《现代交换原理》

实验指导书许洪玮 原 玲 张文慧

广东工业大学信息工程学院

二○一七年五月

目录

实验一 交换系统组成与结构.....................................1

实验二 电话用户接口模块实验.................................7

实验三 信令信号的产生与双音多频接收.............. 14

实验四 话路 PCM 编译码......................................... 23

实验五 空分交换与时分交换原理...........................29

实验六 程控交换系统综合实验...............................41

1

实验一 交换系统组成与结构

实验项目性质：验证性实验

所属课程名称：现代交换原理

一、实验目的

1、全面了解交换系统组成与结构及实验操作方法。

二、实验内容和要求

图 1-1 交换系统组成与结构方框图

程控交换系统由 11 个主要功能电路模块组成，各模块的组

ＰＣＭ编译码

ＰＣＭ编译码

ＰＣＭ编译码

ＰＣＭ编译码

交换

网络

模块

接口

电话用户

接口电路

电话用户

接口电路

电话用户

接口电路

电话用户

接口电路

电话Ａ

电话Ｂ

电话Ｃ

电话Ｄ

记发器

单元

交换控制器

中央处理器

液晶、键盘

双音多频检测１ 双音多频检测２

USB 接口

存储器

电话Ａ、Ｂ拨

号（共享）

电话Ｃ、Ｄ拨

号（共享）

时序与控制器电路 用户摘挂机

交换状态指示

VOIP网关WAN 口

2

成及主要作用如下：

1、电话用户接口电路

提供了４路电话用户接口电路，其中电话 B和电话 D设计成

可插拔的模块结构。用户接口电路使用的主芯片为 PBL 38710，

可实现馈电（B）、二/四线变换（H），摘挂机检测（S）和铃流驱

动（R）等功能。另外，用户接口电路对发送信号可进行放大、

衰减调节。四路电话的呼叫号码分别为 48、49、68、69。

2、编译码和滤波器 C(Codec & Filters)

使用的主芯片为 TP3057，主要实现单路语音的语音滤波、PCM

编译码功能。

3、双音多频（DTMF）检测电路

使用的主芯片为 MT8870，DTMF 接收器先经高、低群带通滤

器进行 fL / fH区分，然后过零检测、比较，得到相应于 DTMF 的

两路 fL、fH信号输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成

对应于 16 种 DTMF 信号的 4 比特二进制码（D1～D4），再送给记

发器进行号码识别以便控制交换网络接通被叫用户话路。电话 A，

B共享一路 DTMF 检测器，电话 C，D共享另一路 DTMF 检测器。

4、信令处理器和记发器电路（中央处理器）

它是 U101（AVR 单片机）及外围电路构成，在系统软件的作

用下，完成键盘扫描和液晶显示、工作状态指示和接收计算机数

据。同时完成对话机状态的监视、信号音及铃流输出控制、电话

号码的识别、交换命令发送等功能。具体叙述如下：

（1）用户状态检测电路：接收各个用户线接口电路输出的

用户状态检测信号 DETX（X 是话路的序号），可以是 A、B、C、D，

例如 DETA 是第一话路的用户状态检测信号（下面文字说明中标

号的 X含义与此处相同），信号直接送入 CPU 的 PE 口，以识别主、

被叫用户的摘挂机状态。

（2）电话用户信令音控制电路：主要由单片机 U101 及电子

开关 CD4066 组成，在单片机 U101 的作用下，分别分时地将上述

EPM240 产生拨号音、忙音、回铃音等三种信号通过电子开关

CD4066 送入主叫用户。

（3）铃流控制电路：自动交换时，在单片机 U101 作用下，

EPM240 输出的铃流音信号（RING），由 PBL38710 提升铃流信号电

压，使其有效值达到 75V 左右，送往电话机。

（4）DTMF 接收控制电路：当 MT8870 收到电话号码后，便发

出使能信号向单片机 U101 申请中断，同时将译码的电话号码数

据（DTMFD1～4）送给单片机 U101 进行处理。

3

5、时序与控制器电路

主要由 CPLD 可编程数字逻辑器件 EPM240 及外围电路构成，

它产生并输出下列信号：

（1）500Hz 连续方波（即拨号音信号）

（2）忙音脉冲，即 0.35 秒通、0.35 秒断的周期方波

（3）回铃音脉冲，即 1秒通、4秒断的周期方波

（4）25Hz 周期方波（振铃信号）

（5）PCM 编译码器的时序、时钟信号。

（6）各接口电路间的控制片选信号。

6、交换网络控制器

主要由单片机 U103 和片外存储器 U109 构成，完成交换网络

模块的交换控制工作。片外存储器 U109 可下载存储学生的二次

开发程序。

7、交换网络模块

（1）人工交换：各电话用户发送、接收端信号通过铜铆孔

开放出来，可通过手动连线完成电话信息的交换工作。

（2）空分交换网络：主要由 MT8816 芯片构成，完成空分路

由选通。

（3）数字时分程控交换网络：分别由 MT8980、CPLD、DSP

等芯片构成三种不同实现方式的时分交换模块。

（4）VOIP 网关，支持 SIP 协议标准；

支持的语音编码：G.711(u-law\a-law)、G.729、G.726、

G.723；支持号码设定、来电显示、音量调节、回音抑制、T.38

传真，支持转接、热线、免打扰、闹铃、号码簿等功能。

（5）除人工交换外，其它交换方式的实验需通过更换相应

的实验模块来完成。

8、液晶键盘

由字符型液晶和薄膜键盘电路组成：它们共同完成交换功能

设置，和对话路交换状态的同步显示、话路时隙分配设置等功能。

9、电源供给

分别提供-12V、+5V、+12V、-48V、-5V、-24V、3、3V 等直

流电源。其中前四组直流电源的通断，通过平台左上角的发光二

极管指示。

10、接口电路

时分中继接口、数字光纤通信接口和计算机通信接口，分别

完成数字时分局内通信、数字时分的局间通信与计算机的通信等

功能。

4

11、LAN 接口

每个实验箱的 LAN 接口和软交换中心相连，在拔打 IP 电话

时 LAN 口通过网线和软交换中心交互 SIP 协议和 IP 包；LAN 口也

可和学生终端相连，配置 VOIP 网关 IP 地址等参数；

要求：

1、熟悉本实验平台的组成与结构；

2、熟悉各组成模块的构成元器件及其完成的作用。

图 2 液晶显示器的菜单

5

图 3 系统工作流程

6

三、实验仪器设备和材料清单：

小电话单机 2部、程控交换实验箱、双综示波器

四、实验步骤

1、 在关电情况下，交换网络接口上插上“空分交换模块

（MT8816）”。

2、打开实验箱右侧的总电源开关，电源输入电路加电，电

源指示灯（左上角的 LED 发光二极管）亮。

3、按一下薄膜开关的“复位”键，系统复位一次，液晶显

示“欢迎使用……”。

4、按“开始”键，进入菜单的主要工作状态选择，分“人

工交换”，“空分 MT8816”，……等多种工作方式。具体设置说明

请参见实验 5。

5、选择空分交换方式“空分 MT8816”，“空分”指示灯亮。

6、 分别给电话 A、B 接上电话单机，正常呼叫。注意液晶

显示及其他一些指示灯的变化，熟悉信令程控交换与话音信号通

信交换的全过程。

7、电话 A 默认电话号码为：48；电话 B 默认电话号码为：

49。

注：本实验平台上的跳线开关 K301、K501、默认设置：跳线

1-2 脚连。

五、实验报告要求

根据对实验的初步认识，对系统结构方框图做简要叙述。

六、思考题

1、程控数字交换系统由哪些部分组成？

2、根据实验步骤简要叙述呼叫接续过程。

7

实验二 电话用户接口模块实验

实验项目性质：验证性实验

所属课程名称：现代交换原理

一、实验目的

1、全面了解用户线接口电路功能（BORST）的作用及其实现方法；

2、通过对用户模块电路 PBL 387 10 电路的学习与实验，进一步

加深对 BORST功能的理解。

二、实验内容和要求

（一）电路工作原理介绍

用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line

Interface Circuit—SLIC）。任何交换机都具有用户线接口电路。

根据用户电话机的不同类型，用户线接口电路（SLIC）分为模拟

用户接口电路和数字用户接口电路两种。

模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、

铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变

压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成。在实际中，基于

实现和应用上的考虑，通常将 BORSHCT 功能中过压保护由外接元

器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器（CODEC），

其余功能由集成模拟 SLIC 完成。

在程控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在绳

路中实现的，馈电电压一般是-60V，用户的馈电电流一般是

20mA～30mA，铃流是 25Hz,90V 左右，而在程控交换机中，由于

交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃等，所以向

用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担完成，再加上

其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有馈电

（B），振铃（R）、监视（S）、编译码（C）、混合（H）、测试（T）、

过压保护（O）等七项基本功能。图 2-1 为 模拟用户线接口功

能框图。

模拟用户线接口电路的功能可以归纳为 BORSCHT 七种功能，

具体含义是：

（1）馈电（B-Battery feeling）向用户话机送直流电流。

通常要求馈电电压为-48 伏或-24 伏，环路电流不小于 18m A.

8

（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）向用户话机馈送铃

流，通常为 25Hz/90Vrms 正弦波。

（4）监视（S-Supervision）监视用户线的状态，检测话机

摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和交换网络。

（5）编解码与滤波（C-CODEC/Filter）在数字交换中,它完

成模拟话音与数字码间的转换。通常采用 PCM 编码器（Coder）

与解码器(Decoder)来完成,，统称为 CODEC。相应的防混叠与平

滑低通滤波器占有话路（300Hz-3400Hz）带宽，编码速率为

64kb/s。本功能将在实验 6中详细介绍。

（6）混合（H—Hyhird）完成二线与四线的转换功能，即实

现用户二线双向信号与发送，接收支路四线单向信号之间的连

接。过去这种功能由混合线圈实现，现在改为集成电路，因此称

为“混合电路”。 本功能将在实验 8中详细介绍。

（7）测试（T—Test）对用户电路进行测试。

图 2-1 模拟用户线接口功能框图

（二）用户电路组成原理

在本实验系统中，用户线接口电路选用的是 PBL 387 10 集

成电路。PBL 387 10 是 2/4 线厚膜混合用户线接口电路。它包含

向用户话机恒流馈电、向被叫用户话机馈送铃流、用户摘机后自

行截除铃流，摘挂机的检测及音频或脉冲信号的识别，用户线是

9

否有话机的识别，语音信号的 2/4 线混合转换，外接振铃继电器

驱动输出。PBL 387 10 用户电路的双向传输衰耗均为﹣1dB，供

电电源为+ 5 V 和﹣5 V，PBL 387 10 还将输入的铃流信号放大

以达到电话振铃工作的要求，即达到+75V 的有效值。其各项性能

指标符合邮电部制定的有关标准。

1、 该电路的基本特性

（1）向用户馈送铃流

（2）向用户恒流馈电

（3）过压过流保护

（4）被叫用户摘机自截铃

（5）摘挂机检测和 LED 显示

（6）音频或脉冲拨号检测

（7）振铃继电器驱动输出

（8）语音信号的 2/4 线转换

（9）能识别是否有话机

（10）无需耦合变压器

2、 用户线接口电路主要功能

图 2-2 PBL 387 10 内部电路方框图

控制信号 1控制信号 2状态指示

语音发送支路

语音接收支路

振铃控制

内部电源稳压电路

输入控制译码

二/四

线

接

口

摘机检测

馈电与平衡电路

话音通道

传输

振铃控制

//电话接口

10

图 2-3 用户线接口电路电原理图

图 2-3 用户线接口电路原理图

BGND1

VB

AT2

2

VB

AT

3

VCC4

HB

5

NC 6

VR

7

RSG 8E19

VB

AT

10D

ET11

C2

12C

113

RD

C14

AGND15 RSN

16

VB

AT

17

VEE 18VTX

19

HPT

20

HPR

21

RD

22

RD

R23

VB

AT

24

NC 25

TIPX

26

RIN

GX

27

NC 28

U30

1PB

L387

10

GN

DV

CC

-5V

R30

139

K

R30

26.

8K

-5V

C30

122

00P/

160V

C30

222

00P/

160V

C31

50.

01u

R30

720

KR

305

430K

R30

622

0KR

310

16K

R30

462

K

R30

3

62K

C30

41u

C31

10.

1u

D30

11N

4148

-24V

-48V

C30

30.

47u/

160V

VC

CG

ND

D30

21N

4148

D30

31N

4148

-48V

-5V

Rin

g si

gnal

R32

34.

7K

LED

301

LED

R32

462

0

1TP3

06D

ETA

GN

D

DET

A

BG

301

9012

VC

C

12

J3011

TP30

1

1

TP30

2

321

84

U30

2A

TL08

2

5 67

U30

2B

TL08

2

-12V

+12V

GN

D

C30

60.

1u

C30

7

0.1u

GN

D

R30

820

K

R30

920

K

R32

5

13K

GN

D

E301

10u/

16V

E303

10u/

16V

321

84

U30

3A

TL08

2

-12V

+12V

GN

DC

308

0.1u

C30

9

0.1u

GN

D

R31

162

0

R31

2

1k

R31

6

620

R31

5

620

R31

4

620

W30

14.

7k

5 67

U30

3B

TL08

2B

1A1

2B2

1CR

13

2A3

2B4

2CR

5

3A8

3B9

3CR

6

4A11

4B10

4CR

12

VC

C14

VSS

7

U30

640

66

GN

D

VC

CC

312

0.1u

SELA

0SE

LA1

Sign

alA

R31

362

0

E302

10u/

16V

R33

230

0KR

331

100K

C31

40.

1u

JZ30

13.

5795

MH

Z

C31

30.

1u

R33

010

0K

IN_

2

FB3

IN+

1

VR

EF4

IC5

IC6

F17

F28

VSS

9EN

10

VC

C18

C1/

GO

17

ECO

16

CID

15

DO

111

DO

212

DO

313

DO

414

U30

888

70

1

TP30

812

EN

12EN

1VD

TMFD

11V

DTM

FD2

1VD

TMFD

31V

DTM

FD4

GN

D

VC

C

GN

D

MFA

MFB

1VT

2VT

12

U30

5A74

LS04

CA

1VT

K30

13P

IN

12

31V

T1V

T R31

710

01V

R1V

R R32

010

0

R32

210

0

C20

48

-5V

V

CC

C31

00.

1u

R32

647

KR

327

47K

R32

9

10K

R32

8

1K

C30

5

1u

VBB1

GNDA2

VFR

03

VCC4 FSR

5

DR

6

BC

LKR

7

MC

LKR

8

MC

LKX

9

BC

LKX

10

DX

11

FSX

12

TSX

13

GSX

14

VFX

-15

VFX

+16

U30

4TP

3057

R32

110

0

FS1

BC

LKX

RPC

M1

时分

接收

输出

交换信号接

收输入

1VT

TPC

M1

1

TP30

5R

PCM

1

1

TP30

4TP

CM

1

1VR

1VR

R31

910

0

1

TP30

3V

R

R31

8

100

1

TP30

7C

A

实验

-接-5V

R34

02K

R34

162

0C

340

103

C33

01U

VC

C

11

图 2-2 是 PBL 387 10 内部电路方框图。图 2-3 是用户线接口电路

电原理图。图 2-3 中，1VT 为电话接口电路发话端的铜铆孔接口，

1VR 为电话接口收话端的铜铆孔接口。在电话收话端，从 1VR 过

来的语音信号、拨号音（Dial Signal）、 忙音（Busy Signal）

和回铃音（Echo Signal）等信号在电子开关 U306（CD4066）的

控制下分时接通。电子开关控制信号分别为 SELA0、SELA1、SELA2

和 SELA3，高电平时对应的信号接通，低电平时对应的信号断开。

1、向用户话机供电，PBL 387 10 可对用户话机提供恒流馈

电，馈电电流由 VBAT 以及 VDD 供给。当环路电阻为 2KΩ时，馈

电电流为 18 mA。具体如下：

A 供电电源 VBAT 采用-48V；

B 在静态情况下（不振铃、不呼叫），-48V 电源通过继电器

静合接点至话机；

C 在振铃时，-48V 电源通过振铃支路经继电器动合接点至话

机；

D 用户挂机时，话机叉簧下压，馈电回路断开，回路无电流

流过；

E 用户摘机后，话机叉簧上升，接通馈电回路（在振铃时接

通振铃支路）。

2、PBL 387 10 内部具有过压保护的功能，可以抵抗保护 TIP

­­RING 端口间的瞬时高压，如结合外部的热敏与压敏电阻保护电

路，则可抵抗保护 250V 左右高压。

3、振铃电路可由外部的振铃继电器和用户电路内部的继电

器驱动电路以及铃流电源向用户馈送铃流：当继电器控制端 (RC

端) 输入高电平，继电器驱动输出端 (RD 端) 输出高电平，继电

器接通，此时铃流源通过与振铃继电器连接的 15 端 (RV 端) 经

TIP­­RING 端口向被叫用户馈送铃流。当控制端 (RC 端) 输入低

电平或被叫用户摘机都可截除铃流。用户电路内部提供一振铃继

电器感应电压抑制箝位二极管。

4、监视用户线的状态变化即检测摘挂机信号，具体如下：

A 用户挂机时，用户状态检测输出端输出高电平，以向 CPU

中央集中控制系统表示用户“闲”；

B 用户摘机时，用户状态检测输出端输出低电平，以向 CPU

中央集中控制系统表示用户“忙”；

C 用户若拨电话号码为脉冲拨号方式时，该用户状态输出端

应能送出拨号数字脉冲。回路断开时，送出低电平，回路接通时

送出高电平（注：本实验系统不选用脉冲拨号方式，只采用 DTMF

12

双音多频拨号方式）；

5、在 TIP­­RING 端口间传输的语音信号为对地平衡的双向

语音信号，在四线 VR 端与 VX 端传输的信号为收发分开的不平衡

语音信号。PBL 387 10 可以进行 TIP­­RING 端口与四线 VR 端和

VX 端间语音信号的双向传输和 2 / 4 线混合转换。

6、PBL 387 10 可以提供用户线短路保护：TIP 线与 RING 线

间，TIP 线与地间，RING 线与地间的长时间的短路对器件都不会

损坏。

7、PBL 387 10 提供的双向语音信号的传输衰耗均为－40dB。

该传输衰耗可以通过 PBL 387 10 用户电路的内部调整，也可通

过外部电路调整

8、PBL 387 10 的四线端口可供语音信号编译码器或交换矩

阵使用。

三、实验仪器设备和材料清单：

小电话单机 2部、程控交换实验箱、双综示波器

四、实验步骤

1、打开实验箱右侧的总电源开关，电源输入电路加电，电

源指示灯（左上角的 LED 发光二极管）亮；

2、电话 A的 J301 接上电话单机；

3、 用示波器分别观测 TP301、TP302、TP306 在摘挂机时的

工作电平变化，具体如下：

TP301、 TP302：电话 A用户的二线模拟线上测试点。TP301

接入 PBL38710 芯片的 TIPX 端；TP302 接入 PBL38710 芯片 RINGX

端；

注意此部分测试与其它地方不一样，示波器的地线夹子接其

中一个测试点，探头接另外一个测试点。此时，双踪示波器的另

一个测试探头地线夹子不可接其它地线测试点（GND），因为示波

器两探头的地线是连通在一起的；

TP306：电话用户模块用户摘挂机工作状态测量点。用户电

话摘机时，输出低电平；用户挂机时，输出高电平。

13

五、实验报告要求

1、根据实验概述用户接口电路的主要功能。

2、给出各种状态时 TP301、TP306 信号波形图，标注关键数据：

（1）挂机状态时

（2）摘机状态时

（3）摘机状态后听到拨号音

（4）摘机状态后拨电话号码时

（5）摘机状态后听到回铃音信号

（6）摘机状态后双方通话时

（7）摘机状态后听到忙音

（8）挂机状态时听到振铃信号

六、思考题

1．用户接口模块功能应完成哪些？

2．判断用户摘挂机的方法是什么？

3．交换机的振铃功能是如何实现的？

14

实验三 信令信号的产生与双音多

频接收

实验项目性质：验证性实验

所属课程名称：现代交换原理

一、实验目的

1、了解常用的几种信令信号音和铃流发生器的电路组成和工作

过程；

2、熟悉这些信号音和铃流信号的技术要求；

3．了解双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法；

4．熟悉该电路的 组成及工作过程，观测话机发送 DTMF 信号波

形和 DTMF信号的接收工作波形。

二、实验内容和要求

（一）信令信号的产生

在用户话机与交换机之间的用户线上，要沿两个方向传递语

言信息。但是，为了实现一次通话，还必须沿两个方向传送所需

的控制信号。比如，当用户想要通话时，必须首先向程控机提供

一个信号，能让交换机识别并使之准备好有关设备，此外，还要

把指明呼叫的目的地的信号发往交换机。当用户想要结束通话

时，也必须向电信局交换机提供一个信号，以释放通话期间所使

用的设备。除了用户要向交换机传送信号之外，还需要传送相反

方向的信号，如交换机要向用户传送关于交换机设备状况，以及

被叫用户状态的信号。

由此可见，一个完整电话通信系统，除了交换系统和传输系

统外，还应有信令系统。用户向电信局交换机发送的信号有用户

状态信号（一般为直流信号）和号码信号（地址信号）。交换机

向用户发送的信号有各种可闻信号与振铃信号（铃流）两种。

A．各种可闻信号：一般采用频率为 500Hz 的方波信号，例如：

拨号音：（Dial tone）连续发送的 500Hz信号。

回铃音：（Echo tone）1 秒送，4 秒断的 5 秒断续的 500Hz 信号。

忙音：（busy tone）0.35秒送，0.35秒断的 0.7 秒断续的 500Hz

15

信号。

B．振铃信号（铃流）：一般采用频率为 25Hz，幅度为 75V±15V的交流电压，以 1秒送，4 秒断的 5 秒断续方式发送。

在本实验系统中，CPLD 可编程器件 EPM240用作程控交换系

统的交换/控制模块与各种信号产生模块，简称信令信号产生单

元。其内部逻辑组成框图如图 3-1所示。

EPM240在系统编程时，无需专门的编程器，器件安装在系

统中后，用户可以在不改变电路结构或电路板硬件设置的情况

下，不必拔出芯片即可为重构逻辑而对芯片进行编程或重新编

程。这将使设计修改更加方便，逻辑功能更加灵活，编程更加快

捷。

通过对 CPLD 器件 EMP 240 进行编程，产生程控交换所需各

种用户信令信号的输出，加电即运行。

CPLD 可编程器件输出的信令及控制信号（请参见图 2-3 用

户线接口电路电原理图）

1、用户信令选择控制信号，如 SELA0-3，SELB0-3，SELC0-3 ，

SELD0-3。2、拨号音信号（Dial signal）3、回铃音信号（Echo signal）4、忙音信号（Busy signal）5、铃流信号（Ring signal）6、振铃通断控制信号 CA,CB,CC,CD7、其它工作时钟及片选信号

图 3-1 CPLD 可编程器件内部框图

16

关于信令信号的波形可见图 3-2波形示意图：

回铃音：由 U01 EPM 240 可编程器件产生，为 1 秒通、4秒断的重复周期为 5 秒的信号，幅度在 5V 左右。测量为 TP08。测量时注意示波器的扫描周期的调节。

忙音： 由 U01 EPM240 可编程器件产生，为 0.35 秒通，

0.35秒断的重复周期为 0.7S 的 500Hz的信号，幅度在 5V左右。

测量点为 TP07，测量时注意示波器的扫描周期的调节。

拨号音：由 U01 EPM 240 可编程器件产生，频率为 500Hz，幅度在 5V左右。测量点为 TP09，测量时注意示波器的扫描周期

的调节。

铃流音：由 U01 芯片 EPM 240可编程器件产生的 25Hz 方波

经 RC积分电路后形成，它的测量点为 TP10，测量时注意示波器

的扫描周期的调节。铃流信号送入 PBL 387 10后，需要通过功率

提升，向用户话机送出铃流，完成振铃。各电话用户的振铃通断

控制信号分别为 CA、CB、CC、CD,在 TP307 可以测出 CA，其他几

个点和 CA 一样，省略了测量点。

图 3-2 各测量点波形图示意图

17

（二）双音多频的接收

DTMF 接收器包括 DTMF 分组滤波器和 DTMF 译码器，其基本原

理如图 4-1 所示。DTMF 接收器先经高、低群带通滤器进行 fL / fH

区分，然后过零检测、比较，得到相应于 DTMF 的两路 fL、fH信

号输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于 16 种

DTMF 信号音对的 4比特二进制码（D1～D4）。

图 4-1 典型 DTMF 接收器原理框图

图 4-2 MT8870 芯片管脚排列

在本实验系统电路中，DTMF 接收器采用的是 MT8870 芯片。图 4-2 为

管脚排列图。

1、电路的基本特性

输入

电路

高频组带通

滤波器

过零

检测器

码

变

换

锁

存

与

缓

冲过零

检测器

低频组带通

滤波器

信

号

输

入

D1

D2

D3

D4

18

（1）提供 DTMF 信号分离滤波和译码功能，输出相应 16 种

DTMF 频率组合的 4位并行二进制码。

（2）可外接 3.5795MHz 晶体，与内含振荡器产生基准频率

信号。

（3）具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力。

（4）二进制码为三态输出。

（4）提供基准电压（VDD\2）输出。

（5）电源 +5V

（6）功耗 15mw

（7）工艺 CMOS

（8）封装 18 引线双列直插

2、管脚简要说明

IN+ ，IN-：运放同、反相输入端，模拟信号或 DTMF 信号从

此端输入。

FB：运放输出端，外接反馈电阻可调节输入放大器的增益。

VREF：基准电压输出。

IC：内部连接端，应接地。

OSC1，OSC0 ：振荡器输入、输出端，两端外接 3、5795MHz 晶

体。

EN：数据输出允许端，若为高电平输入，即允许 D01～D04

输出，若为低电平输入，则禁止 D01 ～D04 输出。

D01～D04：数据输出，它是相应于 16 种 DTMF 信号（高，低

单音组合）的 4位二进制并行码，为三态缓冲输出。

CI\GT：控制输入，若此输入电压高于门限值 VTSt，则电路

将接收 DTMF 单音对，并锁存相应码字于输出，若输入电压低于

VTSt，则电路不接收新的单音对。

EC0：初始控制输出，若电路检测出一可识别的单音对，则此

端即变为高电平，若无输入信号或连续失真，则 EC0返回低电平。

CID ：延迟控制输出，当一有效单音对被接收，CI 超过 VTSt，

输出锁存器被更新，则 CID 为高电平，若 CI 低于 VTSt，则 CID

返至低电平。

VDD：接正电源，通常接+5V。

VSS：接负电源，通常接地。

3、电路的基本工作原理

它完成典型 DTMF 接收器的主要功能：输入信号的高，低频

组带通滤波、限幅、频率检测与确认、译码、锁存与缓冲输出及

振荡，监测等，具体说来，就是 DTMF 信号从芯片的输入端输入，

19

经过输入运放和拨号音抑制滤波器进行滤波后，分两路分别进入

高、低频组滤波器以分离检测出高、低频组信号。

如果高、低频组信号同时被检测出来，便在 EC0 输出高电平

作为有效检测 DTMF 信号的标志；如果 DTMF 信号消失，则 EC0 即

返至低电平，与此同时，EC0 通过外接 R向 C充电，得到 CI、GT。

若经 tGTP 延时后,CI、GT 电压高于门限值 VTst 时，产生内

部标志，这样，该电路在出现 EC0 标志时，将证实后的两单音送

往译码器，变成 4 比特码字并送到输出锁存器，而 CI 标志出现

时，则该码字送到三态输出端 D01～D04，另外，CI 信号经形成

和延时，从 CID 端输出，提供一选通脉冲，表明该码字已被接收

和输出已被更新，如若积分电压降到门限 VTst 以下，使 CID 也

回到低电平。

MT8870 的译码表见 3-1 所示，图 3-3 为双音多频实验系统的

电原理框图。其中，数据输出允许端 EN 测量点为 TP308,为电话

A、B共用。

表 3-1MT8870 译码表

fL（Hz） fH(Hz) NO. EN D04 D03 D02 D01

697 1209 1 H L L L H

697 1336 2 H L L H L

697 1477 3 H L L H H

770 1209 4 H L H L L

770 1336 5 H L H L H

770 1477 6 H L H H L

852 1209 7 H L H H H

852 1336 8 H H L L L

852 1477 9 H H L L H

941 1336 0 H H L H L

941 1209 * H H L H H

941 1477 # H H H L L

697 1633 A H H H L H

770 1633 B H H H H L

852 1633 C H H H H H

941 1633 D H L L L L

L Z Z Z Z

需要指出，本实验系统采用一片MT8870芯片对两路用户电

路进行号码检测接入（资源共享方式），为了不影响电路的正常

20

工作，则由模拟开关来接通或断开 DTMF信号，模拟开关的第二

个作用是它对非拨号状态下的话音信号进行隔离，阻止话音信号

进入 MT8870 芯片，防止误动作的发生。在实际应用中，一片

MT8870可以最多接入检测 16 路用户电路的 DTMF 信号，此时，

采取排队等待方式进行工作。当然，在具体设计这方面的电路时，

可要全面考虑电路的设计，使之能正常工作而不出现漏检测现

象。

图 3-3 双音多频实验系统的电原理框

要求：

1、用示波器测量各测量点拨号音、忙音、回铃音及铃流控制信

号的波形。

2、用示波器观察并测量发送 DTMF 信号的波形，在用户线接口

电路的输入端进行测量，即在甲方一路用户线接口电路的测量点

TP301与 TP302进行测量，在测量 TP301时，示波器接头的另一

接地线接到 TP302上。

3、用示波器观测 DTMF 信号接收的波形，在 MT8870 电路输入

端 1VT、数据输出端 D04（或 D01、D02、D03）、数据输出允许

端 EN TP308 等测量点进行测量，拨号时注意其相应允许端 TP308的电平变化。

三、实验仪器设备和材料清单：

小电话单机 2部、程控交换实验箱、双综示波器

四、实验步骤

（一）

1、插上电话 B 接口模块，打开实验箱右侧电源开关，电源

指示灯亮，系统工作，薄膜开关选择“人工交换”, 具体设置说

来自第一路的 DTMF 信号输入

DTMF

电路

8870来自第二路的 DTMF 信号输入

来自 CPU 控制输入

来自 CPU 控制输入

D01

D02

D03

D04

至

记

发

器

单

元

开关 1

开关 2

21

明请参见实验 5；2、调整好示波器状态，先分别测量 TP07、TP08、 TP09及

TP10各测量点的波形，了解各点波形的特征；

3、下面我们将把上列 CPLD 产生的各信令信号波形与电话呼

叫时具体信号音进行对比实验，让学生对这些信号特征有个感性

的认识；

电话 A、电话 B 分别接上电话单机。

4、摘下电话 A，听电话听筒中传出的声音，即拨号音，对

照测量 TP303 点波形（此时情况同 TP09），记录并画出波形的示

意图；

5、电话 A 拨号 49，拨号音停，然后听电话听筒中传出的声

音，即回铃音，对照测量 TP303点波形（此时情况同 TP08），记

录并画出波形的示意图；

6、此时，电话 B振铃响，此信号是由 TP10的信号送到电话

接口电路后经功率提升，在中央控制单元的控制下，铃流信号驱

动电话 B振铃（振铃信号功率较大，不要求测量）。

7、当电话 A 摘机后超过 20 秒无拨号、拨空号或电话 B 忙（已

摘机）等，此时听电话 A 听筒中传出的声音，即忙音，对照测量

TP303点波形（此时情况同 TP07），记录并画出波形的示意图；

8、更换电话 B 进行实验，实验步骤与上同，对应的测试点

为 TP403。注意：TP303测试点上信号会因电话呼叫接续情况不同而不

同。电话 B、C、D 对应的测试点分别为：TP403、TP503、TP606。（二）

1、插上电话 B 接口模块，打开实验箱右侧电源开关，电源

指示灯亮，系统开始工作，选择“人工交换”工作方式；

2、电话 A、电话Ｂ分别接上电话单机；

3、将示波器一通道放在 1VT 连接铆孔上，即测量发送的

DTMF 信号的波形；另一通道放在 TP308 上，即测量 DTMF 接收

器译码数据输出允许端 EN 的信号波形（注意需选择 DC 直流档

和 2V档；只有正常摘机拨号时，MT8870才工作）；

4、将电话 A 用户摘机，听到拨号音后开始拨打对方号码，

即按 49 键，拨号时注意 TP308 的电平变化（即通知系统中的记

发器模块接收 DTMF系统输出的译码数据）；

5、电话 B 振铃响，摘下话机（此时因没有信息交换，只是

信令的自动交换，所以电话间不能进行通话）；

6、拨电话 A 上的任意键，此时注意观察 1VT 连接铆孔的波

22

形，即电话 A发送的 DTMF 信号的波形；

7、长按电话 A 的“1”键不放，调整好示波器，观察 1VT连接铆孔的波形，即两个不同频率的正弦波的叠加波形（具体参

数可见 表 3-1 MT8870译码表）；

8、长按电话 B的某键（1、2、3……等）不放，调整好示波

器，观察 2VT连接铆孔的波形。结合表 3-1，观测对比 1VT和 2VT波形，思考电话号码双音多频信号频率组成和其在程控交换系统

中的工作原理。

五、实验注意事项

1、此项实验必须要由两人合作完成。

2、此时只有信令的自动交换而没有信息的交换，所以实际上是

不能通话的。

3、 TP07、TP08、TP09、TP10 所测波形，只是 CPLD 直接产生的

或者经过积分的波形，不受电话呼叫接续的控制。

六、实验报告要求

1、总结基本工作原理。

2、给出测量点 TP07、TP08、TP09、TP10 工作波形。

3、给出在上述工作状态下 TP301、1VT、TP308、D04（或 D01、

D02、D03）信号波形图，标注关键数据。

4、对各测量点特性进行分析，熟悉他们之间的区别和各自的作

用。

七、思考题

1、交换机中拨号音、回铃音、忙音和铃流信号的技术指标？

2、DTMF 接收器输出的信号形式是怎样的？其数据输出允许端起

什么作用？

23

实验四 话路 PCM 编译码

实验项目性质：验证性实验

所属课程名称：现代交换原理

一、实验目的

1、掌握 PCM 编译码器在程控交换机中的作用；

2、熟悉单片 PCM 编译码集成电路 TP3057 的电路组成和使用方

法；

3、观测 TP3057 各测量点的工作波形。

二、实验内容和要求

电话用户电路的模拟信号与数字信号的变换是通过 PCM 编

译码器完成的。PCM（脉冲编码调制）就是把一个时间连续、取

值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信

道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码。

本实验中采用 TP3057 集成电路完成 PCM编码和译码功能。关于

TP3057 更详细的技术资料可到网上查询, 由于详细精确的芯片

资料大部分都是英文版本，所以这里要求学生具备一定英文资料

查阅能力。

General Description ： The TP3057 family consists of A-lawmonolithic PCM CODEC/filters utilizing the A/D and D/Aconversion architecture shown in Figure 1, and a serial PCMinterface. The devices are fabricated using National's advanceddouble-poly CMOS process (microCMOS). The encode portion ofeach device consists of an input gain adjust amplifier, an active RCpre-filter which eliminates very high frequency noise prior toentering a switched-capacitor band-pass filter that rejects signalsbelow 200 Hz and above 3400 Hz. Also included are auto-zerocircuitry and a companding coder which samples the filtered signaland encodes it in the companded m-law or A-law PCM format. Thedecode portion of each device consists of an expanding decoder,which reconstructs the analog signal from the companded m-law orA-law code, a low-pass filter which corrects for the sin x/x responseof the decoder output and rejects signals above 3400 Hz followed by

24

a single-ended power amplifier capable of driving low impedanceloads. The devices require two 1、536 MHz, 1、544 MHz or 2、048MHz transmit and receive master clocks, which may beasynchronous; transmit and receive bit clocks, which may vary from64 kHz to 2、048 MHz; and transmit and receive frame sync pulses.The timing of the frame sync pulses and PCM data is compatiblewith both industry standard formats。

实验中的 TP3057芯片工作时序控制采用短帧非同步法。

SHORT FRAME SYNC OPERATION：The COMBO can utilizeeither a short frame sync pulse or a long frame sync pulse. Uponpower initialization, the device assumes a short frame mode. In thismode, both frame sync pulses, FSX and FSR, must be one bit clockperiod long, with timing relationships specified in Figure 2、 WithFSX high during a falling edge of BCLKX, the next rising edge ofBCLKX enables the DX TRI-STATE output buffer, which willoutput the sign bit. The following seven rising edges clock out theremaining seven bits, and the next falling edge disables the DXoutput. With FSR high during a falling edge of BCLKR (BCLKX insynchronous mode), the next falling edge of BCLKR latches in thesign bit. The following seven falling edges latch in the sevenremaining bits. All four devices may utilize the short frame syncpulse in synchronous orasynchronous operating mode。

25

在 PCM 脉冲编码调制中，话音信号先经防混叠低通滤波器，

然后进行脉冲抽样，变成 8KHz 重复频率的抽样信号（即离散的

脉冲调幅 PAM 信号），然后将幅度连续的 PAM 信号用类似“四舍

五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码后转换成二

进制码。对于电话。CCITT 规定抽样率为 8KHz，每抽样值编 8位

码，即共有 28=256 个量化值，因而每话路 PCM 编码后的标准数

码率是 64kb/s。此芯片的压缩特性是 A律十三折线非均匀量化编

码，常应用于 PCM 30/32 路系统中。一般以 2、048Mbit/s 的速

率来传送信息（可容纳 32 路 PCM 编码）。它的发送时序与接收

时序直接受 U01 产生的脉冲信号 FSX 和 FSR 控制。单路 PCM 编码

数据是在某一个确定的时序中被发送出去，而在其它时序编码器

是没有输出的。同样在一个 PCM 帧里，单路 PCM 译码能在某一个

确定的时序里，接收 8位 PCM 码。

由于四路数字电话用户的PCM编译码电路的原理图都是一样

的，因此只对电话 A进行说明，其它各路电路和测试点对应相同。

电话 A用户端的 PCM 编译码的组成方框图如图 6-1 所示。电

话语音信号，经过二/四线转换后分为发送和接收部分。电话发

送部分的去话语音信号由 1VT，经过 PCM 编码器转换成数字信号

26

经 TP304 送往数字交换网络；电话来话的数字信号经 TP305（即

来自数字交换网络）及 PCM 译码器转换成模拟语音信号并经 1VR

送往电话用户接口电路的接收部分。

图 6-1 PCM 通信系统组成方框图

本实验模块中，电话 A、电话 B、电话 C、电话 D等四路用户

的 PCM 编码速率都设置为 2、048Mbit/s。各路的发送时序 FSX

与接收时序 FSR 相同，默认时隙号分别为 4、8、16、24，对应的

测试点分别为为 TP02、TP03、TP04、TP05，参考 0时隙测试点为

TP01。实验时，设置“时分 MT8980”方式，此时，可编程数字逻

辑器件 U01 将 TP3057 芯片的上述工作时序和时隙送往各路电话

用户电路。

另外， TP3057 芯片内部模拟信号的输入端有一个语音带通

滤波器，其通带为 200HZ～4000HZ，所以输入的模拟信号频率只

能在这个范围内。当输入模拟语音信号被采样的幅值为正向最

大、0电平、负向最大时 TP3057 对应的编码值如下图 6-2所示。

图 6-2 PCM 编码输出表

A/D

D/A

电话 A抽样 量化

TP304

1VR

1VT

编码

译 码低 通

滤 波再 生

工作时钟 U01

TP3057

用户电话接口电路

滤波

TP305

数字时分交换网络

27

三、实验仪器设备和材料清单：

小电话单机 2部、程控交换实验箱、双综示波器

四、实验步骤

1、 在关电情况下，插上“电话 B 接口模块”，交换网络接

口上插上“时分 MT8980”交换模块，保管好其它模块；

2、 打开实验箱电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作；

3、 电话 A和电话 B分别接上电话单机；

4、 液晶选择“时分 MT8980” 交换方式，此时 U01 将控制

时序信号和脉冲送往各个电话用户电路（2、048Mbit/s 的速率，

可容纳 32 路 PCM 编码），各路 TP3057 芯片即运行；

5、将电话 A与电话 B按正常呼叫接通，即电话 A拨号 49，

建立正常通话。通过话机讲话或按键（双音多频信号），对方即

可听到。此时，电话 A发的语音信号将经过 PCM 编码变成相应的

数字信号，经过时分交换网络，送往电话 B的 PCM 译码器，译码

还原后送进电话 B听筒；电话 B话筒信息交换到电话 A听筒的过

程与此类似；

6、根据步骤 3 的分析，电话 A 的 1VT 点波形应与电话 B 的

2VR 点波形同（模拟信号），TP304 波形应与 TP405 波形同（PCM

编码信号注意交换后的时隙位置发生变化）；

7、 用示波器验证步骤 6结果，注意观测 PCM 编码波形，如

TP304、TP405。观测时示波器的触发通道放在 PCM 编码波形的帧

同步窄脉冲 TP02 上，另一通道放在 PCM 编码波形测点上，调整

示波器，即可观测到 PCM 的 8 位编码波形；

8、 对电话讲话或按键，看对应的 PCM 编码波形有何变化；

9、 更换其它电话呼叫组合继续进行实验；

10、如使用的示波器无法看清高速的 PCM 编码数据，可设置

系统的 PCM 编码时钟为 64K，这样一帧中只可容纳 1路 PCM 数据。

方法是：在关电的前提下，更换交换模块“时分 CPLD”，加电后，

菜单选择对应的项目，其它操作步骤与前同；

注：实验中电话 A的各测量点波形说明如下，其它电话用户

的测试点与上对应相同；

1VT：电话 A去话话音信号，即 PCM 模拟输入

TP304：电话 A PCM 编码器编码的数字信号输出

TP305：电话 A PCM 译码器接收的数字信号输入

1VR：电话 A来话话音信号，即 PCM 模拟话音信号输出

28

五、实验报告要求

1、画出各测量点的波形，并注明它是在何种状态下测试到的波

形。

2、检索、消化 PCM 编译器芯片 TP3057 相关资料，并简述其工

作原理。

3、画出 TP02波形，简述时序信号在时分复用中所起的作用。

六、思考题

1、PCM 编译码器输出的 PCM 数据的速率是多少？为什么要提供

2.048MHz 的时钟？

2、模拟用户接口的测试功能要解决什么问题？怎样解决？

29

实验五 空分交换与时分交换原理

实验项目性质：验证性实验

所属课程名称：现代交换原理

一、实验目的

1、掌握程控交换中空分交换的基本原理与实现方法；

2、通过对空分交换 MT8816 芯片的实验，熟悉空分交换的工作

过程；

3、掌握程控交换中时分交换的基本原理与实现方法；

4、熟悉数字时分交换芯片 MT8980，了解时分交换的工作过程。

二、实验内容和要求

（一）空分交换（MT8816）由图 5-1 可知，该实验系统是由 4路模拟电话用户电路、空

分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，

构成一个程控模拟交换机。

图 5-1 实验系统的交换网络结构方框图

用

户

电

路

用

户

电

路

用

户

电

路

用

户

电

路

空分交换网络

MT8816

电话 A

电话 B

电话 C

电话 D 或市话

交换网络控制电路

1VT2VT

3VT4VT 1VR

2VR3VR

4VR

30

空分交换网络采用一片 8×16 模拟交换矩阵 MT8816 芯片，

交换网络控制器由 U103 等器件构成，U103 中写有模拟交换矩阵

MT8816 的交换控制子程序及地址接续表，根据电话用户的呼叫情

况，控制模拟交换矩阵对应的交叉点闭合，即完成模拟语音信号

的空分交换。图 5-1 中的交换矩阵交叉闭合点即是电话 A与电话

B通信的示意图。图中 1VT、2VT、3VT、4VT 分别为电话 A、电话

B、电话 C 和电话 D 的去话模拟语音信号；1VR、2VR、3VR、4VR

分别为电话 A、电话 B、电话 C和电话 D的来话模拟语音信号。

图 5-2 空分交换 MT8816 功能及管脚排列图

1）空分交换 MT8816 基本特性

该芯片是 8×16 模拟开关阵列，它内含 7—128 线地址译码

器，控制锁存器和 8×16 交叉点开关阵列，其电路的基本特性

为：

（1）8×16 模拟开关阵列功能

（2）导通电阻（VDD =12V） 45Ω

（3）导通电阻偏差（VDD =12V） 5Ω

（4）模拟信号最大幅度 12VPP

（5）开关带宽 45MHz

（6）非线性失真 0.01%

（7）电源 4.5～13.2V

（8）工艺 CMOS

7~128

线

地

址

译

码

器

CS ST

AROW0（5）

AROW3（4）

ACOL0（24）

ACOL1（25）

ACOL2（2）

（36） （18）

控

制

锁

存

器

DI RESET

（38） （3）

8×16 交叉

点开关阵列

1

128

1

128

ROW0

ROW15

COL0 COL7

35 37 39 1 21 19 17 15（40） （20） （16）

VDD VEE VSS

31

图 5-3 MT8816 交换矩阵示意图

表 5-1 MT8816 地址译码真值表

ACOL2 ACOL1 ACOL0 AROW3 AROW2 AROW1 AROW0 选择开关电路

L L L L L L L ROW0-COL0

L L L L L L H ROW1-COL0

L L L L L H L ROW2-COL0

L L L L L H H ROW3-COL0

L L L L H L L ROW4-COL0

L L L L H L H ROW5-COL0

L L L L H H L ROW6-COL0

L L L L H H H ROW7-COL0

L L L H L L L ROW8-COL0

L L L H L L H ROW9-COL0

L L L H L H L ROW10-COL0

L L L H L H H ROW11-COL0

L L L H H L L ROW12-COL0

L L L H H L H ROW13-COL0

L L L H H H H ROW14-COL0

L L L H H H H ROW15-COL0

L L H 同上 ROW-COL1

L H L 同上 ROW-COL2

L H H 同上 ROW-COL3

H L L 同上 ROW-COL4

H L H 同上 ROW-COL5

H H L 同上 ROW-COL6

H H H 同上 ROW-COL7

32

（二）时分交换（MT8980）时分交换是采用 MT8980 来实现的。由图 5-4 可知，该实验

系统是由 4路数字电话用户电路、时分交换网络、交换控制电路、

液晶显示和供电系统电路等组成，构成一个程控数字交换机。

5-4 实验系统的交换网络结构方框图

时分交换网络采用一片 8线×32 信道数字交换专用芯片（它

内部包含串-并变换器，数据存储器、帧计数器、控制接口电路、

接续存储器、控制寄存器、输出复用电路及并-串变换器等功能

单元。输入和输出均连接 8 条 PCM 基群 30／32 路数据线，在控

制信号作用下，可实现 240／256 路数字话音或数据的无阻塞数

字交换）。交换网络控制器由 U103 等器件构成，U103 中写有

MT8980 的交换控制子程序及时隙搬移地址表，根据电话用户的呼

叫情况，将一方发送的 PCM 基群上的某个时隙数据搬移到对方接

收的 PCM 基群上的某个时隙上去，即完成数据的时分交换。如图

5-5 所示，为 PCM 基群中一帧数据的示意图。MT8980 进行时分交

换时采用的是顺序读入、控制读出的 T交换单元，四路话路的 PCM

数据按顺序读入芯片内部的数据存储器中，在呼叫建立阶段根据

呼叫命令，为每路 PCM 数据选定一个输出时隙，这样维持不变直

到通话结束。

电话 A、电话 B、电话 C和电话 D 的 PCM 编码数据数率为 2、

048Mb/s，各自的发送和接收默认时隙相同，分别为第 4 时隙

(TP02)、第 8时隙(TP03)、第 16 时隙(TP04)和第 24 时隙(TP05)。

用

户

电

路

用

户

电

路

用

户

电

路

用

户

电

路

时分交换网络

MT8980

电话 A

电话 B

电话 C

电话 D

交换网络控制电路

第 4 时隙

第 8 时隙

第 16时隙

第 24时隙

编

译

码

编

译

码

编

译

码

TP304

TP305

TP404

TP405

TP505

TP504

TP604

TP6045

编

译

码

33

参考 0 时隙为 TP01(负向脉冲)，发送的 PCM 数据流在 TP304、

TP404、TP504 和 TP605 均可测试，接收的 PCM 数据流在 TP305、

TP405、TP505 和 TP604 均可测试。此时，交换方式应选择“时分

MT8980”。在实际交换中，接收到的 PCM 数据流将比发送的 PCM

数据流延迟一帧时间，测试波形时请注意观察。

5-5 时分交换中数据搬移示意图

（二）时分交换（CPLD）

由图 5-6 可知，该实验系统是由 4路数字电话用户电路、时

分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，

构成一个程控数字交换机。

时分交换网络采用一片数字可编程逻辑器件(EPM240)芯片

编程实现，它内部包含码速调整器，串-并变换器，数据存储器、

帧计数器、控制接口电路、接续存储器、控制寄存器、输出复用

电路及并-串变换器、交换控制等功能单元。输入和输出均是

64K/S 的 PCM 编码数据，经过速率提高并时分复用后，在交换网

络控制器的控制信号作用下，可实现本实验系统中四路数字话音

或数据的无阻塞数字交换。

（1）发端

可编程逻辑器件 CPLD 可以将多路低速数据复接成一帧高速

数据，复接数据速率为 512K/S。复接后的帧结构可自定义，复接

后的数据帧如表 5-2：

表 5-2

帧头 PCM1 PCM2 PCM3 PCM4 信令 备用 备用

TP06 TP02 TP03 TP04 TP05

发端 PCM

收端 PCM

第 0 时隙 电话 A 电话 B 电话 C 电话 D

34

5-6 实验系统的交换网络结构方框图

帧头：7EH，用于接收端帧同步提取；

PCM1～PCM4：4 路电话的 PCM 编码数据，速率 64K/S；

信令：出局端的交换命令，用于收端进行时分交换；

备用：空闲。

（2）收端

可编程逻辑器件 CPLD 对接收的数据首先进行帧定位，然后

取出 4路 PCM 数据和信令，并根椐信令进行时分交换。

（3）CPLD 内部实现原理框图，见下图 5-7：

发定时、帧头

码

速

调

整

收定时

分

接

码

速

恢

复

同

步

TP304

TP404

TP504

TP604

图 5-7 CPLD 内部功能方框图

复

接

交换信令

时

分

交

换

提

取

信

令

TP305

TP405

TP505

TP6051P01 1P02

数 字 中

用

户

电

路

用

户

电

路

用

户

电

路

用

户

电

路

时分交换网络

CPLD(EPM240)

电话 A

电话 B

电话 C

电话 D

交换网络控制电路

64KHZ

64KHZ

64KHZ

64KHZ

编

译

码

编

译

码

编

译

码

TP304

TP305

TP404

TP405

TP505

TP504

TP604

TP605

编

译

码

1P01 1P02

512KHZ

数字中继

35

（三）时分交换（DSP）

由图 5-8 可知，该实验系统是由 4路数字电话用户电路、时

分交换网络、交换控制电路、液晶显示和供电系统电路等组成，

构成一个程控数字交换机。

时分交换网络主要由数字信号处理芯片（DSP）TMS320VC5402

构成，TMS320VC5402 有两个缓冲串口，它可以配置成标准 E1 接

口的时分复用方式（TDM），当缓冲串口数据的存取工作在 DMA 方

式时，输入码流的 32 个时隙（信道）数据能自动顺序保存到指

定的数据空间，CPU 将顺序输入的 32 个信道数据根据呼叫交换命

令控制输出到输出 DMA 缓冲区，从而完成时分交换功能。

图 5-8 数字时分交换 DSP 结构示意图

本系统中有四个电话用户，在进行DSP时分交换实验选项时，

四个用户各自对应的 PCM 编码数据输出的标准 E1 接口上的时隙

分别为：电话 A用户在 4时隙，电话 B用户在 8时隙，电话 C用

户在 16 时隙，电话 D用户在 24 时隙。本实验系统的 DSP 缓冲串

口 0工作于 TDM 方式，用 DMA 进行数据收发，缓冲串口的时钟和

帧置从动方式。帧脉冲（0 时隙 TP01），发送码流由 BDX0 输出

（3TP02），接收码流进入 BDR0（3TP03）。此时，交换方式应选择

“时分 DSP”。在实际交换中，接收到的 PCM 数据流将比发送的

PCM 数据流延迟一帧时间，测试波形时请注意观察。

时

分

复

用

电话 D

电话 C

电话 B

电话 APCM

时分交换网络

TMS320VC5402

呼叫交换命令

时

分

解

复

用电话 D

电话 C

电话 B

电话 APCM

3TP02 3TP03

TP03

36

图 5-9 时分交换中数据搬移示意图

三、实验仪器设备和材料清单：

小电话单机 2部、程控交换实验箱、双综示波器

四、实验步骤

（一）空分交换

1、在关电的情况下，插上“电话 B 接口模块”，跳线 K301

设置为 1-2 相连左侧；交换网络接口插上“空分 MT8816”交换模

块，保管好其它模块；

2、打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工

作；

3、通过薄膜开关将交换工作方式设置在“空分 MT8816”进

行实验；

4、以电话 A、电话 B为例，分别接上电话单机；

5、四路模拟电话用户的发话测试点，即空分网络输入信号；

1VT：电话 A发话测试点；

2VT：电话 B发话测试点；

3VT：电话 C发话测试点；

4VT：电话 D发话测试点；

四路模拟电话用户的收话测试点，即空分网络输出信号。

1VR：电话 A收话测试点；

2VR：电话 B收话测试点；

3VR：电话 C收话测试点；

4VR：电话 D收话测试点。

6、双踪示波器同时测试 1VT、2VR 两点或 2VT、1VR 两点，

是否有波形,按键说话时是否有变化；

TP06 TP02 TP03 TP04 TP05

发端 PCM 数据流

收端 PCM 数据流

第 0 时隙 电话 A 电话 B 电话 C 电话 D

37

7、示波器两探头放在 1VT、2VR 两点上。电话 A摘机，拨号

49，同时观察示波器，哪个探头能测到波形；

8、两路电话用户间通话。此时，按键或说话，同时观察示

波器，哪个探头测到波形，波形是否一样；

9、更换其它电话呼叫组合，根据步骤 5 中列出的测量点说

明，验证空分交换网络 MT8816 的工作情况。

（二）时分交换（MT8980）1、在关电的情况下，插上“电话 B 接口模块”，确认发送增

益跳线 K301、K501 设置为 1-2 相连左侧；交换网络接口插上“时

分 MT8980”交换模块，保管好其它模块；

2、打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工

作；

3、通过薄膜开关将交换工作方式设置在“时分 MT8980”进

行实验；

4、以电话 A、电话 B为例，分别接上电话单机；

5、四路数字电话用户的 PCM 编码输出测试点，即时分网络

输入信号；

TP304：电话 A 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP02；

TP404：电话 B 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP03；

TP504：电话 C 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP04；

TP605：电话 D 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP05；

四路数字电话用户的 PCM 译码输入测试点，即时分网络输出

信号。

TP305：电话 A 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP02；

TP405：电话 B 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP03；

TP505：电话 C 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP04；

TP604：电话 D 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP05。

注意：现每个 PCM 收发测试点测得的波形已是时分复用后波

形，测量时注意对比各路 PCM 数据输出的同步时隙脉冲。

38

6、双踪示波器同时测试 TP304、TP405 两点或 TP305、TP404

两点，是否有波形,单机按键或说话时波形是否有变化；

7、示波器两探头放在 TP304、TP405 两点上。电话 A摘机，

拨号 49，同时观察示波器，哪个探头能测到波形；

8、两路电话用户间的正常通话。此时，按键或说话，同时

观察示波器，哪个探头能测到波形，波形是否一样；

9、更换其它电话呼叫组合，根据步骤 5 中列出的测量点说

明，验证时分交换网络 MT8980 的工作情况；

10、测试波形时，注意时隙脉冲与数据的时隙位置对比，时

隙脉冲与时隙脉冲的位置对比，数据与数据的对比。

（三）时分交换（CPLD）

1、在关电的情况下，插上“电话 B 接口模块”，确认发送增

益跳线 K301、K501 设置为 1-2 相连；交换网络接口插上“时分

CPLD”交换模块，保管好其它模块；

2、用铆孔连接线连接 1P01、1P02；

3、打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工

作；

4、通过薄膜开关将交换工作方式设置在“时分 CPLD”；

5、以电话 A、电话 B为例，分别接上电话单机；

6、四路数字电话用户的 PCM 编码输出测试点，即时分网络

输入信号；

TP304：电话 A 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP02；

TP404：电话 B 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP03；

TP504：电话 C 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP04；

TP605：电话 D 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP05；

四路数字电话用户的 PCM 译码输入测试点，即时分网络输出

信号。

TP305：电话 A 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP02；

TP405：电话 B 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP03；

TP505：电话 C 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP04；

39

TP604：电话 D 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP05。

7、双踪示波器同时测试 TP304、TP405 两点或 TP305、TP404

两点，是否有波形,按单机键或说话时波形是否有变化；

8、示波器两探头放在 TP304、TP405 两点上。电话 A摘机，

拨号 49，同时观察示波器，哪个探头能测到波形；

9、两路电话用户间通话。此时，按键或说话，同时观察示

波器，哪个探头能测到波形，波形是否一样；

10、测试 1P01 点波形，寻找帧头数据及其它四路 PCM 编码

数据，验证表 13-1 时隙分配表；

11、更换其它电话呼叫组合，根据步骤 6中列出的测量点说

明，验证 CPLD 时分交换网络的工作情况；

12、因用户电话输出 PCM 编码数率为 64K/S，所以一帧中也

只能容纳一路 PCM 数据，所以各路 PCM 编码输出同步时隙脉冲位

置一样。测试数据波形时，注意时隙脉冲与数据的时隙位置对比，

数据与数据的对比。

（四）时分交换（DSP）

1、在关电的情况下，插上“电话 B 接口模块”，确认发送增

益跳线 K301、K501 设置为 1-2 连；交换网络接口插上“时分 DSP”

交换模块，保管好其它模块；

2、打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工

作；

3、通过薄膜开关将交换工作方式设置在“时分 DSP”进行实

验；

4、以电话 A、电话 B为例，分别接上电话单机；

5、四路数字电话用户的 PCM 编码输出测试点，即时分网络

输入信号；

TP304：电话 A 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP02；

TP404：电话 B 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP03；

TP504：电话 C 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP04；

TP605：电话 D 的 PCM 编码输出测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP05；

四路数字电话用户的 PCM 译码输入测试点，即时分网络输出

信号。

40

TP305：电话 A 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP02；

TP405：电话 B 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP03；

TP505：电话 C 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP04；

TP604：电话 D 的 PCM 译码输入测试点，同步时隙脉冲测试

点 TP05。

注意：现每个 PCM 收发测试点测得的波形已是时分复用后波

形，测量时注意对比各路 PCM 数据输出的同步时隙脉冲。

6、双踪示波器同时测试 TP304、TP405 两点或 TP305、TP404

两点，是否有波形,按键或说话时波形是否有变化；

7、示波器两探头放在 TP304、TP405 两点上。电话 A摘机，

拨号 49，同时观察示波器，哪个探头能测到波形；

8、两路电话用户间通话。此时，按键或说话，同时观察示

波器，哪个探头能测到波形，波形是否一样；

9、更换其它电话呼叫组合，根据步骤 5 中列出的测量点说

明，验证 DSP 时分交换网络的工作情况；

10、测试波形时，注意时隙脉冲与数据的时隙位置对比，时

隙脉冲与时隙脉冲的位置对比，数据与数据的对比。

五、实验报告要求

1、总结基本工作原理。

2、给出在空分交换方式下 1VT、1VR信号波形图。

3、给出在时分交换方式下 TP304、TP405信号波形图，并和帧同

步脉冲信号 TP01进行比较，标注关键数据。

六、思考题

1、空分交换和时分交换的区别？如何实现？

2、如何理解位置化信道？

41

实验六 程控交换系统综合实验

实验项目性质：综合性实验

所属课程名称：现代交换原理

一、实验目的

1、通过实验，掌握程控交换系统的电路组成、作用及技术指标。

2、通过学习系统实验的联调方法，进一步加深对程控交换机组

成的理解。

二、实验内容和要求

进行电话信号传输及电平调整的联调与测试，用户电路的指

标测量，时分中继线 PCM波形测试，中继通信工作状态测试。

要求：

1、熟悉实验原理，以理论指导实验；

2、熟悉实验箱操作控制方法及示波器的使用方法；

3、记录实验数据、波形，分析实验结果。

三、实验仪器设备和材料清单

小电话单机 2部、程控交换实验箱、双综示波器

四、实验步骤

（一）电话信号传输及电平调整的联调与测试

图 6-1 是电话 A用户电话接口信号的传输方框图，其它几路

用户电路相同。

由图 6-1 可知：去话电路中 U302A 的作用是将用户接口电路

与交换网络电路进行隔离，U303A 是将去话信号进行电平调整。

而来话电路中 U303B 起来话电路与用户接口电路隔离作用，U306

（CD4066）为模拟开关，可对忙音、拨号音、回铃音及话音信号

进行选择。

下面以电话 A为例说明其基本原理：电话 A用户电路由用户

接口模块 U301 （PBL 387 10）、U302（TL082）、U303（TL082）、

U306 及相应的跳线器、电位器等元件组成，通过 T、R线与交换

机相连。U301 完成用户摘机检测、馈电、2/4 线变换、振铃等功

能。U301 的话音发送支路经运放 U303A 放大输出。在话音接收支

42

路，接收的信号经运放 U302B 放大输入到 U301 中。在这里，接

收支路主要有以下几种类型的信号：①来自交换的话音信号；②

拨号音信号；③忙音信号；④回铃音信号。这些不同的信号经 U306

（4066）模拟开关电路进行选择，由记发器和信令处理器单元控

制选择其中一个信号送入用户接口电路 U301 中。

图 6-1 甲一路用户信号传输方框图

在该模块中，跳线开关 K301 用于设置发送通道的增益：当

置于 K1-2 时，选择系统的固定增益设置，当置于 K2-3 时，可通

过调整电位器 W301 来设置发通道增益的大小。实际的通信设备，

通路上各点信号电平是有严格规定的，通道增益调整电位器可根

据规定的电平数值进行调节。本实验系统没有规定电平数值，因

此 W301 增益的调整既要保证通信的对方有足够的信号幅度，同

时也要保证电路不会出现大环路自激。通常 W301 增益不可太大，

只要保证对方能正常接收信令和语音信号即可。

其它的用户电路与电话 A相似，这里不再重复叙述。

以电话 A为例，来说明用户终端电话网损耗产生原因以及电

平调整方法：

1、在两线端口（TIP-RING）间传输的语音信号为对地平衡

的双向语音信号，在四线端口（1VR 与 1VT）传输的信号为收发

分开的不平衡语音信号。PBL 387 10 可以进行 TIP-RING 端口与

四线 1VR 端和 1VT 端间语音信号的双向传输和 2/4 线混合转换。

2、PBL 387 10 可以提供用户线短路保护：TIP 线与 RING 线

间，TIP 线与地间，RING 线与地间的长时间的短路对器件都不会

43

损坏。

3、PBL 387 10 提供的双向语音信号的传输衰耗均为 40dB。

该传输衰耗可以通过 PBL 38710 用户电路的内部调整，也可通过

外部电路调整。

通过上述简单分析，不难得出各测量点的波形。

1VT：通话时有发送话音波形, 拨号时有瞬间 DTMF 波形；不

通信时则此点无波形。

1VR：通话时有接收话音信号波形, 不通信时则此点无波形。

TP303：摘机后拨号前有 500Hz 拨号音信号；不通信时则此

点无波形。

实验步骤

1、在关电的情况下插上“电话 B接口模块”，确认发送增益

跳线 K301 设置为 1-2 连；交换网络接口上插上“空分 MT8816”

交换模块，保管好其它模块；

2、打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工

作；

3、通过薄膜开关将交换工作方式设置在“空分 MT8816”进

行实验；

4、以电话 A、电话 B为例，分别接上电话单机；

5、正常通信后，测试电话 A、电话 B 交换前后的语音信号

（1VT、1VR、2VT、2VR），验证信号波形是否有失真；

6、发送增益跳线 K301 设置为 2-3 连（如果电话通信中断，

重新呼叫建立）；

7、再次测试电话 A、电话 B交换前后的语音信号（1VT、1VR、

2VT、2VR），验证信号波形是否有失真；

8、慢慢调节 W301 电位器，直到上述信号不失真，通话效果

良好。

（二）二/四线变换与回波返损测试

在实验系统中，用户线端口采用二线制，即发送与接收的话

音信号在一条共用的线对（TR）中传输，而交换网络端口采用四

线制，即发送与接收的话音信号分别在独立的线对（T）与（R）

中传输。因此，用户线与交换网络之间需加上二线制与四线制的

变换电路，如图 6-2 所示：

对二/四线变换的要求为：

1、将二线电路转换成四线电路；

2、信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减

44

越大越好；

3、信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减

应尽可能小，越小越好；

4、应保持各传输端的阻抗匹配。

图 6-2 二/四线变换电路功能框图

二/四线变换电路如图 6-3 所示，由于二/四线变换器各端口

阻抗不匹配 R-T 之间的衰減不可能为无穷大，接收信号将会漏到

发送支路，因此将产生回波。普通电话通信回波传输过程如图 6-4

所示：发话人讲话的信号经放大，线路及交换网络等衰减，传送

至对方，经对方的 2/4 线变换电路从 R漏到 T，再由对方的发送

支路传回到本方收，并从授话器输出。对市话和短矩离通话，发

话人对此感觉并不明显，但对长途通信，特别是卫星通信，回波

与本人讲话有较大时延时，则发话人将在自己的授话器中听到时

延的本人讲话，这是令人不能接受的，因此必须尽可能地減小回

波或采用回波抵消技术消除回波。

由上可见，回波的大小与发送和接收通路的增益及线路衰减

以及对方二/四线变换电路 R-T 的衰减等因素有关。虽然线路衰

减是随机的，但由于发送和接收通路的增益可以调节，并且系统

中通路各点电平有严格规定。因此发送通路和接收通路的总增益

是确定的。为简化计算，假设发送通路和接收通路的增益和衰减

相抵消，通路总增益均为零。因此回波大小完全由二/四线变换

电路 R-T 的衰减决定。

回波的影响可用回波返损（又称对端损耗）来表示。

回波返损定义为：本端机发送电平与回波电平之比并取对

数。根据以上假设通路总增益为零时，则本端机发送电平即为对

方二/四线变换器 R端输入电平；本端机回波电平即为对方二/四

线变换器 R-T 漏电平

45

图 6-3 理想二/四线变换器

图 6-4 实际电话网中回波传输过程示意图

则回波返损 10lg R dBR T

端输入电平

漏电平

如图(图 6-4)中,测量左端电路抑制回波的能力。简单直接的

测量方法是：在右端二/四线变换器的 R 端加入一个标准模拟信

号，此时在无其它信号输入的情况下，在其 T端可测的波形（漏

过去的信号）即为回波。用仪表测得其电平值，按上面公式即可

求得左端电路的回波返损值。

回波返损越大，表示从 R 端漏到 T端的信号电平越低，二/

四线变换电路抑制回波的能力越强。

这里应强调说明：用此方法测得某话路二/四线变换器抑制

回波的能力实际是与该话路通信的另一方电路的回波返损。后面

为叙述方便，我们简称回波返损。

实验步骤

1、在关电的情况下，插上“电话 B 接口模块”，拔掉交换网

络接口上交换模块；

2、打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工

作；

3、电话 A、电话 B分别接上单机，液晶上选择“人工交换”

方式；

4、电话 A（电话号码：48）与电话 B（49）为例，通过主叫

46

与被叫的摘、挂机拨号、通话等操作，观察测量二/四线变换电

路各主要端口信号波形，了解各种信号的流向；

5、回波返损测量：先测量电话 A的 R端接收信号电平，用

音频信号发生器输出峰峰值为 U的正弦信号（可用仪表测得其有

效值），接在电话 A接收端口 R（1VR）上，此时电话 A话机处于

静音状态（不发送话音信号）； R-T 漏电平测量：在电话 A发送

支路即 T端口（1VT）测试回波电平有效值；

6、将实验步骤 5 中测得的两电平数值代入上述的回波返损

公式计算回波返损，它即为电话A用户线接口电路的回波返损值；

7、用同样方法测量电话 B、C和 D接口电路的回波返损；

8、若没有音频信号发生器等仪表，参照实验 12，可以选择

“时分 MT8980”模块及方式。正常拨叫通话后，电话 B按住某个

数字键不放，此时电话 A的 1VR 即会出现交换过来的双音多频信

号波形（作为测试信号用），通过示波器一通道测得 1VR 波形的

峰峰值，另一通道测得 1VT 的回波波形的峰峰值，代入公式也可

得出电话 A接口电路的回波返损值。

（三）数字时分中继自环通信

如图 6-5 所示，四个话路（即电话 A、电话 B，电话 C、电话

D 的 PCM 的编码数据）复用时隙的默认设置为 04、08、16、30，

“确认”后可用示波器双踪通道同时观测 4TP01 和 TP06，通过测

量该两点波形来观察 32 个时隙内的四个话路时隙重新分配的情

况，其中 TP06 为 8KHz 帧同步负向窄脉冲信号（零时隙位置），

4TP01 为四个话路时隙重新分配后输出的波形，如图 6-6 所示。

设置时，闪动的数字即表示对应话路的时隙位置当前可设置，通

过上下键可更改此数字。按“确认”键，可更改下一话路的时隙

位置，或完成了全部设置并输出时分复用波形。下面是设置更改

各话路时隙位置的菜单示意图和波形示意图。

图 6-5 时隙分配初始化设置示意图

47

图 6-6 时隙分配初始化设置后输出波形图

图 6-7 时隙分配改变设置示意图

图 6-8 时隙分配改变设置后输出波形图

图 6-9 时隙分配排队设置示意图

48

图 6-10 时隙分配排队设置后输出波形图

图 6-11 时隙分配竞争重叠设置示意图

图 6-12 时隙分配竞争重叠设置后输出波形图

四路电话用户数据原始输出时隙分别为 04、08、16、24。在

“时分中继”工作方式中，将此四路电话用户数据都搬移到时分

中继线上，可通过薄膜开关给每路电话用户重新分配复用时隙。

4TP01 可以观测到其重新分配复用时隙后输出中继信号波形。因

为本实验平台上只设置了 4 路电话，所以只能占有一帧中 32 路

信道中的 4路信道位置，其它信道位置呈高阻状态输出。中继信

号通过 4K01 开关自环后，返回时分交换网络 4TP02，根据呼叫交

49

换信令将中继线上的用户数据再搬移到对方用户的接收时隙位

置。这样，只要没有新的交换信令出现，则交换网络一直维持这

种数据搬移传输状态，从而达到数字交换的目的。

数字时分中继的信号流程框图（见图 6-13）。

图 6-13 数字时分中继的信号流程图

实验步骤

1、在关电的情况下，插上“电话 B 接口模块”，确认发送增

益跳线 K301、K501 设置为 1-2 相连；交换网络接口插上“时分

交换模块（MT8980）”交换模块，保管好其它模块；

2、打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工

作；

3、通过薄膜开关将交换工作方式设置在“时分中继”，进入

“时隙分配”界面；

4、以电话 A、电话 B为例，分别接上电话单机；

5、示波器一通道（触发）放在 TP01 上（帧同步负向窄脉冲，

0时隙），另一通道分别测 TP304、TP404、TP504、P605 上，记录

入中继前各路 PCM 数据的时隙位置；

6、通过上面介绍的时隙分配的设置方法，分别按照图 15-1

至图 15-8 的示意图给每路用户电话分配其在中继线上的时隙位

置，记住这些时隙数据并按“确认”键，测试 4TP01 中继线上信

号波形，观察各路数据复用时隙搬移情况；

7、对电话 A 单机讲话或按键，观察 TP304 和 4TP01 上对以

时隙位置的数据是否有变化。

8、两路电话用户间的正常呼叫，验证这两路电话是否能正

50

常通话。断开中继自环开关 4K01，这两路电话是否还能正常通话；

（四）局间交换系统（选做）

每个实验箱可作为一个交换局，两个局间可通过光缆连接进

行远距离通信，其原理是：一个实验箱 4个用户的发送 PCM 经时

分 CPLD 采集后进行复接，在加上帧头、信令后组成一帧，帧频

是 8KHZ，复接后的数据速率由一帧中的时隙数决定，本系统一帧

中按排了 8个时隙（帧头、PCM1、PCM2、PCM3、PCM4、空、空、

信令），因此数据速率为 512Kb/s（改变 CPLD 的编程可调成标准

E1）。数据帧中的信令时隙用来传送摘挂机、呼叫、接续控制命

令，两个局的任意电话间的呼叫接续数据都在同一个信令时隙中

传输，因此这种传输信令的方式我们叫共路信令。成帧后的数据

经光端机调制光缆传输后到收端局，收端局光端机解调后的数据

经时分 CPLD 位同步帧同步后根椐信令进行路由交换，从而完成

局间通信。如图 6-14 所示，本实验系统中的两台实验箱间通信

是通过光缆连接通信的。实验箱中的四路电话用户的话音数据先

经时分复用后，通过收发一体化数字光端机和光缆传输出去。如

图 6-15 所示，每台实验箱需选配一体化数字光端机一个、单模

尾纤一根，交换网络选择“时分 CPLD”模块。

图 6-14 两台实验箱实现中继通信接口框图

中继通信拨号方式： 0 + 被叫号码：其中“0”表示对方电

话局局号（在本实验当中，所有电话用户都具有出局权限）。

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图 6-15 本地光中继接口通信连接示意图

实验步骤

1、在关电的情况下，插上“电话 B接口模块”，确认发送增

益跳线 K301、K501 设置为 1-2 连；通信的两台实验箱上的交换

网络接口上均插上“时分 CPLD”交换模块，保管好其它模块；

2、将本实验箱的光发端机与对方的光收端机通过单模光跳

线相连，本实验箱的光收端机与对方的光发端机通过单模光跳线

相连，构成双工光通信系统。

3、根据实验 13 中实验步骤，先调试验证 CPLD 时分交换系

统自环工作是正常的；

4、断开 1P01、1P02,分别连接 1P01、P01，P02、1P02 铆孔。

即将 1P01 输出的时分复用数据送往光发端机，1P02 接收光收端

机送来的数据；

5、用键盘选择“系统实验”；

6、以一方电话 A、另一方电话 B为例，分别接上电话单机；

用

户

电

路

用

户

电

路

用

户

电

路

用

户

电

路

时分交换网络

CPLD(EPM240)

电话 A

电话 B

电话 C

电话 D

交换网络控制电路

64KHZ

64KHZ

64KHZ

64KHZ

编

译

码

编

译

码

编

译

码

TP304

TP305

TP404

TP405

TP505

TP504

TP604

TP605

编

译

码

1P01 1P02

数字中继

P01 P02

一体化数字光端机

光发 TX 光收 RX

52

7、主叫用户（如实验箱一，电话 A）摘机后，听到拨号音时，

先拨出中继号码 0，然后再拨被叫用户的号码(实验箱二，电话

B)。当被叫用户摘机后，两台实验箱两用户通信已建立，可进行

通话实验。在被叫方用户中测量相应的中继信号的话音信号

（1P01 中继发、1P02 中继收）；

8、观察并理解中继的两台程控实验平台上液晶显示的内容。

五、实验报告要求

1、总结基本工作原理。

2、整理记录实验数据；给出上述各种工作状态下信号波形图，

标注关键数据。

六、思考题

1、什么是回波？简述回波返损的意义。

2、通过时隙的改变和调整实验，简述时分复用的概念。

3、简述 CPLD 时分交换方式工作原理。