小型程控交换机课程设计

湖南文理学院课程设计报告课程名称：专业综合课程设计系部：电气与信息工程学院专业班级：通信07102班学生姓名：贺伶燕指导教师：王立完成时间：2010年6月24号报告成绩：评阅意见：评阅教师日期2小型程控交换机的设计3目录摘要........................................................................4Abstract....................................................................5第一章小型程控交换机的整体设计.............................................61.1程控交换机的简介....................................................61.2系统的总体结构设计..................................................61.3各模块的功能分析....................................................61.3.1用户接口电路...................................................61.3.2语音处理单元...................................................71.3.3交换网络和中心控制单元.........................................7第二章核心模块——交换网络的介绍...........................................92.1交换网络的一般结构和工作原理.........................................92.1.1时间交换单元...................................................92.1.2空间交换单元..................................................11第三章基于MT8980的交换网络的具体设计与实现...............................133.1交换芯片——MT8980..................................................133.1.1MT8980的管脚说明.............................................133.1.2MT8980的功能说明.............................................143.2控制单元——AT89S51.................................................153.2.1AT89S51的管脚说明............................................153.3MT8980与AT89S51的连接............................................163.4基于MT8089的交换网络实现原理......................................17总结.......................................................................18参考文献...................................................................19致谢.......................................................................20附录MT8980与AT89S51的连线图.............................................214摘要程控交换机采用了数字通信、微电子、计算机等技术，能提供多种电信业务，适应通信网向数字化、综合化、智能化和个人化方向发展的要求，是当前通信网特别是电话网中应用的交换系统的主体。而专用交换机很多时候造价太高或功能太强大造成浪费，解决这问题的途径就是小型程控交换机。其成本低、易改造、线路利用率高，在综合业务数字网中有很大的开发潜力。本文首先介绍了小型程控交换机的整体结构和简单的工作过程，然后重点对交换网络的设计和实现进行了阐述，即MT8980交换芯片的工作原理和AT89S51单片机对该交换芯片的控制过程，并给出了相应的芯片引脚连线图。关键词：程控交换；交换网络；MT8980；AT89S515AbstractPBXusingdigitalcommunications,microelectronicsandcomputertechnology,canprovideavarietyoftelecommunicationsservicestomeetthecommunicationnetworktodigital,integrated,intelligentdirectionandpersonalrequirementsofthecurrentcommunicationsnetwork,especiallytheapplicationofthetelephonenetworkthemainbodyoftheexchangesystem.ThePBXfunctionalityisoftentooexpensiveortoostrongwastefulwaytosolvethisproblemisasmallprogram-controlledswitches.Itslowcost,easytotransform,lineutilizationishigh,theIntegratedServicesDigitalNetworkhasgreatdevelopmentpotential.Thispaperintroducestheoverallstructureofsmallprogram-controlledswitchesandsimpletheworkprocess,andthenfocusesontheexchangeofnetworkdesignandimplementationwasexplained,theMT8980chipexchangeprincipleandAT89S51microcontrollerchip,thecontrolprocessoftheexchange,andgivesthecorrespondingchippinconnectiondiagram.Keywords:program-controlledexchange;switchednetworks;MT8980;AT89S516第一章小型程控交换机的整体设计1.1程控交换机的简介通信网是由用户终端设备、传输设备和交换设备组成。它由交换设备完成接续，使网内任一用户可与其他用户通信。程控交换机是数字电话网、移动电话网及综合业务数字网中的关键设备，在通信网中起着非常重要的作用。而交换机的基本功能是实现任意入线与任意出线之间的互连，即实现任意两个用户之间的信息交换。为此，交换机的基本组成应包括接口、交换网络和控制系统玩个部分。接口的作用是将来自不同终端或其他交换机的各种传输信号转换成统一的交换机内部工作信号，并按信号的性质分别将信令传送给控制系统，将消息传送给交换网络。交换网络的任务是实现各入、出线上信号的传递或接续。控制系统负责处理信令，按信令的要求控制交换网络完成接续，通过接口发送必要的信令，并协调整个交换机的工作。程控就是存储程序控制，程控交换是利用计算机软件进行控制的一种交换方式，故程控交换机是电子计算机控制的交换机。1.2系统的总体结构设计小型程控交换机模拟了程控交换网中的电路交换的全过程，其基本结构可分为话路系统和控制系统两部分。整个系统主要由用户接口电路、语音处理单元和交换网络与中心控制单元组成。其原理框图如下所示。小型程控交换机原理框图1.3各模块的功能分析1.3.1用户接口电路7用户接口电路是用户线与交换机的接口电路。由于某些信号（如振铃、直流馈电等）不能通过电子交换网络，因此把某些过去由公用设备实现的功能移到电子交换网络以外的用户电路来实现。归纳起来，目前数字程控交换机中用户电路的功能有下列7项：B（BatteryFeed）——馈电；O（Over-voltageProtection）——过压保护；R（RingingControl）——振铃监控；S（Supervision）——监视；C（Codec&Filters）——编译码和滤波；H（HybridCircuit）——混合电路；T（Test）——测试。1.3.2语音处理单元该模块的主要功能有与SLIC接口，语音的滤波机编解码。与SLIC的接口主要实现两方面的作用：一是通过与SLIC的接口控制用户线的状态，二是分配给用户的话路时隙，完成与后面的交换模块的接口。编解码是将模拟语音信号转换成PCM码流，把PCM码还原为模拟信号。数字滤波器对语音信号进行带限。为了实现时分交换，采用A率编码，每一话路量化编码后的速率为64kb/s，32路组成一帧，64kb/s32=2.048Mb/s。所以对每一路语音分别进行量化编码时就需要2.048MHz的位时钟和8KHz的帧首脉冲，作为时隙定位信号。用户的话音可以通过软件被分配到0~31中的任意时隙。1.3.3交换网络和中心控制单元该模块主要包括：用户电路的扫描和驱动、信号音的产生、定时单元、控制微处理器单元。定时单元：提供用户电路的编解码、交换网络的时钟和帧首信号。用户电路的扫描和驱动：用户扫描就是监测用户线环路状态，即通段状态。并以此来决定用户话机的摘挂和检测脉冲拨号。用户驱动就是控制用户线的状态，比如向用户振铃，送忙音，通话等。信号音的产生：信号音指的是交换机送往用户的信号，如拨号音、忙音、回铃音等。当主叫摘机时，听到拨号音才能拨号；主叫拨完号码，如果被叫闲则会听到交换机送来的回铃音，否则听到忙音。信号音可有模拟信号音和数字信号音两种，对于不同时间断续的8拨号音、忙音、和回铃音，是使用同一450Hz的单频信号，由硬件或软件控制其通断。收号器：话机有多音多频拨号和脉冲拨号两种，相应地局端应能识别这两种拨号，脉冲拨号可以通过扫描用户通断状态识别，双音多频则使用专用芯片MT8870来接收。总的来说，交换网络的功能是实现话音的无阻塞交换，即完成时隙交换，也就是完成任意PCM复用线上任意时隙之间的信息交换。在具体实现时应具备以下两种基本功能：在一条复用线上进行时隙交换功能，在复用线之间进行同一时隙的交换功能。这两种基本功能分别由时间接线器和空间接线器实现。中心控制单元由一片单片机芯片控制着各模块协调有序的完成呼叫的全过程。9第二章核心模块——交换网络的介绍2.1交换网络的一般结构和工作原理交换网络是交换系统的核心。将若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式，可以构成交换网络。交换网络的三要素就是交换单元、不同交换单元之间的拓扑连接和控制方式，其结构图如下所示：交换网络的一般结构在本设计中采用的是同步时分交换网络，由时间交单元、空间交换单元这两种基本交换单元组成。2.1.1时间交换单元时间交换单元又称为时间接线器，简称为T单元或T接线器，其功能是完成一条PCM复用线上各时隙之间的信息交换。如下图所示，时间交换单元主要由信息存储器和控制存储器构成。信息存储器用来暂时缓存存储要交换的信息，控制存储器用来寄存脉冲码信息的时隙地址。交换单元交换单元交换单元交换单元入线出线控制单元10(a)顺序写入，控制读出（b）控制写入顺序读出T接线器的组成和