苏州科技大学现代交换实验

实验1 电话用户信令的产生与观测实验一、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及测量方法。

二、电路工作过程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1V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1V左右。

测量点为TP09，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1V左右。

测量点为TP10，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TP11，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三、实验内容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。

四、实验步骤1．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”, 具体设置说明请参见实验5；2．调整好示波器状态，先分别测量TP08、 TP09、TP10及TP11各测量点的波形，了解TP10 拨号音忙音铃流信号 TP08回铃音TP09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TP10），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TP11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TP09），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、TP604。

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. TP08、TP09、TP10、TP11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．认真画出实验过程各测量点波形。

2．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。

答1：拨号音：幅度5V 周期500HZ的方波信号回铃音1：幅度 5V 周期 500HZ回铃音2：有声音：5V，无声音0，1s通4s断忙音1：幅度5V 周期2ms忙音2：有声音：0.4s，无声音：0.4s，0.4s通0.4s断铃流音：幅度：6.5V 周期：40ms答2：拨号音和铃流音是连续音，忙音和回铃音是通断音。

拨号音作用是正在拨通中，忙音是用户繁忙，回铃音是被呼叫状态，铃流音是正在接通中。

测量为TP08：测量时注意示波器的扫描周期的调节。

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1V左右。

测量点为TP09：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1V左右。

测量点为TP10：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1V左右。

测量点为TP11：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。

实验2 双音多频（DTMF ）接收与检测实验一、实验目的1．观测电话机发送的DTMF 信号波形；2．了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的接收和检测方法； 3．熟悉该电路的组成结构及工作过程。

二、实验电路工作过程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f L / f H 区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF 的两路f L 、f H 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（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18VDD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。

V DD接正电源，通常接+5V。

V SS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，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。