实验十时分复用与时分交换原理实验
一．实验目的
1．掌握时分复用原理。
2．熟悉数字程控交换网络的组成、原理与实现方法。
二．预习要求
1．预习《程控数字交换原理与应用》中的相关内容。
2．熟悉编解码芯片TP3067的工作原理。
三．实验仪器
1．程控交换实验箱一台2．电话单机四台3．PC机一台
四．实验原理
1．时分交换原理
图10-1时分交换系统时隙分配图
时分复用是建立在抽样定理基础上的，因为抽样定理使连续的模拟信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。
这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。
利用这种空隙便可以传输其它信号的抽样值，因此，就可以沿一条信道同时传送若干个基带信号。
时分交换就是利用时分复用实现多路话音在同一PCM总线上传输的。
由前面所讲，用户的语音输入输出时隙是由编解码时钟信号控制的，当编码时钟到来时编码芯片开始编码，当解码时钟到来时解码芯片开始解码，为了实现时分复用，本实验箱上提供发多个编解码时钟，从TS0到TS7，它们之间相隔3.9us。
本实验箱四个用户的编解时隙既可固定又可人工设置。
1）固定方式。
将开关K15,K16,K25,K26,K35,K36,K45,K46接1，2脚。
其时隙分配如10-1图：用户1的编解码时隙为TS1,用户2的编解码时隙为TS2，用户3的编解码时隙为TS3，用户4的编解码时隙为TS4，外输入信号与收号器的编解码时隙为TS6，拨号音，忙音，回铃音的编码时隙分别为TS7,TS8,TS9。
2)人工设置方式。
将开关K15,K16,K25,K26,K35,K36,K45,K46接2，3脚。
PT1~PT4分别为四部电话编码时隙输入的接入点，PR1~PR4分别为四部电话的解码时隙输入的接入点。
要使用户1与用户2通话，只要将用户1的编码时隙与用户2的解码时隙设置成同一时隙，则用户1说话，用户2就能听到，同理，要想用户2能听见用户1说话的声音，只要将用户2的编码时隙与用户1的解码时隙设置成同一时隙即可。
时分交换的基本组成是一个话音存储器和一个控制存储器。
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个32X8的RAM存储器。
而现在专用的交换芯片（如MT8980）一般有8条2.048Kb/s输入线和8条输出线。
它们内部的话音存储器的容量是256×8。
控制存储器是用来寄存话音时隙的地址。
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。
如图10－2(a)所示，以时钟写入，控制读出为例：话音存储器等于复用线上的时隙数，本例为256个时隙。
因此控制存储器每单元需要8bit，对应于256个时隙地址的二进制编码。
线路上256个时隙话音信息分别存入256个话音存储单元中，在处理器的控制下将输入Ti存储单元的地址写入控制存储器相当于输出时隙的存储单元中。
当输出时隙的地址。
然后根据入时隙的地址取出话音存储器的内容送至输出端，完成了将某一入时隙内容转移到另一输出时隙去的作用。
图10-2(a)中控制存储器255单元写入00000011(3)，表示入时隙3交换到出时隙255的情况。
控制写入，时隙读出如图10-2（b）所示。
（a）时钟写入，控制读出（b）控制写入，时钟读出
图10-2 时分交换的两种方式
呼叫接续过程一般是主叫摘机，送出拨号音，拨被叫号码，呼叫被叫用户，被叫应答，保持通
话，话终拆线。
2．时分交换芯片MT8980的介绍
MT8980是加拿大MITEL公司的数字交换矩阵芯片。
2.1它的主要特点是：
2.1.1 MITEL串行总线（ST-BUS）
2.1.2 8×32时隙输入
2.1.3 8×32时隙输出
2.1.4 256个用户的无阻塞交换
2.1.5单电源（+5V）供电
2.1.6 30mW的低功耗
2.1.7微处理器的接口
2.1.8三态串行输出
这个大规模集成电路是为PCM的语音或者数据交换设计的。
可用在用户交换机或交换机中。
它共联接256个64kbps通道。
8个串行输入均由32个64kbps组成，即形成一个2.048Mbps串行总线码流。
另外，MT8980对串行总线的时隙可以进行读写，因此可以用这种方式进行串行通信。
2.2管脚说明（管脚顶视图如图10-3所示）：
图10-3 MT8980的管脚图（顶视）
1脚 /DTA：数据确认信号，当此管脚变低时，表示微处理器送来的信号已被处理。
它在使
用时需要一个909欧上拉电阻。
2~9脚STI0~STI7：8个2.048Mbps串行输入的数据码流。
30脚VDD、(10)脚VSS：供电电源。
13~18脚A0~A5：微处理器控制访问的地址线。
11脚 /FOI：帧定位信号，在/C4I的下一个下降沿到来的时候，/FOI变成低电平使内部计
数器复位。
12脚 /C4I：4.096MHz时钟输入。
19脚DS：DS变高，输入数据（微处理器接口）有效。
20脚R/W：读写控制输入，高电平为读，低电平为写。
21脚/CS：片选信号。
29~22脚D0~D7：数据总线。
38~31脚STO0~STO7：串行总线输出，对应8个2.048Mbps的码流。
39脚ODE：输出允许，高电平有效，低电平时，8个串行输出为高阻。
40脚 CST0：串行总线的输出。
一帧中的每一位对应8路输入串行码流的256个时隙。
此
位输出由软件控制。
2.3 MT8980的简单使用举例：
如前面所述，时分交换器分时钟写入、控制读出和控制写入、时钟读出两种，而MT8980属于前者。
因此它除了有输入数据存储，还应有实现交换所必须的控制存储器，为每一时
隙的输出约定其对应的输入时隙的编号。
同时如下面要说到的，为了实现另外一些功能，
MT8980控制存储器部分还设有一个8位寄存器，来决定要访问的PCM号，及输出对应的三
态。
MT8980对应的地址线为6位，表示32个时隙需5位，最高位A5为零时（此时A4~A0
无效），表示访问控制寄存器。
MT8980采用串行总线技术，能将输入的任一时隙内容送到输出的时隙上，同时也可任意读写时隙中的内容。
这在处理局间信令时带来很大的方便。
在此仅以交换为例，比如要
将第0条PCM上的第31时隙交换到第7条输出 PCM的第一条时隙上，则要做如下操作： A5~A0置为“0XXXXX ”，写控制寄存器（8位）为“10X10111”，其中低3位“111”表示输出的第7条PCM。
再置A5~A0为“100001”，对应第7条PCM的第1时隙。
对应的数据总线上的一个字节是“00011111”，高3位为输入的PCM号（此时为sti0），低5位对应的时隙数（此时为31）。
五．实验内容
1．用连线的方法，接通任意两部电话进行通话。
2．用CPU控制时分交换网络实现任意两部电话进行通话。
六．实验步骤
1．接上交流电源线。
2．将K11~K14、K21~K24、K31~K34、K41~K44接1、2脚；K70~K75接1、2脚；K60~K63接2、3脚。
3．将K51、K52接2、3脚。
即将PCM的输入总线与PCM的输出总线短接。
4．将K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46接2、3脚。
这样各用户的时钟设置进入人工设置状态，PT1~PT4分别为四部电话编码时钟输入的接入点，PR1~PR4分别为四部电话的解码时钟输入的接入点。
5．将TS1与PR1、PT3连接；将TS2与PT1、PR3连接；将TS3与PR2、PT4连接；将TS4与PT2、PR4连接。
（以上连线必须完全连接正确）
6．先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J8、J9，此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。
7．将四个用户接上电话单机。
8．拿起电话，这样用户1能与用户3通话，用户2能与用户4通话。
9．关直流电源开关。
10．将第5步中的连线拆除。
11．将K51、K52接1、2脚。
K15、K16、K25、K26、K35、K36、K45、K46接1、2脚。
12．用并口线将PC机的并口与实验箱的并口J25（在实验箱的右上角）连接起来。
将K90掷“PC 机”端。
13．打开直流电源开关。
14．运行程控交换PC 机软件，选择“单步执行”，在接收时隙中填入“2”，在发送时隙中填入“4”，然后“确认”，拿起用户2、用户4的电话，用户4说话用户2就能听见。
然后，在收时隙中填入“4”，在发时隙中填入“2”，然后“确认”，用户2与用户4就能互相通话了。
七．注意事项
1．在连线时,四部电话的编码时隙一定不能相同，以免损坏器件。
八．实验报告
1．分析上述实验的原理
2．想一想：要使用户2、用户3、用户4都能听见用户1说话。
2.1用连线方法该怎样实现？
2.2用交换网络该怎样控制？。
