現代通信技術實驗平臺（高端型）,程控交換綜合實驗箱
TRY-8641現代通信技術實驗平臺(高端型)
一．現代通信技術實驗平臺簡介：
TRY-8641現代通信技術實驗平臺(高端型)是針對電子和通信工程類專業(yè)學生，系統(tǒng)完成《通信原理》等現代通信技術相關課程實驗專門研制的實驗箱。該實驗平臺最大的特點是系統(tǒng)性強，它真實再現了：信源的模數轉換、模擬調制、信道仿真、模擬解調、信宿的數模轉換的頻帶傳輸過程；信源的模數轉換、信道復接、信道糾錯編碼、光纖傳輸、幀同步位同步、糾錯譯碼、解復接、信宿的數模轉換的基帶傳輸過程；
實驗平臺全部采用模塊化結構，各模塊既能完成完整通信系統(tǒng)中對應單元部分實驗，又能由學生用單元模塊構建一個完整通信系統(tǒng)進行系統(tǒng)實驗，從而有助于學生理解通信系統(tǒng)中各要素的作用；實驗平臺把通信系統(tǒng)中涉及的基本電路、終端編譯碼、線路編譯碼、調制解調、信道傳輸等重要的理論安排了相應的實驗內容；實驗平臺既有基礎性實驗，又有采用新技術新器件（FPGA、DSP）等提高型實驗，從而完成一個理論驗證性、綜合性、二次開發(fā)性，由低向高的系統(tǒng)學習過程。通過這些實驗能夠促進學生對《通信原理》課程內容的理解、掌握，并使學生對通信系統(tǒng)、當今新技術、工程實現有一個較全面的了解。系統(tǒng)采用“主板+實驗模塊”相結合的靈活結構，便于學校選擇、定制、硬件升級。
二、現代通信技術實驗平臺技術指標
1.實驗箱的設計是結合了高等學校電子信息類規(guī)劃教材，如《通信原理》第2版(宋祖順編著)、《現代通信原理》(曹志剛、錢亞生編著)等教材相關內容所研制的新一代通信技術實驗教學裝置。
2.采用了“底板+實驗模塊”的結構，不僅按實驗內容與功能將電路模塊化，而且各個模塊獨立設計，能方便地組合進行單元實驗和多種單/雙工通信系統(tǒng)實驗。同時可按用戶需求定制模塊、選購模塊、升級模塊。詳細見“系統(tǒng)組成”項。
3.實驗模塊的輸入輸出信號都采用鉚孔開放出來，由實驗者根據實驗需要進行連接組合，增強實驗者的參與性。
4.每個實驗模塊都采用有機玻璃覆蓋保護，方便實驗室管理。
5.實驗中的重要參數都可以調節(jié)或設置，方便實驗者分析對比。
6.可完成單元、系統(tǒng)實驗幾十項，涵蓋了終端編譯碼、線路編譯碼、調制解調、信道傳輸等方面的內容。
7.內置函數信號源、數字信號源、電話接口、計算機接口、同軸電纜信道、光信道、音頻功放等功能模塊，詳細見“系統(tǒng)組成”項。
8.內置4組穩(wěn)壓電源，全部具有短路軟截至保護自動恢復功能，并提供電源輸出接口。
9.系統(tǒng)涉及了計算機通信、MS51、DSP、CPLD等多種技術，并留有開發(fā)接口，二次開發(fā)性強。
三、現代通信技術實驗平臺系統(tǒng)組成
本實驗系統(tǒng)由1個底板和16個標準配置實驗模塊組成，詳細參數見下表：
底板模塊：
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模擬信號源 |
非同步正弦波 |
頻率0.3～10KHZ連續(xù)可調，幅度0～10V連續(xù)可調。 | |
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非同步三角波 | |||
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非同步方波 | |||
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同步正弦波 |
頻率2KHZ，幅度0～10V連續(xù)可調。 | ||
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電話接口 |
2路電話 |
二四線轉換，提供發(fā)送輸出、接收輸入的連接接口 | |
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抽樣脈沖 |
同步矩形脈沖 |
頻率8KHZ | |
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非同步矩形脈沖 |
頻率2～35KHZ連續(xù)可調 | ||
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計算機接口 |
RS232 |
提供發(fā)送輸出、接收輸入的連接接口 | |
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電源 |
提供-12V、+12V、+5V、-5V等系統(tǒng)電源，另提供輸出接口 | ||
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實際通信信道 |
同軸電纜 |
1310nm、1550nm一體化光端機，此部分選配 | |
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光纖通信 | |||
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音頻終端 |
終端濾波放大器 |
提供多組濾波器、音頻功放、喇叭 | |
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眼圖觀測 |
可觀測噪聲、串擾、理想眼圖 | ||
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實驗模塊接口 |
可同時安放9個實驗模塊，完成單元、系統(tǒng)性實驗 | ||
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數字信號源 |
15位m序列 |
頻率2KHZ、32KHZ可設置，另可根據用戶要求配置 | |
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127位m序列 | |||
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手工設置序列，全1、全0，其它 | |||
實驗模塊：
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1 |
時鐘與基帶數據發(fā)生模塊 |
提供系統(tǒng)時鐘和各類數字信號源 |
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2 |
PAM脈沖幅度調制模塊 |
完成抽樣定理、PAM調制、傳輸模擬實驗 |
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3 |
PCM/ADPCM編譯碼模塊 |
完成PCM、ADPCM編譯碼單元實驗 |
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4 |
CVSD增量調制編譯碼模塊 |
完成CVSD編譯碼單元實驗 |
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5 |
AMI/HDB3編譯碼模塊 |
完成AMI/HDB3編譯碼單元實驗 |
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6 |
頻分復用 |
完成線路成形與頻分復用 |
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7 |
數字頻率合成模塊 |
完成壓控振蕩器、頻率合成實驗 |
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8 |
FSK(MSK)調制模塊 |
完成MSK、FSK調制實驗 |
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9 |
FSK(MSK)解調模塊 |
完成MSK、FSK解調實驗 |
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10 |
BPSK(DPSK)調制模塊 |
完成BPSK、DPSK調制實驗 |
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11 |
BPSK(DPSK)解調模塊 |
完成BPSK、DPSK解調實驗 |
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12 |
噪聲模塊 |
提供白噪聲 |
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13 |
復接/解復接、同步提取模塊 |
完成多種數據的時分復接解復接、碼分復接解復接、位同步幀同步提取實驗 |
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14 |
卷積、漢明、交織、循環(huán)編碼模塊 |
完成卷積、卷積、漢明、交織、循環(huán)編碼實驗，多種碼型變換 |
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15 |
卷積、漢明、交織、循環(huán)傳輸模塊 |
信道仿真 |
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16 |
卷積、漢明、交織、循環(huán)譯碼模塊 |
完成漢明、交織、循環(huán)譯碼實驗， |
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17 |
軟件無線電-調制模塊 |
完成PSK調制；FSK調制；MSK調制；QPSK調制；OQPSK調制；CDMA編碼和多種模擬調制； 線路均衡、頻譜分折； |
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18 |
軟件無線電-解調模塊 |
PSK解調；FSK解調；MSK解調；QPSK解調等；OQPSK調制；CDMA譯碼 |
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19 |
模擬調頻模塊 |
集成塊調頻和變容二極管調頻兩種 |
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20 |
模擬調頻解調模塊 |
集成塊解調和鑒頻器解調兩種 |
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21 |
模擬幅度調制模塊 |
完成：AM、DSB、SSB調制 |
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22 |
模擬調幅解調模塊 |
包絡檢波和同步檢波 |
注：標準配置16個模塊，紅字標的6個模塊為選配模塊。(需要另收費)
四. 現代通信技術實驗平臺實驗目錄
以下實驗目錄，摘自TRY8641型說明書前言
撥碼器開關設置一覽表
第一部分基礎實驗
實驗1555自激多諧振蕩器實驗
實驗2模擬信號源實驗
實驗3CPLD可編程邏輯器件實驗
實驗4接收濾波放大器實驗
實驗5計算機串口實驗
實驗6數字光纖通信實驗
第二部分原理實驗
實驗1基帶信號的常見碼型變換實驗
實驗2抽樣定理及其應用實驗
實驗3PCM編譯碼系統(tǒng)實驗
實驗4ADPCM編譯碼系統(tǒng)實驗
實驗5CVSD編譯碼系統(tǒng)實驗
實驗6FSK（ASK）調制解調實驗
實驗7相位鍵控PSK（DPSK）調制解調實驗
實驗8數字同步技術實驗
實驗9眼圖觀察測量實驗
實驗10線路成形與頻分復用
實驗11時分復用與解復用
實驗12碼分復用與解復用
實驗13波分復用與解復用（需另配光端機）
實驗14數字頻率合成實驗
實驗15AMI/HDB3編譯碼實驗
實驗16卷積編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗17漢明碼編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗18漢明、交織碼編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗19循環(huán)碼編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗20信道仿真與信道均衡實驗
實驗21現代調制技術實驗之一（FSK調制解調）
實驗22現代調制技術實驗之二（BPSK調制解調）
實驗23現代調制技術實驗之三（QPSK調制解調）
實驗24現代調制技術實驗之四（OQPSK調制解調）
實驗25現代調制技術實驗之五（MSK調制解調）
實驗26現代調制技術實驗之六（直接序列擴頻DS編解碼）
實驗27現代調制技術實驗之七（AM調制）
實驗28現代調制技術實驗之八（DSB調制）
實驗29現代調制技術實驗之九（SSB調制）
實驗30虛擬頻譜儀虛擬誤碼儀實驗
第三部分綜合實驗
實驗1信源、PCM、HDB3傳輸系統(tǒng)實驗
實驗2信源、PCM、漢明碼傳輸系統(tǒng)實驗
實驗3信源、PCM、漢明、交織碼傳輸系統(tǒng)實驗
實驗4信源、CVSD、漢明碼傳輸系統(tǒng)實驗
實驗5信源、CVSD、漢明、交織碼傳輸系統(tǒng)實驗
實驗6信源、時分復接/解復接系統(tǒng)實驗
實驗7信源、碼分復接/解復接系統(tǒng)實驗
實驗8信源、CVSD、DPSK傳輸系統(tǒng)實驗
實驗9通信信道誤碼測試實驗
第四部分開發(fā)實驗
實驗1M序列產生實驗
實驗2PCM時序控制與PCM數據采集實驗
實驗3CMI編譯碼實現實驗
實驗4絕對/相對碼轉換實驗
實驗5FSK系統(tǒng)建模與設計（VHDL）實驗
實驗6信道編譯碼開發(fā)實驗
實驗7PC機數據、PSK傳輸系統(tǒng)實驗
實驗8PC機數據、FSK傳輸系統(tǒng)實驗
實驗9碼型變換、基帶編碼開發(fā)實驗
五.實驗箱特色
1.與國內主流《通信原理》教材配套，符合教學大綱要求。由理工大學實驗中心一線教師設計，滿足實驗教學需要。
2.全模塊化設計，結構合理、擴展性強，模塊配置靈活，滿足不同層次各類學校的教學要求。
3.自帶模擬同步信號源，使用普通示波器，觀測波形穩(wěn)定；設備完全自主研發(fā)、生產，售后服務保障；軟件部分可免費升級。
4.既有全部用硬件電路設計完成的模塊，也有采用軟、硬件相結合的系統(tǒng)實現的模塊；既可進行傳統(tǒng)的原理實驗及驗證型實驗，也可進行開放性及研究型實驗。
5.實驗箱采用分立元件、中大規(guī)模集成電路、DSP、CPLD等多種電路實現，并采用表面貼裝工藝，使學生得到全面的實踐鍛煉。
6.各模塊獨立，接口總線公開，并提供各種電源，便于學生自行設計模塊、二次開發(fā)和進行系統(tǒng)實驗。
7.結構合理，性能穩(wěn)定，各測試點標識清楚，鉚孔接線可鎖定，保證連接可靠。
8.各模塊用有機玻璃覆蓋，既美觀大方又能起到防靜電等保護作用。
教學配置：
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序號 |
設備名稱 |
型號 |
備注 |
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1-1 |
現代通信技術實驗平臺 |
TRY8641 |
每組一臺 |
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出廠 附件 |
TRY8641通信原理使用說明書 |
1本 | |
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電源線 |
1根 | ||
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中繼線 |
1根 | ||
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保修卡、合格證 |
1套 | ||
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配套軟件光盤 |
1套 | ||
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2 |
20MHz雙蹤示波器 |
—— |
每組一臺（必配，價格另算） |
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3 |
函數信號發(fā)生器 |
—— |
根據實情配置（選配，價格另算） |
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4 |
電話單機 |
—— |
每組一部（選配，價格另算） |
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5 |
數字存儲60MHz示波器 |
—— |
每5組一臺或根據實情配置（選配，價格另算） |
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6 |
微機 |
—— |
（選配，價格另算） |
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7 |
MCS-51仿真器 |
—— |
（選配，價格另算） |
|
8 |
DSP仿真器 |
—— |
（選配，價格另算） |
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9 |
CPLD下載線 |
—— |
（選配，價格另算） |
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10 |
誤碼測試儀（如RZ88521型） |
—— |
每5組一臺或根據實情配置（選配，價格另算） |
符錄：二次開發(fā)例程（舉例）
PCM編譯碼模塊接口設計
（一）設計目的：
1.PCM編譯碼時鐘：編碼時鐘、幀脈沖、線路時鐘設計
2.線路時鐘和信道數的關系
3.頻率特性測試
（二）設計原理
PCM編譯碼是信源編碼中最常用的一種，常用的集成芯片有TP3054（表貼）和TP3067（直插）等，芯片正常工作需要三種時鐘：編譯碼時鐘、幀脈沖、線路時鐘。其中編譯碼時鐘和幀脈沖頻率是固定的分別為：2048KHZ和8KHZ，而線路時鐘是可變的可以從64KHZ到2048KHZ。線路時鐘的不同對應線路上復用信道路數的改變，線路時鐘從64KHZ開始以64KHZ的倍率增加，對應的信道路數從“1”到“32“個信道（線路時鐘為2048時，線路信道數為32，此為標準的基群即E1）。
（三）設計步驟
1.從網上下載TP3054數據手冊，熟悉并理解TP3054的時序關系；
2.熟悉在Quartus環(huán)境下用VHLD語言或圖形輸入法編制PCM時序產生軟件；
3.下載并驗證時序是否正確（CPLD程序下載到“時鐘與基帶數據發(fā)生模塊”中，用示波器觀測“PCM編譯碼模塊”的34TP01和34TP02波形）；
4.34P01加模擬信號；短接34P02和34P03；用示波器測34P04，觀測譯碼輸出和加入的模擬信號是否相同；
5.改變CPLD中的線路時鐘，觀測34P02信道數（8位PCM數據占一幀或125us的幾分之幾）；
6.用函數信號作PCM模擬輸入信號，改變輸入信號頻率用示波器觀測34P04輸出波形，測出PCM編譯碼芯片的頻響；（思考：如果輸入一個2KHZ的方波，34P04輸出什么波形？）
（三）教師參考
1.原程序（略）
2.學生主要問題：學生沒有注意到幀脈沖的寬度應是線路時鐘的一個周期，線路時鐘改變時幀脈沖寬度同樣要變；
PCM數據和HDB3線路編譯碼接口設計
（一）設計目的：
1.兩個芯片間數據收發(fā)的時序設計；
2.HDB3編譯碼的原理
3.HDB3編碼輸出和譯碼輸出的數據延時；
（二）設計原理
HDB3編譯碼是線路編碼的一種，主要用于在同軸電纜上傳輸，編碼的目的是便于線路傳輸和收端時鐘提起。HDB3編碼原理略
HDB3編碼時由于要檢測4個連零的出現，譯碼時要檢測極性反轉點或破壞點，所以HDB3編譯碼時會各出現4個時鐘周期的延時。
在PCM芯片和HDB3芯片構成系統(tǒng)時，要考慮到HDB3的編譯碼延時，因為HDB3編譯碼正好延時8個時鐘周期，這就相當于HDB3譯碼輸出的PCM信號比輸入HDB3的PCM信號延時1個時隙，由此PCM譯碼時序要作相應改變。
（三）設計步驟
1.從網上下載TP3054和CD22103數據手冊，熟悉并理解TP3054和CD22103的時序關系；
2.熟悉在Quartus環(huán)境下用VHLD語言或圖形輸入法編制PCM編譯碼和HDB3編譯碼時序產生軟件，PCM線路時鐘和HDB3的編譯碼時鐘為64KHZ；
3.下載并驗證時序是否正確（CPLD程序下載到“時鐘與基帶數據發(fā)生模塊”中，用示波器觀測“PCM編譯碼模塊”的34TP01和34TP02波形和“HDB3編譯碼模塊的20TP01，20TP02，20TP03，20TP04的波形）；
4.34P01加模擬信號；連接34P02到20P01；20P02到34P03；用示波器測34P04，觀測譯碼輸出和加入的模擬信號是否相同；
5.改變CPLD中的PCM線路時鐘和HDB3的編譯碼時鐘（如128KHZ或256KHZ），觀測34P04波形是否正確；
（四）教師參考
1.原程序（略）
2.學生主要問題：
a)、學生考慮不到數據收發(fā)時鐘沿的問題，上升沿發(fā)送下降沿接收（或相反）；
b)、整個系統(tǒng)中PCM譯碼數據延時應是8的整數倍；
c）、PCM譯碼數據延時幾個時隙，PCM譯碼的幀脈沖相對編碼幀脈沖同樣要延時幾個時隙；
TRY-8643程控交換綜合實驗箱
一、程控交換綜合實驗箱介紹：
TRY-8643程控交換綜合實驗箱為適應電信新技術新業(yè)務而新近研制的既能面向教學又能緊跟實際的新型電信交換實驗系統(tǒng)。實驗系統(tǒng)將交換網絡單元設計成插拔式模塊，以便學生用不同方式開發(fā)實現交換功能（配有：空分交換模塊、MT8980時分交換模塊）。實驗系統(tǒng)不僅能完成傳統(tǒng)交換實驗箱僅有話路交換，更能實現電信新技術如：數據分組交換、語音平臺、共路信令（SS7）分析等實驗內容。實驗系統(tǒng)備有市話接口，在接上市話線后實驗箱即可成為用戶小交換機；增設了電信業(yè)務數據輸出接口，便于學生用PC機開發(fā)分析電信業(yè)務管理；增設了光纖接口，可通過光纖進行組網通信。實驗系統(tǒng)有很強的二次開發(fā)功能，在配備開發(fā)板后，學生可自行設計電話接口、交換網絡、中央處理器并編制相關軟件實現小交換機的功能。實驗箱結構新穎、布局合理、性能穩(wěn)定，能滿足多層次學生的實驗和開發(fā)。
二、程控交換綜合實驗箱特點：
1.模塊化設計，模塊功能劃分清晰。
2.實驗平臺分為用戶模塊、信令信號產生模塊、呼叫接續(xù)的記發(fā)器模塊、信令顯示與控制模塊、路由交換控制模塊等。
3.信令顯示直接明了，可通過液晶同步顯示主被叫號碼、被叫狀態(tài)、接續(xù)是否成功、通話時間等。
4.緊密結合教學難點，交換方式的實驗從人工交換、空分交換、數字時分交換由淺入深，有助學生理解交換原理，比較各種交換方式的特點和優(yōu)劣。
5.為加深學生對時分復用理解，實驗箱在時分中繼實驗中，可以用鍵盤和液晶通過人機對話方式配置各話路時隙，并能用示波器實時觀測到時分中繼線上時隙的分配。
6.為培養(yǎng)學生學會使用硬件芯片的能力，實驗箱開放“路由交換控制模塊”，學生可在了解空分交換、時分交換芯片原理和控制時序的前提下，編制各種交換軟件（不用MS51仿真器，在我們軟件的支持下在線調試），實現所需的路由交換。對學生理解交換原理、培養(yǎng)芯片使用能力很有幫助。
7.配備了完整的電話呼叫后臺軟件，可作教師上課示教，便于學生理解電話呼叫中信令處理原理。
8.配備了完整的信令分析和電話接續(xù)統(tǒng)計軟件，有助學生學會實際交換機分析軟件的使用。
三、程控交換綜合實驗箱技術指標：
1.利用可編程技術，產生各信令信號、控制時序；
2．實驗系統(tǒng)將交換單元設計成插撥式模塊，配有：空分交換模塊、MT8980時分交換模塊。
3.各處理器采用學生易入手的MCS-51單片機，降低開發(fā)門檻。
4.用戶模塊采用先進的功能強大的PBL38710表貼芯片；
5.關鍵測量點觀察：
（1）用普通20MHz雙蹤示波器能清楚地觀察到各路數字電話數字時隙交換過程；
（2）并能現場實時改寫各路時隙分路過程；
（3）其他交換過程都有測量點觀察；
6.顯示與控制模式：漢字液晶顯示，薄膜開關控制；
7.交換機的門數：4門；其中一路用戶接口模塊可插撥，學生可自行設計接口硬件；
8.數字中繼通信模式：采用數字時分交換實現中繼自環(huán)接續(xù)通信；
9.模擬中繼通信方式：兩臺實驗箱之間實現中繼接續(xù)通信；
10．數字中繼方式：兩臺實驗箱之間可通過光纖實現中繼接續(xù)通信；
11.三個CPU分別用作中央處理器、記發(fā)器、話路交換控制器；
12.與計算機直接相連可實現現場編程；
13.電話機采用水晶頭接口；
14.運行程控交換操作軟件，可現場改寫程序；
15.交流電源220V/0.6A；
16.直流電源5V/4A+12V/1A-12V/0.5A-48V/1A；
四、程控交換綜合實驗箱實驗目錄：
第一章TRY8643系統(tǒng)模塊實驗
實驗1交換系統(tǒng)組成與結構
實驗2TRY8643電源模塊
實驗3CPU中央系統(tǒng)處理器
實驗4用戶接口模塊（主被叫）實驗
實驗5程控交換狀態(tài)設置
實驗6信令信號的產生與觀測
實驗7雙音多頻（DTMF）接收與檢測
實驗8話路PCMCODEC編譯碼
實驗9呼叫處理與線路信號的傳輸過程
實驗10二/四線變換與回波返損測試
*實驗11用戶終端電話信號電平調整
第二章信令交換與信息交換
實驗12人工及信號交換實驗
實驗13空分交換（MT8816）的過程與分析
實驗14時分交換（MT8980）的過程與分析
實驗15市話接口實驗
第三章中繼實驗
實驗16空分中繼實驗
實驗17數字時分中繼光纖通信實驗
第四章二次開發(fā)實驗
實驗18MT8816空分交換開發(fā)與在線調試實驗
實驗19MT8980時分交換開發(fā)與在線調試實驗
實驗20市話接口開發(fā)實驗
實驗21記發(fā)器的電話呼叫接續(xù)編程實驗
實驗22液晶漢字與字符顯示編程
實驗23薄膜鍵盤掃描輸入編程
實驗24新服務功能及編程調試
第五章七號信令分折實驗
實驗25七號信令系統(tǒng)與OSI七層的對應關系
實驗26固話用戶呼叫過程信令分折
實驗27電信業(yè)務統(tǒng)計分折
附錄
附錄1液晶顯示驅動模塊HD44780的指令集
附錄2數字交換網絡芯片MT8980介紹
