DTMF雙音多頻論文

1、 計算機與信息工程學(xué)院程控交換課程設(shè)計題 目：專業(yè)班級：指導(dǎo)老師：姓 名：1.硬件電路設(shè)計、制作及工藝 （20分）2.程序編寫、燒錄及運行狀況 （20分）3.自檢運行狀態(tài) （20分）4.系統(tǒng)調(diào)試、運行及波形測試 （20分）5.設(shè)計報告 （20分）6.總分： 同組成員：一.DTMF簡介在電話機中，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 09， 6 個功能鍵*、 #、 A、 B、 C、 D，按照組合的原理，它

2、 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(jìn)行組合，又稱其為 8 中取 2 的編碼方式。 隨著通 訊事業(yè)的發(fā)展，數(shù)字傳輸?shù)闹饾u普及， DTMF 信號已經(jīng)不僅僅局限于終端信令的傳 輸，同時也廣泛應(yīng)用于 IP 網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程控制、局端信令傳輸，成為傳統(tǒng)業(yè)務(wù)和現(xiàn)代 科技應(yīng)用系統(tǒng)的橋梁。把現(xiàn)代科技的優(yōu)越性帶給世界上最通用、最經(jīng)濟(jì)、流動性最 強、操作最簡單的終端-標(biāo)準(zhǔn)電話機。根據(jù) CCITT 的建議，國際上采用 697 Hz、 770 Hz、 852 Hz、 941 Hz、 1209 Hz、1336 Hz、1477 Hz 和 1633

3、Hz，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(jìn)行組合，共有 16種不同組合，代表 16 種不同數(shù)字或功能, 具體如下表所示:二. MT8870簡介1) MT8870 簡介The MT8870D/MT8870D-1 is a complete DTMF receiver integrating both the bandsplit filter and digital decoder functions. The filter section uses switched capacitor techniques for high and low gr

4、oup filters; the decoder uses digital counting techniques to detect and decode all 16 DTMF tonepairs into a 4-bit code. External component count is minimized by on chip provision of a differential input amplifier, clock oscillator and latched three-state bus interface.2) MT8870 結(jié)構(gòu)框圖3). 引腳定義及其功能說明4).

5、控制電路(Steering Circuit)在MT8870完成音頻信號譯碼輸出時, 將會把StD引腳置高以使MCU讀取并存儲數(shù)據(jù).當(dāng)MCU完成讀取后,MT8870將會準(zhǔn)備進(jìn)行下次音頻信號的譯碼.MT8870是通過St/GT引腳來獲知MCU的讀取情況.實際應(yīng)用中,MCU一般不會專門控制St/GT引腳,相應(yīng)的是通過延時電路來實現(xiàn)的.在StD有效時,在一段時間后St/GT會自動被置為有效電平以使MT8870重新進(jìn)入工作狀態(tài),經(jīng)典的電路如下所示 :5) 濾波段Separation of the low-group and high group tones is achieved by applying

6、 the DTMF signal to the inputs of two sixth-order switched capacitor bandpass filters, the bandwidths of which correspond to the low and high group frequencies. The filter section also incorporates notches at 350 and 440 Hz for exceptional dial tone rejection (see Figure 3). Each filter output is fo

7、llowed by a single order switched capacitor filter section which smooths the signals prior to limiting. Limiting is performed by high-gain comparators which are provided with hysteresis to prevent detection of unwanted low-level signals. The outputs of the comparators provide full rail logic swings

8、at the frequencies of the incoming DTMF signals.濾波器頻率響應(yīng)如下圖所示:6) 譯碼對照表7) MT8870典型應(yīng)用下圖說明了 MT8870 的典型應(yīng)用電路示例.8) 典型時序圖三.雙音多頻模塊說明1) 模塊的電原理圖如下所示:2) 電路工作原理電路主要完成典型 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(jìn)行濾波后，分兩路分別進(jìn)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

9、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 EC0 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，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 D01D04，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

10、 CID 也回到低電平。需要指出，在本系統(tǒng)中， 8870 芯片主要對四路用戶電路進(jìn)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(jìn)行隔離，阻止話音信號進(jìn)入 8870 芯片，防止誤動作的發(fā)生，在實際應(yīng)用中，采取排隊等待方式工作的情況下，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。四.二次開發(fā)區(qū)1) DTMF檢測整體模塊結(jié)構(gòu)圖通過跳線區(qū)的跳線，我們可以有選擇性的將四路用戶中的某一路信號引入 M202， M202 是一個號碼檢測模塊，當(dāng)某路用戶摘機撥號時，與之相對應(yīng)的DTMF 信號檢測模塊

11、從該路模擬語音發(fā) Vi_VX 上檢測到雙音多頻信號，若有雙音多頻信號 Vi_DTMFSTD 輸出高電平， 否著輸出低電平。 若由總線引入的 DTM使能信號 Vi_DTMFTOE 為高則允許 BCD 號碼鍵值輸出到總線上，若為低 MT8870的 Q4Q1 為高阻態(tài)。本模塊在此還提供了二次開發(fā)單元，用戶可通過二次開發(fā)切換開關(guān)，將此模塊切換到開發(fā)模式，對 MCS51 進(jìn)行編程，實時觀察按鍵撥號號碼和鍵值。需要注意的是： 5 個切換開關(guān)全部松開時是二次開發(fā)模式，全部按下時是系統(tǒng)模式，切不可部分按下部分松開。 2) MCU 引腳連接示意圖五.DTMF檢測示例程序1) 程序流程圖如下圖所示:2) 注意事項

12、1. 讀取數(shù)據(jù)時,先將相應(yīng)的端口寄存器置1.2. 檢測到DTMF_STD信號有效時,置DTMF_EOC信號有效以讀取BCD碼.3. 注意并妥善處理MT8870的保護(hù)時間(guard time)4.先進(jìn)行基本的LED燈和蜂鳴器測試以確保硬件正常.5. 注意本次課程設(shè)計單片機使用的是 24M Hz的晶振頻率.6. 本次課程設(shè)計所用的MCU為STC89C51RD+, 其 P4 口地址為 0xC0.3).程序源碼附于文檔附錄中.附錄 :DTMF檢測二次開發(fā)源碼如下:/* * Name : dtmf.c * Date : 2015.06.24 * Describe : dtmf 測試實驗 * CopyR

13、ight: freedom. * Note : use for C51. * : DTMF 部分請參考官方文檔 : MT8870DE/DE-1(Integrated * DTMF Receiver).MITEL*/#include <reg52.h>#include "delay.h"/* STC89C51 還有 P4 口, 地址是 0xC0 . */sfr P4 = 0xC0;/* define LED pins */#define LED_ON 0#define LED_OFF 1sbit led_1 = P04; sbit led_2 = P05;sbit

14、 led_3 = P06; sbit led_4 = P07;sbit led_5 = P27; sbit led_6 = P26;sbit led_7 = P25; sbit led_8 = P23;sbit led_9 = P24; sbit led_10 = P22;sbit led_11 = P21; sbit led_12 = P20; /* led_13 led_16 use for show BCD */sbit led_13 = P17; sbit led_14 = P15;sbit led_15 = P16; sbit led_16 = P14;/* define DTMF

15、pins */#define DTMF_Q P1 /* 僅使用低四位 */sbit dtmf_Q1 = P13;sbit dtmf_Q2 = P12;sbit dtmf_Q3 = P11;sbit dtmf_Q4 = P10;sbit dtmf_EOC = P31; /* 輸出使能端 */sbit dtmf_STD = P31; /* 有效解碼輸出的指示端口 */sbit buzzer = P42;unsigned int clocks;/* 對于每個鍵值對應(yīng)的蜂鳴器頻率 * 由于耳朵對兩個音的倍數(shù)敏感而非它們的相差值, 所以這個數(shù)組并不十分科學(xué) */code int freq_table12

16、 = 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750,; /* LED 和 蜂鳴器 測試, LED 為跑馬燈測試 */int simple_test(); /* 設(shè)置 第 led_i 的值為 value, 如你所見, value = 0 or 1. */int led_set_i(int i, int value); /* 顯示 8421 碼 */int led_show_BCD(int bcd); /* 啟動 蜂鳴器, 設(shè)置頻率為 freq Hz */int buzzer_start(int freq); /* 關(guān)閉 蜂鳴

17、器 */int buzzer_stop();int main() int dtmf_bcd; /* LED 和 蜂鳴器 測試, LED 為跑馬燈測試 */ while(1) simple_test(); while(1) /* 設(shè)置 DTMF_Q (P1 低四位) 為讀取狀態(tài) */ P1 |= 0x0F; /* DTMF 芯片的 EOC 使能端設(shè)置為 關(guān)閉 */ dtmf_EOC = 0; /* 當(dāng)檢測到合適的音頻信號時, dtmf_STD 被拉高為 1 * 在一段保護(hù)時間后(guard time), dtmf_STD 重新恢復(fù)到 0 * 這是通過簡單的延時電路實現(xiàn)的, 對于 R = 300

18、K, C = 0.1 pF, * V_TSt = 2.4 V, VDD = 5V, t_GTA = 20 ms * 保護(hù)時間 guard time = 20ms + t_DP, t_DP 未知 . */ if(dtmf_STD = 1) /* DTMF 芯片的 EOC 使能端設(shè)置為 開啟 */ dtmf_EOC = 1; /* 取得音頻信號對應(yīng)的 BCD 碼值 */ dtmf_bcd = DTMF_Q & 0x0F; /* 點亮與 BCD 碼對應(yīng)的鍵盤 LED 燈 (12個鍵盤 LED 燈) */ if(dtmf_bcd > 0 && dtmf_bcd <

19、13) led_set_i(dtmf_bcd, LED_ON); /* 顯示 BCD 碼值 */ led_show_BCD(dtmf_bcd); /* 啟動蜂鳴器, 其頻率與 BCD 碼相關(guān) */ /* 以 freq_tablei 的頻率啟動蜂鳴器 */ buzzer_start(freq_tabledtmf_bcd % 12); /* 此語句可省略. * 延時 100 ms, 無論如何, 蜂鳴器會在一個頻率至少工作 100 ms, * 這是為了防止過低的 guard time 和 過高的 信號速率帶來的 * 信息淹沒 */ delay_ms(100); /* 使 MCU 等待 STMF 芯片

20、的 "保護(hù)時間" (guard time) * 保護(hù)時間過后, dtmf_STD 等于邏輯低 */ while(dtmf_STD = 1) ; /* 熄滅與 BCD 碼對應(yīng)的鍵盤 LED 燈 (12個鍵盤 LED 燈) */ if(dtmf_bcd > 0 && dtmf_bcd < 13) led_set_i(dtmf_bcd, LED_OFF); /* 停止蜂鳴器 */ buzzer_stop(); return 0; /* LED 和 蜂鳴器 測試, LED 為跑馬燈測試 */int simple_test() int i; for(i =

21、 1; i < 13; i +) led_set_i(i, LED_ON); led_show_BCD(i); buzzer_stop(); /* 以 freq_tablei 的頻率啟動蜂鳴器 */ buzzer_start(i % 12); delay_ms(500); led_set_i(i, LED_OFF); buzzer_stop(); return 0; /* 設(shè)置 第 led_i 的值為 value, 如你所見, value = 0 or 1. */int led_set_i(int i, int value) switch(i) case 1 : led_1 = valu

22、e; break; case 2 : led_2 = value; break; case 3 : led_3 = value; break; case 4 : led_4 = value; break; case 5 : led_5 = value; break; case 6 : led_6 = value; break; case 7 : led_7 = value; break; case 8 : led_8 = value; break; case 9 : led_9 = value; break; case 10 : led_10 = value; break; case 11 :

23、 led_11 = value; break; case 12 : led_12 = value; break; case 13 : led_13 = value; break; case 14 : led_14 = value; break; case 15 : led_15 = value; break; case 16 : led_16 = value; break; default : break; /* 之外的為錯誤值, 不做響應(yīng) */ return 0; /* 顯示 8421 碼 */int led_show_BCD(int bcd) led_13 = (bcd & (1

24、<< 3) = 0 ? LED_OFF : LED_ON; led_14 = (bcd & (1 << 2) = 0 ? LED_OFF : LED_ON; led_15 = (bcd & (1 << 1) = 0 ? LED_OFF : LED_ON; led_16 = (bcd & (1 << 0) = 0 ? LED_OFF : LED_ON; return 0; /* 啟動 蜂鳴器, 設(shè)置頻率為 freq Hz */int buzzer_start(int freq)float MC; /* 一個機器周期所占的秒數(shù)

25、, 這里假定一個指令周期為 12 個 clock */ MC = 1.0 / CRYSTAL_FREQ_MHZ * 12; MC /= 1000; MC /= 1000;/* clocks : 蜂鳴器信號的一個周期所需的 C51 機器周期, 不要試圖在其他函 *數(shù)更改此值 */ clocks = (1.0 / freq) / MC / 2; TH0 = (65535 - clocks) / 256; TL0 = (65535 - clocks) % 256; TMOD = 0x01; /* 設(shè)置 T0 為 16位定時器 */ EA = 1; /* 開 CPU 中斷 */ ET0 = 1; /* 開 T0 中斷 */ TR0 = 1; /* T0 開始計時 */ return 0; /* 關(guān)閉 蜂鳴器 */int buzzer_stop() EA = 0; /* 關(guān) CPU 中斷 */ ET0 = 0; /* 關(guān) T0 中斷 */ TR0 = 0; /* 關(guān)閉 T0 計時 */ return 0; /* 使用 中斷號 1 (定時器 0) 為 蜂鳴器服務(wù) */v