【正文】 2. 畫出電路組成框圖。3. 在實驗過程中遇到的其它情況作出記錄，并進行分析。 45 實驗五 雙音多頻 DTMF 接收實驗一、實驗?zāi)康?. 了解電話號碼雙音多頻信號在程控交換系統(tǒng)中的發(fā)送和接收方法。2. 熟悉該電路的組成及工作過程。二、預(yù)習(xí)要求1. 認(rèn)真預(yù)習(xí)有關(guān)雙音多頻等相關(guān)內(nèi)容。三、實驗儀器儀表1. 主機實驗箱 一臺2. 電話單機 兩臺3. 20MHz 示波器 一臺4. 三用表 一臺四、實驗電路工作過程在做雙音多頻接收實驗之前，很有必要對雙音頻的發(fā)送和脈沖撥號及其工作過程作一簡要介紹，并對脈沖撥號方式作一簡要比較。（一）雙音多頻撥號和脈沖撥號簡單介紹在電話單機中，有兩種撥號方式，即脈沖撥號和雙音多頻撥號。雙音多頻撥號方式中的雙音多頻是指用兩個特定的單音頻信號的組合來代表數(shù)字或功能，兩個單音頻的頻率不同，所代表的數(shù)字和功能也不同，在雙音多頻電話機中有 16 個按鍵，其中有 10 個數(shù)字鍵 0~9，6 個功能鍵*、A、B、C、D，按照組合的原理，它必須有 8 種不同的單音頻信號，由于采用的頻率有 8 種，故又稱之為多頻，又因以 8 種頻率中任意抽出 2 種進行組合，又稱其為 8 中取 2 的編碼方式。根據(jù) CCITT 的建議，國際上采用697Hz、770Hz、852Hz 、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz 和 1633Hz，把這 8 種頻率分成兩個群，即高頻群和低頻群，從高頻群和低頻群中任意各抽出一種頻率進行組合，共有 16 種不同組合，代表 16 種不同數(shù)字或功能，見表 51。表 51 表中*、 鍵作特殊功能用（如閉音、重發(fā)）等，A、B 、C、D 留作它用，例如撥數(shù)字號碼“8” ，則發(fā)雙音多頻信號頻率為 fH=1336Hz、f L=852Hz。雙音多頻，簡寫 DTMF（DTMF=Dual Tone Multirequency） 46 圖 51 一個典型的 DTMF 發(fā)送電路原理框圖DTMF 發(fā)送器的原理與構(gòu)成如圖 51 所示，它主要包括：（1）晶體振蕩器––––外接晶體（通常采用 ）與片內(nèi)電路構(gòu)成振蕩器，經(jīng)分頻產(chǎn)生參考信號。（2）鍵控可變時鐘產(chǎn)生電路–––––它是一種可控分頻比的分頻器，通常由 n 級移位寄存器與鍵控反饋邏輯單元組成。（3）正弦波產(chǎn)生電路–––––它由正弦波編碼器與 D/A 變換器構(gòu)成，通常，可變速時鐘信號先經(jīng) 5 位移位寄存器，產(chǎn)生一組 5 位移位代碼，再由可編程邏輯陣列（PLA）將其轉(zhuǎn)換成二進制代碼，加到 D/A 變換器形成臺階型正弦波。顯然臺階的寬度等于時鐘頻率的倒數(shù)，這樣形成的正弦波信號頻率必然對應(yīng)時鐘的速率和按鍵的號碼。（4）混合電路–––––將鍵盤所對應(yīng)產(chǎn)生的行、列正弦波信號（即低、高群fL、 fH）相加、混合成雙音信號輸出。（5）附加功能單元，如有時含有單音抑制，輸出控制（禁止） 、雙鍵同按無輸出等控制電路。DTMF 發(fā)送器按輸入控制方式可分為鍵盤行列控制和 BCD 接口控制兩種。它們的控制部分真值表分別示于表 5表 53。表 52 鍵盤控制接口功能真值表 47 表 53 BCD 碼控制接口功能真值表脈沖撥號方式是按一定的斷續(xù)比和速率來斷、續(xù)電話線的環(huán)路而發(fā)出脈沖的。目前，脈沖撥號與雙音多頻撥號相比，它有如下缺點：（1）撥號速度慢例如：撥打電話號碼 590850，它所用的時間為：（5+9+10+8+5+10）100+8005=8700ms=如果電話號碼越長，所有的時間越長，占用交換機的時間也長，這就使程控交換機接續(xù)速度快的優(yōu)點得不到發(fā)揮，從而影響了交換機的接通率。（2）脈沖信號在線路傳輸中容易產(chǎn)生波形畸變，可能產(chǎn)生錯號。（3）脈沖信號的幅度較容易產(chǎn)生線間干擾。簽于上述原因，在本實驗系統(tǒng)中就不安排脈沖撥號實驗了，而雙多音頻電話機是用兩個單音頻來代表一個數(shù)字，因此，采用音頻信號傳送的速度快，它傳送的每位號碼所用的時間都是相同的，它的發(fā)號速度主要取決于打電話者的撥號速度。現(xiàn)在還以撥打電話號碼 590850 為例，在雙音多頻方式下，看需要多少時間，注意單頻持續(xù)時間為120ms，位間隔為 108ms,則： （1206）+（1085）=1260ms=可見，脈沖撥號所用的時間是雙音多頻撥號的 。此外，采用雙音多頻信號，可以提高電路的抗干擾能力，減少交換機的接續(xù)差錯，從而提高交換機的接通率。（二）雙音多頻接收電路 48 圖 52 典型 DTMF 接收器原理框圖DTMF 接收器包括 DTMF 分組濾波器和 DTMF 譯碼器，其基本原理如圖 52 所示。DTMF 接收器先經(jīng)高、低群帶通濾器進行 fL/fH 區(qū)分，然后過零檢測、比較，得到相應(yīng)于 DTMF 的兩路 fL、f H 信號輸出。該兩路信號經(jīng)譯碼、鎖存、緩沖，恢復(fù)成對應(yīng)于 16種 DTMF 信號音的 4 比特二進制碼（D1~D4） 。圖 53（a）MT8870 功能框圖 49 圖 53 （b）MT8870 芯片管腳排列圖 53 MT8870 芯片及管腳排列圖在本實驗系統(tǒng)電路中，DTMF 接收器采用的是 MT8870 芯片。圖 53（a）是該芯片的邏輯功能框圖，圖 53（b）是該芯片的管腳排列圖。該電路的基本特性（1）提供 DTMF 信號分離濾波和譯碼功能，輸出相應(yīng) 16 種 DTMF 頻率組合的 4位并行二進制碼。（2）可外接 晶體，與內(nèi)含振蕩器產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率信號。（3）具有抑制撥號音和模擬信號輸入增益可調(diào)的能力。（4）二進制碼為三態(tài)輸出。（5）提供基準(zhǔn)電壓（V DD\2）輸出。（6）電源 +5V（7）功耗 15mw（8）工藝 CMOS（9）封裝 18 引線雙列直插管腳簡要說明引出端符號說明IN+，IN 運放同、反相輸入端，模擬信號或 DTMF 信號從此端輸入。FB 運放輸出端，外接反饋電阻可調(diào)節(jié)輸入放大器的增益。VREF 基準(zhǔn)電壓輸出。IC 內(nèi)部連接端，應(yīng)接地。OSC1， OSC0 振蕩器輸入、輸出端，兩端外接 晶體。EN 數(shù)據(jù)輸出允許端，若為高電平輸入，即允許 D01~D04 輸出,若為低電平輸入，則禁止 D01~D04 輸出。D01~D04 數(shù)據(jù)輸出，它是相應(yīng)于 16 種 DTMF 信號（高，低單音組合） 的 4 位二進制并行碼，為三態(tài)緩沖輸出。 50 CI\GT 控制輸入，若此輸入電壓高于門限值 VTSt，則電路將接收,DTMF單音對，并鎖存相應(yīng)碼字于輸出，若輸入電壓低于 VTSt，則電路不接收新的單音對。EC0 初始控制輸出，若電路檢測出一可識別的單音對，則此端即變?yōu)楦唠娖?，若無輸入信號或連續(xù)失真，則 EC0 返回低電平。CID 延遲控制輸出，當(dāng)一有效單音對被接收，CI 超過 VTSt，輸出鎖存器被更新，則 CID 為高電平，若 CI 低于 VTSt，則 CID 返至低電平。VDD 接正電源，通常接+5V。VSS 接負(fù)電源，通常接地。電路的基本工作原理它完成典型 DTMF 接收器的主要功能：輸入信號的高，低頻組帶通濾波、限幅、頻率檢測與確認(rèn)、譯碼、鎖存與緩沖輸出及振蕩，監(jiān)測等，具體說來，就是 DTMF 信號從芯片的輸入端輸入，經(jīng)過輸入運放和撥號音抑制濾波器進行濾波后，分兩路分別進入高，低頻組濾波器以分離檢測出高、低頻組信號。如果高，低頻組信號同時被檢測出來，便在 EC0 輸出高電平作為有效檢測 DTMF信號的標(biāo)志；如果 DTMF 信號消失，則 EC0 即返至低電平，與此同時，EC 0 通過外接R 向 C 充電，得到 CI，GT。 （通常此兩端相短接）積分波形，如圖 54 所示，若經(jīng) tGTP延時后，CI，GT。電壓高于門限值 VTst 時，產(chǎn)生內(nèi)部標(biāo)志，這樣，該電路在出現(xiàn) EC0標(biāo)志時，將證實后的兩單音送往譯碼器，變成 4 比特碼字并送到輸出鎖存器，而 CI 標(biāo)志出現(xiàn)時，則該碼字送到三態(tài)輸出端 D01——D04，另外， CI 信號經(jīng)形成和延時，從CID 端輸出，提供一選通脈沖，表明該碼字已被接收和輸出已被更新，如若積分電壓降到門限 VTst 以下，使 CID 也回到低電平。圖 54 是它的工作時序波形圖圖 55 是 MT8870 分離帶通濾波器特性。 圖 5－4 MT8870 的時序圖 51 圖 55 MT8870 分離帶濾波器特性MT8870 的譯碼見表 54 所示表 54 MT8870 譯碼表其中，數(shù)據(jù)輸出允許端 EN 的測量點為 TP26，數(shù)據(jù)輸出的第一位 D01 的測量點為TP25。圖 56 為雙音多頻實驗系統(tǒng)的電原理框圖 52 圖 5－6 雙音多頻實驗系統(tǒng)的電原理圖圖 57 是它的電原理圖，需要指出，由圖 56 與圖 57 可知，一片 MT8870 芯片可以對兩路用戶電路進行號碼檢測接入，為了不影響電路的正常工作，則由模擬開關(guān)來接通或斷開 DTMF 信號，模擬開關(guān)的第二個作用是它對話音信號進行隔離，阻止話音信號進入 MT8870 芯片，防止誤動作的發(fā)生，在實際應(yīng)用中，一片 MT8870 可以至多接入檢測 16 路用戶電路的 DTMF 信號，此時，采取排隊等待方式進行工作。當(dāng)然，在具體設(shè)計這方面的電路時，可要全面考慮電路的設(shè)計，使之能正常工作而不出現(xiàn)漏檢測現(xiàn)象。圖 57 DTMF 信號測電路原理圖 53 五、實驗內(nèi)容1. 用示波器觀察并測量發(fā)送 DTMF 信號的波形，在用戶線接口電路的輸入端進行測量，即在甲方二路用戶線接口電路的測量點 TP2A 與 TP2B 進行測量。2. 用示波器觀察并測量 DTMF 信號接收的波形，即在 MT8870 電路輸入端 TP10或者 TP20，輸出端的測量點 TP2TP26。其中，TP26 為數(shù)據(jù)輸出允許端 EN 的測量點 TP25 為數(shù)據(jù)輸出第一位 D01 的測量點六、實驗步驟1. 接好主機實驗箱，并在甲方第一路和甲方第二路接上電話單機。2. 對實驗箱進行復(fù)位，即按一下“復(fù)位”鍵。3. 一位同學(xué)將甲方二路用戶摘機，聽到撥號音后開始撥打號碼，即按電話單機上的任意鍵，其中另一位同學(xué)對有關(guān)電路的測量點進行觀察并記錄波形，測量點有TP2A（或 TP2B） 、TP10（或 TP20）等。4. 電話單機不工作時，即不發(fā)送 DTMF 波形時，再測量上述各測量波形。七、注意事項1. 使主機實驗箱加電處于正常工作狀態(tài)，并嚴(yán)格遵循操作規(guī)程。2. 在測量觀察上述各測量點波形時，兩位同學(xué)一定要配合好，即一位同學(xué)按照正常撥打電話的順序進行操作，另一位同學(xué)要找到相應(yīng)的測量點和有關(guān)電路單元，小心慎重操作，仔細(xì)體會實驗過程中的各種實驗現(xiàn)象。3. 在測量 TP2A 時，示波器接頭的另一接地線接到 TP2B 上。八、實驗報告要求1. 畫出 DTMF 接收電路的電原理圖，并能簡要分析工作過程。2. 畫出在接收 DTMF 過程中各有關(guān)測量點在有、無信號狀態(tài)的波形，并能作簡要的分析與說明。 54 實驗六 交換網(wǎng)絡(luò)原理(含人工模擬話務(wù)臺)系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康?. 掌握程控交換的基本原理與實現(xiàn)方法。2. 通過對 MT8816 芯片的實驗，熟悉空分交換網(wǎng)絡(luò)的工作過程。3. 通過人工話務(wù)員實驗，增強對電話通信自動交換的感性認(rèn)識，體會程控技術(shù)的優(yōu)越性。二、預(yù)習(xí)要求認(rèn)真預(yù)習(xí)《程控交換原理》教材中的相關(guān)內(nèi)容。三、實驗儀器儀表主機實驗箱 一臺電話單機 二~四臺20MHz 示波器具 一臺三用表 一臺四、實驗電路工作過程（一）原理說明圖 61 電信局程控交換機用戶級入網(wǎng)結(jié)構(gòu)方式方框圖其實，我們在實驗一中已經(jīng)對實驗系統(tǒng)中的交換網(wǎng)絡(luò)有了一些了解，下面我們則比較詳細(xì)分析它的工作過程。在討論本實驗系統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)時，先簡要畫一下實際程控交換機中的用戶級入網(wǎng)結(jié)構(gòu)方式框圖，如圖 61 所示，由此可見，它是由兩大部分組成，即話路部分和控制部分，話路部分包括交換網(wǎng)絡(luò)，用戶電路出中繼電路，入中繼電路，收號器，音信號發(fā)生器以及話務(wù)臺或信號設(shè)備等；控制部分則是一臺電子計算 55 機，它包括中央處理器，存儲器和輸入、輸出設(shè)備。從計算機觀點來看，我們把中央處理器叫作“主機” （包括存儲器） ，而其它各部分設(shè)備都叫作“外圍設(shè)備” （簡稱外設(shè)） ，這樣對于程控交換機來說，它有二類外設(shè)備：電話外設(shè)：這指的是交換機所特有的外設(shè)，就是圖 61 所示的話路部分。一般電子計算機不包含這些部分。圖中的用戶電路則可看作是終端設(shè)備。對于程控交換機來說，這些電話外設(shè)數(shù)量很多，品種也不少，應(yīng)該算作是主要的外圍設(shè)備。數(shù)據(jù)處理型外設(shè)：它是一般電計算機所具有的外圍設(shè)備。包括外存儲器和各種輸入輸出設(shè)備，如磁帶，磁盤，監(jiān)示器，打印機和鍵盤等。有關(guān)控制部分的工作過程請見實驗一。在我們本實驗系統(tǒng)中，交換網(wǎng)絡(luò)的方框圖見圖 62 所示。圖 62 實驗系統(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方框圖由圖 62 可知，該實驗系統(tǒng)也是由話路單元和控制單元兩大部分組成，其中話路單元由用戶電路，自動交換網(wǎng)絡(luò)，人工交換設(shè)備（話務(wù)臺） ，音信號產(chǎn)生電路，供