中北大学信息商务学院2014届毕业设计说明书
DTMF信号经运放输出到两组6阶开关电容式带通滤波器,分离出低频组fLOW和高频组fHIGH信号。低频组中的陷波器把350Hz和440Hz的拨号音滤除,每组滤波器连接一阶开关电容式滤波器以提高分离信号的信噪比,由高增益比较器组成的限幅器去除低于检测门限的弱信号或噪声。解码器采用数字计数方式检测DTMF信号频率,利用复杂的平均算法防止外来的各种干扰,当检测器识别到有效的DTMF信号时,预控端EST输出高电平。 2.发送部分
DTMF产生器是发送部分的主体,它产生全部16种失真小、精度高的标准双音信号,这些频率均由3.5795MHz晶体振荡器产生。电路由数字频率合成器、行/列可编程分频器、开关电容式D/A变换器组成。行和列单音正弦波经混合、滤波后产生双音信号。DTMF编解码表把编码数据写入MT8888的发送寄存器产生单独的fLOW和fHIGH,fLOW和fHIGH输出的幅度之比为2dB,目的在于补偿高频组信号经通信线路的衰减,即经过预加重处理。
写操作时,总线上的4位数据被锁存,可编程分频器进行8中取2的编码变换,定时长度确定该信号的频率,当分频器达到由输入编码确定的计数值时,产生复位脉冲,计数器重新计数,改变定时长度可变频率。编码电路由开关电容式D/A变换器组成,得到高精度的量化电平。低噪声加法放大器完成行和列单音信号的混合。输出级有带通滤波器,用来衰减大于8kHz的谐波。 3.控制部分
前两部分为模拟信号处理系统,当满足信号条件时,系统有输出。为了接收可靠,还应满足识别条件,即检测有效信号的持续时间,EST信号驱动外接RC积分电路,控制电路如图4.8所示。当VC=VTst(控制逻辑的门限电平)时,GT输出信号驱动VC至电源电压VDD,经延时后,控制逻辑把片内状态寄存器的延迟输出标志位置提高。
如选择中断模式,当延迟标志位置高时,IRQ/CP引脚由高电平变为低电平,为CPU提供中断请求信号,延迟控制电压的跳变沿把数据锁存至输出端。
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图4.8 控制电路原理图
4.3.1.3 芯片内部寄存器控制与工作模式
MT8888内部有两个4位的数据寄存器：一个是只执行读操作的接收数据寄存器RDR；另一个是只执行写操作的发送数据寄存器TDR。另外,MT8888中还有两个4位的收、发控制寄存器CRA和CRB。写CRB前应先设置CRA中的一个特定位(b3位),因此,编程中应对其进行初始化；MT8888中的4位状态寄存器SR则用来反映收、发信号的工作状态。寄存器的选择与操作由RSO及WR和RD口线来控制,控制功能如表4.2所示。
表4.2 寄存器控制功能表
MT8888可提供6种工作模式,分别为DTMF模式、呼叫处理(CALL)模式、突发
(BURST)模式、单/双音产生模式、测试(TEST)模式和中断模式。
1.DTMF模式：发送与接收DTMF信号。发送时,输入数据经TDR控制可编程行、列计数器、D/A变换器,合成需要发送的DTMF信号；接收时,DTMF信号经拨号音抑
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制、分离带通滤波器监频与确认,译成相应的4比特码,经RDR输至数据总线。DTMF编译码对应关系如表4.3所示。
表4.3 DTMF编译码对应关系表
2.呼叫处理(CALL)模式：电路可以检测电话呼叫过程中的各种信号音,只要信号的频率落在320Hz-510Hz范围内,片内呼叫处理滤波器便可滤出。经限幅得到的方波信号,由IRQ/CP端输出,以用于微处理器对呼叫性质和类别进行判断。若无信号滤出,则IRQ/CP端始终保持低电平。
3.突发(BURST)模式：在DTMF模式下,工作于突发状态,信号突发和暂停时间各为51±1ms；在CP模式下,工作于突发状态,信号突发和暂停时间各为102±2ms,此时电路只可发送DTMF信号,但不能接收。
4.单/双音(S/D)产生模式：电路可产生单音或双音信号,可用于测试和监测。 5.中断模式：此模式下若选择DTMF状态,当DTMF信号被接收或出现在监测时间内,或准备发送更多数据(突发模式下)时,则IRQ/CP端下接至低电平。工作模式均可通过寄存器进行设置,控制寄存器的功能见表4.4和表4.5所示,状态寄存器SR各位所表示的功能如表4.6所示。
表4.4 控制寄存器A(CRA)的功能
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表4.5 控制寄存器B(CRB)的功能
表4.6 状态寄存器SR的功能
4.3.2 MT8888与AT89C51的接口电路和软件编程 4.3.2.1 DTMF拨号原理
现在的电话机多数是双音频电话,在本文中就以双音频为例介绍电话拨号的原理。
双音多频(DTMF)是指用两个特定的单音信号的组合来代表数字或功能。两个单
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音频的频率不同,所代表的数字和功能也不同。双音多频拨号方式中有16个按键,对应有8种不同的单音信号,因其采用的频率有8种,所以称为多频,如表4.7所示。从中任意抽出2种进行组合,又称为8中取2的编码方法,把这8种频率分成两个群，即高频群和低频群,其中低频群有4种频率：679MHz,770MHz,852MHz,941MHz,高频群也有4种频率：1209MHz,1336MHz,1477MHz,1633MHz。从高频群和低频群中任意各抽出一种频率进行组合,共有16种不同的组合,每一个键号分别对应于一种低音频和高音频的正弦波之和,代表16种不同的数字或功能。用双音多频拨号方式传递音频信号,传播速度快,抗干扰能力强。
表4.7 DTMF拨号方式中16键组合表
4.3.2.2 拨号电路
MT8888提供了与Intel微处理器相连的接口,以对其发送、接收和工作模式进行控制。
在电话自动报警系统中,MT8888与微处理器AT89C51的接口电路参见图4.9,它的接收部分采用单端输入,由R201,R202和C1组成,其输入电压增益为R202/R201=1,通过改变R202可调节输入信号的增益。它的发送部分由C205,R206,C204和XTAL2构成,其中XTAL2为3.5795MHz的晶体振荡器,负责产生全部16种标准双音信号。它的控制部分由R203,C203构成。另外,由于IRQ/CP端为开源输出,故要用上拉电阻R204,与单片机P3.5(T0)脚相连,用于监测计数电话回路中信号音的方波个数。C203为去耦电容。DTMFIN和DTMFOUT与电话接口电路相连。DO-D3与单片机的数据线P0.0-P0.3相连,完成数据的传输和控制命令的输入,状态的读出等。WR、RD引脚分别与单片机的同名引脚相连,以对该信芯片的读写进行控制。CS为片选线,与单片机的P2.7相连。RS0引脚完成对该芯片内部寄存器的选择,与P2.0相连。
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