《数学程控交换原理》实验指导书(试用)长江大学电子信息学院
《数字程控交换原理》 实验指导书 （试 用） 长江大学电子信息学院
《数字程控交换原理》实验指导书前言《数字程控交换原理实验》是为《现代交换原理》课程所设置的实验课程之一。为了配合该课程的教学，通信教研室在多次调研的基础上，最终选定了华中科技大学电子与信息工程系汪小燕等老师研制的SP-3程控交换教学实验系统。该系统实际上就是一台小型的数字程控交换机。它能够实现从识别用户摘挂机到完成接续的整个呼叫并发控制过程。该系统集硬件原理实验、软件设计实验、软件模拟仿真实验和网络配置与维护实验于一体，采用计算机程序、数据配置、硬件波形观察测试、软件控制硬件系统动作等多种实验手段与方式，让实验者轻松、灵活、主动地从多方面运用和理解程控交换系统的基本原理和关键技术。系统的基本组成：1.系统控制软件2.系统硬件实验箱系统运行环境要求：1.PENTIUM系列计算机（具有网卡和并口）2.windows2000/XP/Me和windows95/98操作系统环境3.局域网络环境（便于进行模拟局间电话实验）4.模拟用户电话4部；本实验系统可开设以下实验内容：实验一：数字程控交换系统的基本组成实验二数字程控交换系统的数据配置实验三数字程控交换的控制系统与交换网络实验四用户接口电路实验五DTMF收号实验六模拟用户终端信令过程实验七局间信令实验八号码分析实验九数字程控交换系统计费此外，还可用于开放试验、创新试验、课程设计及毕业设计。1
《数字程控交换原理》实验指导书 1 前 言 《数字程控交换原理实验》是为《现代交换原理》课程所设置的实验课程之一。为 了配合该课程的教学，通信教研室在多次调研的基础上，最终选定了华中科技大学电子 与信息工程系汪小燕等老师研制的 SP-3 程控交换教学实验系统。该系统实际上就是一 台小型的数字程控交换机。它能够实现从识别用户摘挂机到完成接续的整个呼叫并发控 制过程。该系统集硬件原理实验、软件设计实验、软件模拟仿真实验和网络配置与维护 实验于一体，采用计算机程序、数据配置、硬件波形观察测试、软件控制硬件系统动作 等多种实验手段与方式，让实验者轻松、灵活、主动地从多方面运用和理解程控交换系 统的基本原理和关键技术。 系统的基本组成： 1．系统控制软件 2．系统硬件实验箱 系统运行环境要求： 1．PENTIUM 系列计算机(具有网卡和并口) 2．windows2000/XP/Me 和 windows95/98 操作系统环境 3．局域网络环境（便于进行模拟局间电话实验） 4．模拟用户电话 4 部； 本实验系统可开设以下实验内容： 实验一 数字程控交换系统的基本组成 实验二 数字程控交换系统的数据配置 实验三 数字程控交换的控制系统与交换网络 实验四 用户接口电路 实验五 DTMF 收号 实验六 模拟用户终端信令过程 实验七 局间信令 实验八 号码分析 实验九 数字程控交换系统计费 此外，还可用于开放试验、创新试验、课程设计及毕业设计
《数字程控交换原理》实验指导书目录第一章数字程控交换实验系统概述第二章实验基本内容实验一数字程控交换系统的基本组成实验二数字程控交换系统的数据配置实验三数字程控交换的控制系统与交换网络实验四用户接口电路DTMF收号实验五实验六模拟用户终端信令过程实验七局间信令实验八号码分析实验九数字程控交换系统计费2
《数字程控交换原理》实验指导书 2 目 录 第一章 数字程控交换实验系统概述 第二章 实验基本内容 实验一 数字程控交换系统的基本组成 实验二 数字程控交换系统的数据配置 实验三 数字程控交换的控制系统与交换网络 实验四 用户接口电路 实验五 DTMF 收号 实验六 模拟用户终端信令过程 实验七 局间信令 实验八 号码分析 实验九 数字程控交换系统计费
《数字程控交换原理》实验指导书第一章 数字程控交换实验系统概述《数字程控交换原理实验》是为《现代交换原理》、《程控交换原理与应用》等课程所设置的实验课程。SP-3程控交换教学实验系统实际上就是一台小型的数字程控交换机。它能够实现从识别用户摘挂机到完成接续的整个呼叫并发控制过程。数字程控交换教学实验系统由软件和硬件两部分组成：1.系统控制软件：数字程控交换教学实验系统控制软件采用VisualC++在Windows95/Windows98操作系统下开发。因此本软件可应用于Windows95/Windows98，或Windows2000操作系统X86及PENTIUM系列计算机平台上。数字程控交换教学实验系统控制软件使用界面如图1-1所示。PSFC-[SPC1】文件（）编辑（）查看配置[】仿真电话（）消息跟踪（M）计费（）号码分析树（）帮助）口日务电色主叫摘机一一端口：0启动定时器一编码：1送主叫拨号音一一端口：0主叫挂机一一端口：停止定时器一编码：1停主叫拨号音端口：0图1-1数字程控交换教学实验系统控制软件使用界面控制系统软件采用了基于消息和消息处理的消息驱动机制，针对程控交换过程中的各种事件（这些事件都由接口系统感知并向控制系统发送相应消息）进行处理。这些处理在相应的消息处理函数中完成，然后在消息处理函数中根据状态机的不同状态调用相应的状态转移函数，在状态转移函数中再通过调用一系列处理函数完成具体的呼叫处理动作。通常每一个动作由一个处理函数完成。例如当一个模拟用户话机摘机后，接口硬3
《数字程控交换原理》实验指导书 3 第一章 数字程控交换实验系统概述 《数字程控交换原理实验》是为《现代交换原理》、《程控交换原理与应用》等课程 所设置的实验课程。SP-3 程控交换教学实验系统实际上就是一台小型的数字程控交换 机。它能够实现从识别用户摘挂机到完成接续的整个呼叫并发控制过程。 数字程控交换教学实验系统由软件和硬件两部分组成： 1.系统控制软件： 数字程控交换教学实验系统控制软件采用Visual C++在Windows95/Windows98操作 系统下开发。因此本软件可应用于 Windows95/Windows98，或 Windows2000 操作系统， X86 及 PENTIUM 系列计算机平台上。 数字程控交换教学实验系统控制软件使用界面如图 1-1 所示。 图 1-1 数字程控交换教学实验系统控制软件使用界面 控制系统软件采用了基于消息和消息处理的消息驱动机制，针对程控交换过程中的 各种事件（这些事件都由接口系统感知并向控制系统发送相应消息）进行处理。这些处 理在相应的消息处理函数中完成，然后在消息处理函数中根据状态机的不同状态调用相 应的状态转移函数，在状态转移函数中再通过调用一系列处理函数完成具体的呼叫处理 动作。通常每一个动作由一个处理函数完成。例如当一个模拟用户话机摘机后，接口硬
《数字程控交换原理》实验指导书件系统将向控制系统送出一个摘机消息。当Windows操作系统收到这条消息后，将把此消息转发给程控交换实验系统控制软件进程。由控制软件进程调用摘机消息处理函数。摘机消息处理函数将根据摘机用户接口所对应的呼叫状态机的状态（如此路电话是处于主叫空闲状态还是被叫请求状态等）调用相应的状态转移函数，如主叫摘机处理函数或被叫应答处理函数。在这个函数中需要完成如给主叫话机送拨号音，连接DTMF收号器，进行超时处理等动作。而这些动作通常都要由具体的处理函数进行处理并驱动相应硬件予以完成。通过控制软件与系统硬件的协调工作，才能实现全部的交换控制过程。此外，本实验系统还利用Windows95/Windows98操作系统和VisualC++丰富的用户图形界面功能，开发出友好的用户界面，实现了诸如数据配置管理、信令跟踪、模拟话机、号码分析树显示与计费显示及用户计费月结等功能。读者可通过对这些功能的使用，更深入、更细致、更直接地了解数字程控交换系统和电信网的工作方式和工作过程。软件安装：将随机器赠送的光盘的/forstu目录打开，复制此目录下的所有子目录到硬盘的工作目录下，并将spc子目录及spc/bill下的所有文件的只读属性去掉。在确认本微机安装了WIN98操作系统并有网卡的情况下，运行工作目录下的spc.exe文件。第一次运行本软件时会弹出如图1-2所示的对话框，需要输入用户名和密码。用户名和密码在随机赠送的光盘上。在初次软件安装时，如果安装软件所在的微机装有硬盘保护卡，须将硬盘保护卡的写保护打开，待安装完全成功后，再行加上。系统初次安装对话框区USERINPUT1USER_INPUT2OKCancel图1-2数字程控交换教学实验系统软件安装界面4
《数字程控交换原理》实验指导书 4 件系统将向控制系统送出一个摘机消息。当 Windows 操作系统收到这条消息后，将把此 消息转发给程控交换实验系统控制软件进程。由控制软件进程调用摘机消息处理函数。 摘机消息处理函数将根据摘机用户接口所对应的呼叫状态机的状态（如此路电话是处于 主叫空闲状态还是被叫请求状态等）调用相应的状态转移函数，如主叫摘机处理函数或 被叫应答处理函数。在这个函数中需要完成如给主叫话机送拨号音，连接 DTMF 收号器， 进行超时处理等动作。而这些动作通常都要由具体的处理函数进行处理并驱动相应硬件 予以完成。通过控制软件与系统硬件的协调工作，才能实现全部的交换控制过程。 此外，本实验系统还利用 Windows95/Windows98 操作系统和 Visual C++丰富的用户 图形界面功能，开发出友好的用户界面，实现了诸如数据配置管理、信令跟踪、模拟话 机、号码分析树显示与计费显示及用户计费月结等功能。读者可通过对这些功能的使用， 更深入、更细致、更直接地了解数字程控交换系统和电信网的工作方式和工作过程。 软件安装： 将随机器赠送的光盘的/forstu 目录打开，复制此目录下的所有子目录到硬盘的工作 目录下，并将 spc 子目录及 spc/bill 下的所有文件的只读属性去掉。在确认本微机安装了 WIN98 操作系统并有网卡的情况下，运行工作目录下的 spc.exe 文件。第一次运行本软 件时会弹出如图 1-2 所示的对话框，需要输入用户名和密码。用户名和密码在随机赠送 的光盘上。 在初次软件安装时，如果安装软件所在的微机装有硬盘保护卡，须将硬盘保护卡的 写保护打开，待安装完全成功后，再行加上。 图 1-2 数字程控交换教学实验系统软件安装界面
《数字程控交换原理》实验指导书2.硬件部分：数据总线地址总线并口通信及控制电路控制总线接口交换网络用户接口电路信号音PCM总线时钟电路图 1-3程控交换实验系统硬件原理系统硬件实验平台部分：本实验系统的硬件平台包括并口通信及控制子系统、交换网络子系统、以及接口子系统共三大子系统。由于本数字程控交换实验系统采用通用的X86和PENTIUM系列计算机作为本实验系统控制系统的主处理器，因此必须采用外接接口将X86和PENTIUM系列计算机的数据、地址等系统控制总线信号连接到数字程控交换实验系统上去。本实验系统通过X86和PENTIUM主板上的并行口即打印机接口与本实验系统相连，由并口通信控制子系统产生系统所需的地址总线、数据总线和控制总线信号。并由控制子系统具体实现对交换网络和接口子系统的控制功能，包括通过对具体的地址信号译码，产生各个芯片所需的片选信号：产生各种时钟信号以及对各电路的控制驱动信号。5
《数字程控交换原理》实验指导书 5 2.硬件部分： 交换网络 用户接口 电 路 PCM总线 时钟电路 接 口 数据总线 地址总线 控制总线 信号音 并口通信及 控制电路 图 1-3 程控交换实验系统硬件原理 系统硬件实验平台部分： 本实验系统的硬件平台包括并口通信及控制子系统、交换网络子系统、以及接口子 系统共三大子系统。 由于本数字程控交换实验系统采用通用的 X86 和 PENTIUM 系列计算机作为本实验 系统控制系统的主处理器，因此必须采用外接接口将 X86 和 PENTIUM 系列计算机的数 据、地址等系统控制总线信号连接到数字程控交换实验系统上去。本实验系统通过 X86 和 PENTIUM 主板上的并行口即打印机接口与本实验系统相连，由并口通信控制子系统 产生系统所需的地址总线、数据总线和控制总线信号。并由控制子系统具体实现对交换 网络和接口子系统的控制功能，包括通过对具体的地址信号译码，产生各个芯片所需的 片选信号；产生各种时钟信号以及对各电路的控制驱动信号
《数字程控交换原理》实验指导书注意：在BIOS设置中，应将并口的接口地址（端口）设置为378H（并口端口缺省设置），以便实验系统与主机通信。接口子系统又可分为用户接口模块、信号音产生模块和双音多频收号模块等。交换网络子系统是本系统的信息交汇的核心，它通过对话音存储器的顺序写入，控制读出，完成数字话音信号的时隙交换功能。用户接口模块将用户电话的各种状态转换成计算机可识别的信号，并传送给计算机接口：同时又将话音信号转换为PCM数字信号并插入到PCM总线中去：实现CCITT所规定的用户接口的BORSCHT功能。信号音产生模块产生通断比和频率不同的六种信号音信号，包括拨号音、忙音、回铃音、证实音、二次拨号音和催挂音。双音多频收号模块将由用户接口模块输出的双音多频信号识别并翻译为相应的号码，送到接口的数据总线上。本实验系统的硬件结构框图如图1-3。本实验课程所设计的实验正是基于上述硬件和软件来完成的。读者在进行实验时可根据每次实验的实验目的，读懂实验原理，根据实验内容完成相应的实验。在实验过程中应注意观察实验系统硬件和软件的相应动作变化过程，更深刻地理解相关实验的基本原理。这样就可以通过对本实验课的学习和完成，对数字程控交换系统和电信网络的整个工作过程以及每个过程中的软件和硬件的具体操作有一个比较清晰的认识，从而加深对于程控交换原理和电信网络的理解。本实验系统的实验板硬件平面布局如图1-4所示。并口接入下载口电源T_CLK1指示控制部分电源部分开关T_8980交换部分配线接口部分配线接口接口2~413T_DTMF1T_CS2T_CS1T_TONET_ALU1图1-4程控交换实验系统平面布局6
《数字程控交换原理》实验指导书 6 注意：在 BIOS 设置中，应将并口的接口地址（端口）设置为 378H（并 口端口缺省设置），以便实验系统与主机通信。 接口子系统又可分为用户接口模块、信号音产生模块和双音多频收号模块等。交换 网络子系统是本系统的信息交汇的核心，它通过对话音存储器的顺序写入，控制读出， 完成数字话音信号的时隙交换功能。用户接口模块将用户电话的各种状态转换成计算机 可识别的信号，并传送给计算机接口；同时又将话音信号转换为 PCM 数字信号并插入 到 PCM 总线中去；实现 CCITT 所规定的用户接口的 BORSCHT 功能。信号音产生模块 产生通断比和频率不同的六种信号音信号，包括拨号音、忙音、回铃音、证实音、二次 拨号音和催挂音。双音多频收号模块将由用户接口模块输出的双音多频信号识别并翻译 为相应的号码，送到接口的数据总线上。本实验系统的硬件结构框图如图 1-3。 本实验课程所设计的实验正是基于上述硬件和软件来完成的。读者在进行实验时， 可根据每次实验的实验目的，读懂实验原理，根据实验内容完成相应的实验。在实验过 程中应注意观察实验系统硬件和软件的相应动作变化过程，更深刻地理解相关实验的基 本原理。这样就可以通过对本实验课的学习和完成，对数字程控交换系统和电信网络的 整个工作过程以及每个过程中的软件和硬件的具体操作有一个比较清晰的认识，从而加 深对于程控交换原理和电信网络的理解。 本实验系统的实验板硬件平面布局如图 1-4 所示。 控制部分 电源部分 交换部分 接口部分 并口接入 下载口 配线 接口 2-4 电源 指示 开关 T_CLK1 T_8980 T_CS2 T_CS1 T_TONE T_DTMF1 T_ALU1 配线 接口 1-3 图 1-4 程控交换实验系统平面布局
《数字程控交换原理》实验指导书实验平台测试管脚说明：为了学生实验方便，在本实验系统中引出了多组测试管脚。每组测试管脚的两边都有供连接示波器地线的地线测试脚（GND）。左上角TCLK1：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统所需的各种时钟同步信号，具体包括：STBCLKSTBUS总线时钟信号BITCLK位时钟信号FRMCLK顿脉冲时钟信号TS1时隙1选通定位信号TS4时隙4选通定位信号左下角TCS1：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统所需的各种选通控制信号，具体包括：DTMF3收号器收号状态读取选通控制信号DTMF23、4路收号器收号数据读取选通控制信号DTMF11、2路收号器收号数据读取选通控制信号CS2-ODEMT8980-STBUS输出使能选通控制信号CS-SWMT8980芯片选通控制信号左下角T8980：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统交换芯片MT8980上的各种信号，具体包括：STBI1PCM输入总线STBUS1输入信号（PCM信号）STBIOPCM输入总线STBUSO输入信号（PCM信号）STBO1PCM输出总线STBUS1输出信号（PCM信号）STBO0PCM输出总线STBUSO输出信号（PCM信号）ODEMT8980STBUS输出充许信号，高电平充许STBUS输出R/W读写信号，其中读信号为高电平，写信号为低电平DS数据就绪信号CS交换芯片MT8980的片选信号左下角TDTMF：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统收号芯片MT8870上的各种信号：（在本实验系统中连接至话路1相关收号器电路）。具体包括：TOE1MT8870三态输出使能STD1MT8870延迟指示信号ST/GT1MT8870指示电平输入/防护时间输出（双向）VX1MT8870音频输入信号EST1MT8870早期指示信号7
《数字程控交换原理》实验指导书 7 实验平台测试管脚说明： 为了学生实验方便，在本实验系统中引出了多组测试管脚。每组测试管脚的两边都 有供连接示波器地线的地线测试脚（GND）。 左上角 T_CLK1：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统所需的各种时钟同 步信号，具体包括： STBCLK STBUS 总线时钟信号 BITCLK 位时钟信号 FRMCLK 帧脉冲时钟信号 TS1 时隙 1 选通定位信号 TS4 时隙 4 选通定位信号 左下角 T_CS1：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统所需的各种选通控制 信号，具体包括： DTMF3 收号器收号状态读取选通控制信号 DTMF2 3、4 路收号器收号数据读取选通控制信号 DTMF1 1、2 路收号器收号数据读取选通控制信号 CS2-ODE MT8980-STBUS 输出使能选通控制信号 CS-SW MT 8980 芯片选通控制信号 左下角 T_8980：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统交换芯片 MT 8980 上的各种信号，具体包括： STBI1 PCM 输入总线 STBUS1 输入信号（PCM 信号） STBI0 PCM 输入总线 STBUS0 输入信号（PCM 信号） STBO1 PCM 输出总线 STBUS1 输出信号（PCM 信号） STBO0 PCM 输出总线 STBUS0 输出信号（PCM 信号） ODE MT8980STBUS 输出允许信号，高电平允许 STBUS 输出 R/W 读写信号，其中读信号为高电平，写信号为低电平 DS 数据就绪信号 CS 交换芯片 MT8980 的片选信号 左下角 T_DTMF：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统收号芯片 MT 8870 上的各种信号，（在本实验系统中连接至话路 1 相关收号器电路）。具体包括： TOE1 MT 8870 三态输出使能 STD1 MT 8870 延迟指示信号 ST/GT1 MT 8870 指示电平输入/防护时间输出（双向） VX1 MT 8870 音频输入信号 EST1 MT 8870 早期指示信号
《数字程控交换原理》实验指导书右下角T_ALU1：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统用户接口电路上的各种信号，（在本实验系统中连接至话路1相关电路）。具体包括：RINGIN25Hz的振铃脉冲信号SHK1话路1的摘挂机状态信号TIP1话路1用户配线话路1用户配线RING1话路1的振铃使能信号CS-ALU1CS-TELE读取话路1一4路摘挂机状态地址选通信号右下角TCS2：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统用户接口电路上的各种控制信号。具体包括：EN1话路1的振铃使能信号EN2话路2的振铃使能信号EN3话路3的振铃使能信号EN4话路4的振铃使能信号右下角TTONE：这组测试管脚主要用于程控交换实验系统信令电路上的各种控制信号。具体包括：BUSY0.35秒通0.35秒断的方波信号SECDIAL1秒通10秒断的方波信号WAIT1秒通4秒断的方波信号注：本实验指导书中带※的实验为创新的实验，实验者可以在掌握原理以后自己编写程序来指定系统完成相应的功能。00
《数字程控交换原理》实验指导书 8 右下角 T_ALU1：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统用户接口电路上的 各种信号，（在本实验系统中连接至话路 1 相关电路）。具体包括： RINGIN 25Hz 的振铃脉冲信号 SHK1 话路 1 的摘挂机状态信号 TIP1 话路 1 用户配线 RING1 话路 1 用户配线 CS-ALU1 话路 1 的振铃使能信号 CS-TELE 读取话路 1－4 路摘挂机状态地址选通信号 右下角 T_CS2：这组测试管脚主要用于测试程控交换实验系统用户接口电路上的各 种控制信号。具体包括： EN1 话路 1 的振铃使能信号 EN2 话路 2 的振铃使能信号 EN3 话路 3 的振铃使能信号 EN4 话路 4 的振铃使能信号 右下角 T_TONE：这组测试管脚主要用于程控交换实验系统信令电路上的各种控制 信号。具体包括： BUSY 0.35 秒通 0.35 秒断的方波信号 SECDIAL 1 秒通 10 秒断的方波信号 WAIT 1 秒通 4 秒断的方波信号 注：本实验指导书中带※的实验为创新的实验，实验者可以在掌握原理以后自己编写程序来指定系统 完成相应的功能
《数字程控交换原理》实验指导书第二章实验基本内容实验一数字程控交换系统的基本组成实验目的：本次实验主要是让读者通过对本实验系统的初步使用，对数字程控交换系统的基本构成和工作过程有一个总体而直观的认识。在实验过程中，要注意理解数字程控交换系统的核心一一交换网络的工作原理和工作过程，观察从用户摘机到链路拆除整个局内呼叫过程中数字程控交换系统硬件和软件的基本动作。实验原理：一个数字程控交换系统通常由交换网络、接口子系统和控制子系统三个部分组成。其中接口子系统的作用是将来自不同终端（如电话机，计算机等）或其他交换系统的各种传输信号转换成统一的数字程控交换系统内部的工作信号，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输入输出线上的信号的传递或接续。控制系统则负责处理信令，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，协调整个数字程控交换系统的工作以及配合协调整个电信网的运行等等。各个模块之间的关系如图2-1-1所示：9
《数字程控交换原理》实验指导书 9 第二章 实验基本内容 实验一 数字程控交换系统的基本组成 实验目的： 本次实验主要是让读者通过对本实验系统的初步使用，对数字程控交换系统的基本 构成和工作过程有一个总体而直观的认识。在实验过程中，要注意理解数字程控交换系 统的核心——交换网络的工作原理和工作过程，观察从用户摘机到链路拆除整个局内呼 叫过程中数字程控交换系统硬件和软件的基本动作。 实验原理： 一个数字程控交换系统通常由交换网络、接口子系统和控制子系统三个部分组成。 其中接口子系统的作用是将来自不同终端（如电话机，计算机等）或其他交换系统的各 种传输信号转换成统一的数字程控交换系统内部的工作信号，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输入输出线上的信 号的传递或接续。控制系统则负责处理信令，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，协调整个数字程控交换系统的工作以及配合协调整个电信网的 运行等等。各个模块之间的关系如图 2-1-1 所示：