一、 设计的作用、目的
课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次课程设计一方面通过对交换网络的设计，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。
二、 设计任务及要求
基于单片机的TST数字交换网络的设计 1.掌握时分交换网络的原理及具体实现方法； 2.掌握空分交换网络的原理及具体实现方法； 3.掌握基于单片机的时空交换网络系统的设计； 4.利用相关软件实现电路图的绘制。
三、设计内容
设计题目：基于单片机的TST数字交换网络的设计 设计内容：
1.输入级T型接线器为顺序写入、控制读出； 2.中间级S型接线器为输出控制方式； 3.输出级T型接线器为控制写入、顺序读出； 4.其它扩展功能。
四、设计原理
4.1TST网络简介
TST是三级交换网络，两侧为T接线器，中间一级为S接线器，S级的出入线数决定于两侧T接线器的数量。第1级T接线器：负责输入母线的时隙交换。S接线器：负责母线之间的空间交换。第2级T接线器：负责输出母线的时隙交换。因为采用两个T级，可充分利用时分接线器成本低和无阻塞的特点。
这种数字交换网引入了空分级S，改善了话务的疏散功能，并通过扩大S级的输入母线和输出母线，将多个时分接线器连接起来，大幅度提高了交换网的容量。图中S级之前的称为前T级，S级之后的称为后T级。TST交换网络有8 条输入PCM复用线, 每条接至一个T接线器, 有8 条输出PCM复用线从输出侧T接线器接出。T接线器的数量为输入(8) + 输出(8) 。中间一级为S接线器, 交叉点矩阵为8×8。假定每条输入或输出PCM复用线上的复用度为32, 即32个时隙, 则所有T接线器的容量应有32 个单元, 每一级的控制存储器的单元也应有32个。TST交换网络中的T接线器有两种控制方式。一种是输入T接线器采用“顺序写入, 控制读出”方式, 输出T接线器采用“控制写入, 顺序读出”方式; 另一种控制方
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式是输入T接线器输出采用“控制写入, 顺序读出”方式, 输出T接线器采用“顺序写入, 控制读出”方式。中间S接线器采用输入控制和输出控制两种方式均可.这里S级的容量为8X8，即有8组输入母线和8组输出母线， 分别可接8个前T级和8个后T级。 为减少选路次数，简化控制，可使两个方向的内部时隙具有一定的对应关系，通常可相差半帧，俗称反相法，即： 设：Nf=一帧的时隙数, Na=A到B方向的内部时隙数, Nb=B到A方向的内部时隙数 则： Nb= Na +Nf/2 TST网络完全无阻塞的条件：m（内部时隙数）=2n（输入时隙数） 在实际应用中，用户A所在的同一组T级网络中前T级和后T级使用同一个控制存储器来控制，但两者最高位是倒相关系，同样的方法，用户B所属的T级网络也是采用的同一个控制存储器来控制，只需要将最高位反相后送给后T级。图4.1所示。
SMA0 . . . .
CMA3 20 26 20 10 CM3 CM0 CMB3 26 10 0 26 3 3 TS20 SMA3 TS26 10 TS10 SMB3 TS20 5 10 5 26 CMA0 CMB0 TS5 TS10 TS26 SMB0 TS5 10 26 输出控制 输出控制 输入控制 图4.1 TST三级交换网络 - 2 -
4.2 TST网络的优缺点
TST交换网络优点：他与机电交换相比较，体积小、重量轻、功耗低、节省费用、工作稳定、维护管理方便、可靠性强、灵活性大，同时，能为用户提供许多新服务，如缩微拨号、叫醒业务、呼叫转移等工作。
TST交换网的缺点：TST有输入级T接线器和输出级T接线器，中间级S接线器组成，原理上可以同时进行正相与反向的交换，但在实际的硬件中在正向和反向是不能同时进行，若要完成正向与反向的同时进行可以在输出级再级联一个时间接线器，或再重新由T接线器和S接线器在构成一交换网络进行反向的交换。
五、硬件系统框图
5.1系统框图
设计实现群路1的信道1与群路2的信道30的交换过程，其硬件图连接图如图5.1所示。该交换网络用了两片MT8980，一片MT8816，一片STC89C516信号在初级T和S接线器中进行时隙空间交换后，进入次级T接线器中进行二次时隙交换。
在硬件图中先由单片机STC89C516控制初级T进行时隙交换，分别将P1.4和P1.5接到T接线器MT8980的DS引脚和DTA引脚。STC89C516的RST引脚用与复位信号的输入，在高电位下工作，它的DS接到MT8980的DS上进行分时片选，以保证它们来实现双线的信息交换，保证TST数字交换网络的正常运行，避免拥塞。系统框图如图5.1所示。
图5.1 系统框图
时分芯片 MT8980 数据传输 空分芯片MT8816 数据传输 时分芯片MT8980 单片机STC89C516 5.2 TST网络硬件设计
本系统采用STC89C516 作为CPU,MT8980作为时间交换电路，MT8816作为
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空间交换电路。由MT8980输入四路PCM,通过STC89C516控制时隙的交换，交换完后送入MT8816进行空间交换。
MT8980的控制功能分为两个方面，第一是读某信道中某时隙的存储器数据， 并由单片机判断后作出不同的响应， 第二是让某时隙接续存储器工作在信息模式， 使接续存储器低八位的内容作为数据直接输出到相应的时隙中作信令信 号，也可以将其作为2.048M 数据流用作控制码流，以控制编译码器。STC89C516与MT8980之间的接口信号主要有地址线A0～A5、数据线D0～D7、片选信号/CS、读写信号R/W、数据输入选通信号DS、数据应答信号/DTA。STC89C516的P2.2、P2.0 分别与MT8980的DS、/DTA 相连,可以比较容易地实现AT89C51 和MT8980之间数据交换的同步。STC89C516的P2.3直接与MT8980的读写控制线相连,通过对P2.3 的置位和复位可以实现对该芯片的读写控制。STC89C516的P0 口与数据线相连,完成数据的传输。当片选信号/CS为低电平时, STC89C516可对MT8980内部的寄存器进行读写, DS 和DTA 作为STC89C516 和MT8980之间数据交换的同步信号。在DS 信号的上升沿时刻, 如果MT8980的片选信号/CS、数据线、地址线以及读写信号R/W 有效, 则CPU 开始对MT8980进行读或写操作。当MT8980与89C516之间完成相应的数据发送或者接收之后,DTA 送出一个下降沿, 表示这次数据交换完成,可以进行下一项操作。
对空分电路分析可知，在实际应用中，芯片由输入的行地址和列地址来选择电导通的点，从而实现空间上的电路交换。处理器由单片机控制,采用的空分交换芯片为MT8816，该芯片交换矩阵为8X16，可实现24路用户的空间交换。该电路是由7～128线地址译码器、128位控制数据锁存器与8×16开关阵列组成，在电路处于正常开、关工作状态下，CS应为高电平，RESET为低电平，地址码输入选择锁存单元及开关阵列对应的交叉点处于开的状态，这样数据DI在ST下降沿时刻被异步写入锁存单元，并控制所选交叉点开关的通、断，若DI为低电平，则开关截止。MT8816共有8×16个开关，这些开关分别有3根列地址线和4根行地址线的译码对应，开关的状态由数据输入端DI的电平决定，如DI=1高电平则由地址译码对应的开关导通，否则开关截止。MT8816所需的6根地址线（AROW3我们固定接地）、1根数据线（DI）、1根控制线（RESET）由U103的扩展并口U203（74HC573）提供。U103根据接续命令将交换开关的位置、开关的开闭状态通过U103的P0口写至扩展并口U203中锁存，U203的数据选通地址为C000H，MT8816的数据选通ST信号由U103（AT89C51）P1口的SI引脚提供。
5.3网络的容量
时分交换器芯片MT8980的容量为8X32=256个时隙。可接入8端PCM一次群，由于8个前T和8个后T，因而总交换的容量为8X256=2048时隙（话路），可接入8X8=64端PCM一次群，又因为每端PCM可占用的时隙数为30，且数
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