

电话摘机检测电路所示，由三极管BG1，电阻R1，R2，R3，电容C1以光耦IC1构成，当电话处在挂机是其显高阻状态，R1没有电流流过，BG1为 截至状态，电路输出为高电平。但电话机摘机后，其为低阻状态，电路输出为低电平P1.0-P1.3,使得单片机可以判断4个电话分机摘，挂机状态。

1.2振铃检测电路
振铃检测电路由整流桥D1，电阻R4，电容C1，稳压二极管D2以及光耦IC2等构成。通过如下电路就可以将模仿振铃信号装换为数字脉冲信号，送单片机以判断与否有振铃信号。

1.3 铃流电流
铃流用于对分机电话呼喊，铃流dialup由25hz振荡器，秒振荡器以及控制使能等构成。

1.4 内部通话馈电电路
内部通话馈电电路实在分机间通话时，由于不能使用电话线馈电而设立。

2. 双音多频检测电路
本模块电路中，DTMF 接受器采用MT8870芯片。DTMF 接受器涉及DTMF 分组滤波器和DTMF 译码器，双音多频电路图如图所示。电话单机拨号时产生DTMF 信号对(按键声) ，DTMF信号对先经高、低群带通滤器进行fL/fH区别，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF 2路低频fL、高频fH信号输出。该2 路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成相应于16 种DTMF 信号音对4bit 二进制码( D01 ～ D04) 。

通过外接3 ． 579 5 MHz 晶体，与内含振荡器产生基准频率信号。通过对ECO
初始控制输出检测来辨认双音多频信号，若电路检测出一可辨认单音对，此端即变为高电平，若无输入信号或持续失真，则ECO返回至低电平。与此同步ECO
通过外接Ｒ328 向C315充电，得到控制输入CI / GT，若此输入电压高于门限值VTSt，则电路将接受DTMF 单音对，并锁存相应码字于输出，若输入电压低于VTSt，则电路不接受新单音对。此外，CI 信号经形成和延时，从延迟控制输出CID 端输出，提供一选通脉冲，表白该码字已被接受和输出已被更新，若CI 超过VTSt，输出锁存器被更新，则CID 为高电平，若积分电压降到门限VTst如下，CID 也回到低电平。

2.3 时分互换电路
时分互换基本构成是一种话音存储器和一种控制存储器。话音存储器是暂时存储输入数字信号。如果是一条输入线只需要一种32X8RAM存储器。而当前专用互换芯片（如MT8980）普通有8条2.048Kb/s输入线和8条输出线。它们内部话音存储器容量是256×8。控制存储器是用来寄存话音时隙地址。话音存储器有两种工作方式，一种是时钟写入，控制读出。另一种是控制写入，时钟读出。 MT8980 功能框图如图5 所示，它是集成度较高数字互换电路，可用于中、小型程控顾客数字互换。
MT8980是加拿大MITEL公司数字互换矩阵芯片。
(1)它重要特点是：
① MITEL串行总线（ST-BUS）
② 8×32时隙输入
③ 8×32时隙输出
④ 256个顾客无阻塞互换
⑤单电源（+5V）供电
⑥ 30mW低功耗
⑦微解决器接口
⑧三态串行输出

这个大规模集成电路是为PCM语音或者数据互换设计。可用在互换机中。它共联接256个64kbps通道。8个串行输入均由32个64kbps构成，即形成一种2.048Mbps串行总线码流。此外，MT8980对串行总线时隙可以进行读写，因而可以用这种方式进行串行通信。
(2)管脚阐明（管脚顶视图如图7-3所示）：

MT8980管脚图

MT8980 功能框图

第三章 程控互换软件系统
3.1 软件实现流程
1．时分互换单片机控制模块控制原理,如图。
(1)时分互换控制模块重要完毕如下功能：控制接续、环路检测、振铃控制、双音多频收号。
(2)控制接续重要完毕如下功能：送各种信号音（如拨号音、忙音、回铃音）、停信号音和实现两个电话接续与断开。
(3)环路检测重要是检测电话环路状态，然后通过软件来判断电话摘挂机。
(4)振铃控制重要完毕给被叫送振铃。
(5)双音多频收号重要是接受收号电路（双音多频收号器）送来电话号码。

PCM输出总线
PCM输入总线

话 音
存储器

控 制
存储器

接续地址控 制

接续数据控 制

时分互换单片机控制原理

B口
C口
A口

CPU
中央
控制
单元

8255

8255
U10
U21
振 铃
控 制
号 码
接 收
A口
C口
接续地址控 制线
接续数据控 制线
用 户
环路检 测

2．控制模块各端口地址
控制模块重要是由单片机和两片8255构成；
U10（8255）A口地址为＃FAF0，B口为＃FAF1，C口为＃FAF2，控制字口为＃FAF3。
U21（8255）A口地址为＃F6F0，B口为＃F6F1，C口为＃F6F2，控制字口为＃F6F3。
下面对各扩展端口作用作详细阐明：
(1) U10B口。其地址为＃FAF1，它作用是发出振铃控制命令，B口有8个数据输出信号线，依次是PB7、PB6、PB5、PB4、PB3、PB2、PB1、PB0，其中低四位用来对四个顾客发出振铃控制命令，并且是一一相应，PB0控制顾客1，PB1控制顾客2，PB2控制顾客3，PB3控制顾客4，高四位未用，例如要使顾客1振铃，只需向＃FAF1（U10B口）送＃01H即可。
(2) U10C口。其地址为＃FAF2，它作用是读取双音多频收号器送来电话号码，C口也有8个数据输入信号线，依次是PC7、PC6、PC5、PC4、PC3、PC2、PC1、PC0，其中低四位PC3、PC2、PC1、PC0为4bit电话号码输入口，PC4是STD信号输入口，顾客与否有拨号就是通过STD信号来判断。当顾客拨号码时，STD为低电平；无拨号时，STD为高电平，以此来读取电话号码。
(3) U21C口。其地址为＃F6F2，它作用是读取四部电话环路状态，C口有8个数据输入信号线，依次是PC7、PC6、PC5、PC4、PC3、PC2、PC1、PC0，其中低四位PC3、PC2、PC1、PC0为四个顾客环路状态输入口，并且是一一相应，PC3相应顾客4，PC2相应顾客3，PC1相应顾客2，PC0相应顾客1。“1”为环路断开（即电话挂机）；“0”为环路闭合（即电话摘机），然后通过程序解决来判断四顾客摘挂机状态。
(4) U10A口。其地址为＃FAF0，它作用是控制MT8980地址线。A口有8个数据输出信号线，依次为PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，其中PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0接MT8980地址

线，并且一一相应，PA5相应MT8980A5，PA4相应MT8980A4，PA3相应MT8980A3，PA2相应MT8980A2，PA1相应MT8980A1，PA0相应MT8980A0。
(5) U21A口。其地址为＃F6F0，它作用是控制MT8980数据线。A口有8个数据输出信号线，依次为PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，它们都与MT8980数据线相连，并且一一相应， PA7相应MT8980A7，PA6相应MT8980A6，PA5相应MT8980A5，PA4相应MT8980A4，PA3相应MT8980A3，PA2相应MT8980A2，PA1相应MT8980A1，PA0相应MT8980A0。中央控制器对U10A口和U21A口共同控制来实现对MT8980接续控制（详细控制办法可查阅MT8980有关资料）。对MT8980其他控制线（如DS、／CS、R／W）控制已由有关硬件电路完毕，这里不在赘

开始
有顾客呼喊吗？
去话接续
YES
NO
呼喊
向主叫送拨号音
第一位号码来了吗？
NO
YES
拨号开始
停送拨号音，收存号码
内部解决
被叫闲吗？
向主叫送忙音
YES
NO
来话接续
向被叫送铃音，向主叫送回铃音
被叫应答吗？
NO
YES
停送铃流，回铃音，接通电路
话端挂机吗？
主叫挂机吗？
NO
拆线（释放复原）
开始
应答
挂机
NO

程序工作流程示意图

3.2 程序某些代码
(1)初始化程序（重要完毕对8255和MT8980初始化）
#include<absacc.h>
#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
//如下定义U10地址
#define COM8255A XBYTE[0xfaf3]
#define PA8255A XBYTE[0xfaf0]
#define PB8255A XBYTE[0xfaf1]
#define PC8255A XBYTE[0xfaf2]
//定义U21地址
#define COM8255B XBYTE[0xf6f3]
#define PA8255B XBYTE[0xf6f0]
#define PB8255B XBYTE[0xf6f1]
#define PC8255B XBYTE[0xf6f2]
main
{
uchar i;
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;
//完毕初始化8980
}

本实验系统时隙分派：
顾客1接受和发送都是第1时隙。
顾客2接受和发送都是第2时隙。
顾客3接受和发送都是第3时隙。
顾客4接受和发送都是第4时隙。
外线接口顾客接受和发送都是第5时隙。
外输入音频信号占用第6发送时隙。
双音多频收号器占用第6接受时隙。
拨号音占用第7发送时隙。
忙音占用第8发送时隙。
回铃音占用第9发送时隙。
其他时隙都为空时隙。
(2)顾客3送忙音（拨号音、回铃音实现办法同忙音）
由于忙音占用第8发送时隙（拨号音占用第7发送时隙，回铃音占用第9发送时隙），而顾客3占用第3接受时隙，为了让顾客3能听到忙音，就是要控制时分互换网络将第8时隙互换到第3时隙。参照程序如下：

PA8255A=0x23;
PA8255B=0x08;//给顾客三送忙音

(3)顾客1和顾客4通话
由于顾客1占用第1发送时隙和第1接受时隙，而顾客4占用第4发送时隙和第4接受时隙，为了让顾客1能听到顾客4话音，就是要控制时分互换网络将第4时隙互换到第1时隙。同理，为了让顾客4能听到顾客1话音，就是要控制时分互换网络将第1时隙互换到第4时隙。
PA8255A=0x21;
PA8255B=0x04;//把被叫信息送给主叫
PA8255A=0x24;
PA8255B=0x01;//把主叫信息送给被叫

(4)双音多频收号器接受顾客4双音多频信号和CPU读取号码
由于双音多频接受器占用第6接受时隙，而顾客4占用第4发送时隙，为了让顾客4发出双音多频信号送入双音多频收号器中，就要控制时分互换网络将第4时隙互换到第6时隙。而双音多频收号器将收到双音多频信号译成二进制代码送入U10（8255）C口，此时需要CPU从该端口把所拨号码读入。
PA8255A=0x26;//顾客四占用DTMF
PA8255B=0x04;
temp=PC8255A&0x0F;//读取号码

第四章 方案设计总结
这次设计方案是培养我综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力重要环节,是对学生实际工作能力详细训练和考察过程。方案设计，一方面是为了检查我一种学期来我学习成果，另一方面也是为了让我进一步掌握和运用它，同步也让我认清自己局限性之处和薄弱环节，加以弥补和加强。通过方案设计，使我加强对程控互换机理解，让我学会了查寻资料、数据配备等环节。进一步提高了我分析解决实际问题能力，为我创造了一种动脑动手，锻炼分析。解决程控互换机技术问题实际本领，真正实现由课本知识向实际能力转化，加深对基本原理理解增强了我实际能力。