程控交换原理及实验箱简介
1、 程控交换原理介绍
交换技术经历了人工交换、电路交换、X.25的分组交换、帧中继、信元中继、IP交换的发展历程。任何交换系统在呼叫处理方面均有五项基本要求：
◆ 能随时发现呼叫的到来；
◆ 能接收并保存主叫发送的被叫号码；
◆ 能检测被叫的忙闲以及是否存在空闲通路；
◆ 能向空闲被叫用户振铃，在被叫应答时与主叫建立通话电路 ◆ 能随时发现任何一方用户的挂机；
交换系统的基本功能：连接、信令与终端接口、控制。 连接功能就是提供一条通路，空分的连接由半电子的金属接点和全电子的电子接点构成，时分连接由时分复用方式完成。时分复用方式有脉幅调制（PAM）、增量调制（ΔM）和脉冲编码调制（PCM）3种方式。目前采用PCM方式的数字交换网络得到广泛的应用。交换网络除了提供用户间的连接通路外，还应提供必要的传送信号的通路，如信号音的发送、控制接续的信号的接收等。
信令与终端接口功能包括监视（呼出监视、应答与接收监视）、号码（脉冲接收、双音多频信号接收）、信号音（拨号音、铃流、回铃音、忙音等）。数字程控的终端接口除了信令配合的功能外，还有编译码或码型转换等功能
控制功能分低层控制（对连接和信令的控制，处理器发指令由硬件完成）和高层控制（呼叫控制，如号码分析、选空闲通路等）。
2、 程控交换实现技术介绍
程控交换机的实现在硬件上可分成用户接口模块、PCM的编解码模块、交换网络模块（空分交换模块或时分交换模块）、中央控制模块、通信模块。
软件上分操作系统和应用程序，应用程序可分成呼叫处理、维护处理、管理三部分。
空分交换模块由交叉点矩阵和控制存储器构成，中央处理器通过控制存储器的地址变化来打通不同的电子开关。
时分交换模块的实现可以用顺序写入、控制读出的方式，也可采用控制写入、顺序读出的方式来实现时隙的交换。也可采用TST或
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STS的时分交换网络。
3、 JH5003交换实验箱模块及功能介绍 实验箱由话机（4只）、模拟用户电路（4块）、数字用户电路（4块）、交换网络、交换控制单元、信号音产生单元、时钟信号与人工话务台单元、通信单元、局间通话、外线、信号音检测、DTMF解码、直流输出、A/D采样、显示模块和键盘模块（PC版中显示和键盘由PC机完成）构成。同时，本系统配有+5V、 -5V、 -48V等三组电源。
该实验系统的原理框图如图1－1所示；图1－2是该实验系统的模块图。
图1－1 实验系统的原理框图
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交 换 控 制模拟用户接口电路1数字用户接口电路1模拟用户接口电路2数字用户接口电路2空分交换模拟用户接口电路3数字用户接口电路3模拟用户接口电路4数字用户接口电路4时分交换时钟单元DTMF解码局间通信串行通信信号音产生铃流外线通信显示信号音检测直流输出人工话务台键盘图 1－2 实验系统模块图
1）、交换实验箱模块及功能介绍
用户电路由模拟用户线接口电路和数字用户接口电路构成，完成BORSCHT七大功能。 B（馈电）、 O（过压保护）、 R(振铃)、 S（监视）、 C（编译码）、 H（混合）、 T（测试）
⑴模拟用户接口模块：模拟用户线接口电路完成BORS功能、混合电路完成二/四线转换（模拟二线双向信号与四线单向信号的转换）功能；本实验系统中，用户线接口电路包括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、语音信号的二\\四线转换。
⑵数字用户接口模块：由滤波器和PCM/ADPCM编译码器构成，完成模拟话音与数字编码的转换；本实验系统中，数字用户接口电路可完成64kbps速率的PCM编解码、32kbps速率的ADPCM编解码、24kbps速率的ADPCM编解码及16kbps速率的ADPCM编解码，可以比较不同编解码速率时的编解码效果；
⑶交换网络由空分交换网络、时分交换网络组成。本实验系统中，对模拟的话音信号进行空分交换，对音频信号编解码后的数字
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信号进行时分交换；
⑷信号音产生模块完成模拟用户信令的产生功能，即产生在用户话机与局间传递控制信息的各种信号音。包括拨号音、忙音、回铃音、摧挂音、空闲音、长途通知音等。本实验系统中，由信号发生器产生各种正弦信号和断续比不同的信号音，来满足用户信令的要求。
⑸交换控制模块完成对用户状态的检测、控制及用户之间的信号交换功能。本系统由单片机发送控制字和检测监视线路状态，按照15类25个实验的需要，对交换矩阵及本实验系统中相应模块进行控制和操作。
⑹时钟信号及人工话务模块提供实验箱的工作时钟及人工话务台的音频信号的输入和输出。本系统中所需要的几组工作时钟信号，分别由晶振或晶体直接提供或经分频后提供。本模块还可提供数字的总线，收、发时隙，音频输入、输出的测试和人工话务台的耳机插孔及话筒。
⑺通信模块完成实验箱与PC机串口之间的通信或实验箱与LCD屏控制器之间的通信。在通信单元中，通过自定义的通信协议，将实验过程中产生的数据可靠的发送到后台，同时也要将后台的指令正确的送给实验箱的交换控制单元。；
⑻局间通话模块完成交换实验箱之间模拟交换局间的通信功能。本实验系统中，为了模拟交换局间的通信，通过实现两个实验箱之间的通话，来模拟两个不同局号的用户之间的通信。而局间信令中国采用的有“中国1号”和“7号信令”两种，由于太复杂，在本实验箱中暂由自定义的简单信令完成。
⑼外线模块完成本小交换机内线与外线之间的通信，并具有回音抑制的功能。本实验中设置了外线模块，在打外线时加拨一个出局号，听到拨号音后再拨外线号码；如外线打内线则采用先接入11号话机，遇忙后转入下一部话机的方式，且设置了回音抑制电路。（若有语音提示，则可拨分机号。该版本实验箱无语音功能）。
⑽信号音检测模块完成对外线信令信号的检测。在与外线通信时必须检测外线的信号音，以使实验箱的交换控制单元了解外线的状态（如外线“忙”或“闲”）。
⑾DTMF解码模块对双音多频信号进行收号和解码的工作，并将解码的结果分别用7段数码管显示十进制数，L11、L12、L13、L14四个发光管显示BCD码，PC或LCD屏显示三种显示方式； ⑿直流输出模块，提供可调整大小的直流输出。本实验中提供可调电位器，通过调整电阻值的大小来调整直流电压的输出，供
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PCM编码。直流编码的效果可最直观的反映PCM编码的结果: 在本系统中选用LCD显示屏显示实验数据和状态或通过通信模块发到PC机显示。
⒀A/D采样模块，通过实时的采样，将实验的结果和中间过程中数据的波形送到后台显示；在本实验系统中，对信道上的音频信号进行实时的采样，将采样后转化成数字信号的信息送到后台显示，这样可以动态的反映实验的过程，加深实验者的理解。 ⒁显示模块：由640x320的LCD显示屏构成，完成无PC版时实验介绍、实验状态和实验数据的显示功能；
⒂键盘模块完成无PC版时屏幕菜单、实验状态的选择和控制。在本实验系统中共设置了21个按键。 2）、交换实验箱工作过程：
在本实验系统中，当系统交换控制单元检测到用户摘机后，信号音产生单元在中央处理单元的控制下产生并发送拨号音。用户听到拨号音后进行拨号，交换机的中央处理器控制收号并对被叫号码进行分析，再控制信号音产生单元向主叫送回铃音、向被叫送振铃音。被叫听到振铃并摘机后，双方通过交换矩阵通话。一方挂机后，交换机检测到挂机信息后，控制信号音产生单元向另一方送催挂音。由此完成了一个实验箱局内用户之间的通话。此外，当用户与外线通信时，需经交换矩阵与外线交互；当局间用户通话时，需经交换网络、局间通话模块与对方话局通信。整个系统工作时钟由时钟信号单元控制。
用户与系统的交互通过显示模块和键盘模块完成。显示模块与交换控制模块通过串行通讯单元进行交互，键盘模块则直接输入命令给中央处理器。
要全面具体实现上述过程，则要有软件支持，该软件程序流程图见图1－3。
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