双音多频收号器的设计.doc

目 录
一、设计目的 3
二、设计要求 3
三、设计原理 3
3.1 双音多频信号产生流程 3
3.2双音多频信号的识别 4
3.3 双音多频信号的特性 4
3.4 双音多频收发原理 4
3.4.1 双音多频发送器 5
3.4.2 双音多频接收器 6
3.5 双音多频发送接收器 MT8888 6
3.5.1基本功能 6
3.5.2工作原理 8
四、设计内容 11
4.1 MT8888与80C32的接口 11
4.2 MT8888的程序 13
五、设计过程中的问题与解决方案 15
六、课程设计设计心得 15
七 、参考文献 16

摘 要
双音多频，由高频群和低频群组成，高低频群各包含4个频率。一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字。DTMF信号有16个编码。利用DTMF信令可选择呼叫相应的对讲机。双音多频信号（DTMF），电话系统中电话机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫号码。在使用双音多频信号之前，电话系统中使用一连串的断续脉冲来传送被叫号码，称为脉冲拨号。脉冲拨号需要电信局中的操作员手工完成长途接续(早期方法，很老很古董)。 　　双音多频信号是贝尔实验室明的，其目的是为了自动完成长途呼叫。双音多频的拨号键盘是4×4的矩阵，发每一行代表一个低频，每一列代表一个高频。每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合，比如'1'相当于697和1209赫兹(Hz)。交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键
DTMF信号即双音频信号，最先用于程控电话交换系统来代替号盘脉冲信号，主叫用户摘机按键拨号后，电话号码所对应的DTMF信号通过电话线传到程控交换机中的DTMF接受电路，交换机中的微机识别被叫电话号码后，接通主被叫用户实现双方通话。DTMF信号还用于自动控制系统，如果把DTMF的发送电路用于主控系统，接收电路用于被控系统，就可以方便地组成有线或无线通信系统，其通道数视需要而定，16通道以内每通道只需编一位号码即可，若需要更多通道，则可像电话号码编号一样编为两位或两位以上的号码。

双音多频收号器的设计
写在前边
文档主人的淘宝店，看看吧，就当她助你，你助她，不买也可以收藏看看嘛

一、设计目的
掌握双音多频收发原理和设计方法，并用集成芯片MT8888实现。
二、设计要求
1、 阐述双音多频收发的基本原理
2、 采用专用芯片MT8888实现双音多频收号器的设计
三、设计原理
3.1 双音多频信号产生流程
DTMF编码器基于两个二阶数字正弦波振荡器，一个用于产生行频，一个用于产生列频。向DSP装入相应的系数和初始条件，就可以只用两个振荡器产生所需的八个音频信号。典型的DTMF信号频率范围是700~1700Hz，选取8000Hz作为采样频率，即可满足Nyquist条件。DTMF双音频信号由两个二阶数字正弦振荡器产生，一个用来产生行音频信号，另一个产生列音频信号。　CCITT规定每秒最多按10个键，即每个键时隙最短为100MS，其中音频实际持续时间至少为45MS，不大于55MS，时隙的其他时间内保持静默，因此按键产生双音频信号时，相继的两个信号间隔一段时间；解码器利用这个时间识别出双音频信号，并转换成对应的数字信息，而且要识别出间隙信息。因此流程包含音频任务和静默任务，前者是产生双音频采样值，后者产生静默样值，每个任务结束时，要重置定时器和下一个任务。其中静默任务还要加上一个任务：从数字缓冲区取出数字并解包解包就是将数字映射为对应的行列音频特性，装载指针指向振荡器特征表对应的正确位置。两个任务轮流执行。由CCITT（国际电报电话咨询委员会）的规定，数字之间必须有适当长度的静音，因此编码器有两个任务，其一是音频信号任务，产生双音样本，其二是静音任务，产生静音样本。每个任务结束后，启动下一个任务前（音频信号任务或静音任务），都必须复位决定其持续时间的定时器变量。在静音任务结束后，DSP从数字缓存中调出下一个数字，判决该数字。信号所对应的行频和列频信号，并根据不同频率确定其初始化参数。
3.2双音多频信号的识别
DTMF信号包含两组音频信号，解码器的任务是通过数学变换把它从时域转化到频域，然后得出对应的数字信息。由于芯片处理的是数字信号，所以必须把输入信号数字化，再用DSP芯片处理。频率检测时，检测出DTMF信号的基波及二次谐波，DTMF信号只在基波上有较高的能量，而话音信号则是在基波上叠加有较强的二次谐波，检测二次谐波的作用是用来区分DTMF信号与语言和音乐信号。
3.3 双音多频信号的特性
DTMF是由低频组（fb）和高频组（fa）两组频率信号构成，每个数字信号由低频组合高频组的任意一个叠加而成。根据CCITT的建议，DTMF的编译码定义可用下式表示 f(t)=A_{a}sin(2f_{a}t)+A_{b}sin(2f_{b}t) 式中两项分别表示低、高音频的值，Ab好Aa分别表示低音群合高音群的样值量化基线，而且两者幅值比为K=Ab/Aa(0.7—Dual Tone Multifrequency）电路是在电话机、程控交换机及无线通信设备中应用较为广泛的集成电路，它包括DMTF发送器和DTMF接收器。DTMF发送器主要用于按键式电话机作DTMF发号器，根据不同的按键发出相应的一组DTMF信号。DTMF接收器主要用于程控交换机和无线通信设备DTMF收号器。
双音多频，由高频群和低频群组成，高低频群各包含4个频率。一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字。DTMF信号有16个编码。利用DTMF信令可选择呼叫相应的对讲机 。双音多频信号（DTMF），电话系统中电话机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫号码。在使用双音多频信号之前，电话系统中使用一连串的断续脉冲来传送被叫号码，称为脉冲拨号。脉冲拨号需要电信局中的操作员手工完成长途接续(早期方法，很老很古董)。双音多频信号是贝尔实验室发明的，其目的是为了自动完成长途呼叫。 　　双音多频的拨号键盘是4×4的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频。每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合，比如'1'相当于697和1209赫兹(Hz)。交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键。

低群∕Hz
高群∕Hz
1209
1336
1477
1633
697
1
2
3
A
770
4
5
6
B
852
7
8
9
C
941
*
0
#
D
3.4.1 双音多频发送器
DTMF发送器将于按键对应的数码转换为DTMF信号输出，它的原理框图如图1所示，主要包括：
（1）、晶体振荡管
外接石英晶体（通常采用3.58MHz）与片内电路构成晶体振荡器，产生参考信号。

图1 DTMF发送器原理框图

（2）、行列计数器
行、列计数器实际是一种分频比可变的分频器，根据不同的按键改变分频比，对参考信号分频，产生正弦波生成电路的输入时钟频率，
（3）、正弦波生成电路
这部分由正弦波编码器和D/A变换电路组成，由输入时钟频率控制生成行、列正弦波单音信号。
（4）、混合电路
这部分电路将生成的行、列正弦信号相加，合成双音信号输出。
3.4.2 双音多频接收器
DTMF接收器接收来自通道的DTMF信号，经处理后输出二进制码，其原理框图如下图2所示：

图2 DTMF接收器原理框图
它主要包括DMTF分组滤波器和DMTF译码器。DTMF信号先经高、低频组带通滤波器分别对高低频信号进行限幅、频率检测，并经译码后输出4位二进制码。
3.5 双音多频发送接收器 MT8888
3.5.1基本功能
MT8888是一种具有Intel微处理器接口的功能较强的双音多频(DTMF)发送和接收器件。可用于寻呼系统、交换机系统和移动通信、转帐卡系统、互接拨号器、数字通信和计算机等领域。其主要功能有：(1)完整的DTMF发送和接收功能；(2)高速Intel微处理器接口；(3)可工作于自动音频突发模式；(4)可调整保护时间；(5)呼叫音检测到-30dBm。　　MT8888引脚排列如图3所示。各引脚功能如下：

图3 MT8888引脚图
　IN+、IN-(1，2)—运放的同相和反相输入端；GS(3)—增益选择端。在该引脚与IN-引脚间接反馈电阻可调节运放增益；Vref(4)—基准电压输出端。通常为VDD/2，作为运放的偏置电压；VSS(5)—芯片电源负端，接地；OSC1、OSC2(6、7)—时钟或振荡器的输入、输出端。两引脚间接3.579545MHz晶体与内部电路构成芯片振荡器；若由外部电路提供时钟，则OSC2引脚开路；TONE(8)—DTMF信号输出端，也可通过编程设置为单音输出；(9)—微处理器写输入端，低电平有效，与TTL电平兼容；(10)—片选信号输入端，低电平有效。该引脚可由微处理器的地址锁存信号(ALE)直接提供；RS0(11)—寄存器选择控制输入端；(12)—微处理器读输入端，低电平有效，与TTL电平兼容；/CP(13)—中断请求信号，为开漏输出。在中断模式下，当一个有效DTMF信号突发发送或接收时，输出低电平信号。若控制寄存器设定电路工作于呼叫处理(CALL)模式和中断使能，则该端输出代表运放输入的方波信号音，但该信号频率必须落在呼叫处理滤波器的带宽内；D0～D3(14-17)—数据总线，与TTL电平兼容。输入需发送的DTMF编码或输出译码的DTMF信号数据。当CS=1时呈高阻状态；Est(18)—初始控制输出。若电路检测到一种有效的单音对时，Est为高电平；若信号丢失，则Est返回低电平；St/GT(19)—控制输入/时间监测输出。若St电压大于门限VTSt，电路寄存被检测的DTMF单音对，并更新输出锁存器内容。若St电压低于VTSt，则电路不接收一新单音对，GT输出的作用是设置外部时间监测常数；VDD(20)—芯片电源正端，典型值为+5V。
3.5.2工作原理
　　MT8888是集DTMF发送和接收功能的器件，内带呼叫处理滤波器。接收部分与DTMF接收器件MT8870类似，发送部分包括行、列计数器和D/A变换器，另外增加了一些控制寄存器和接口、数据总线缓冲器，很容易实现与微处理器的直接接口，其功能框图如图4所示。MT8888通过微处理器接口可以由RS0、、、D0～D3等信号选择与设定内部寄存器，并控制电路的工作状态或工作模式。它共有5个不同作用的寄存器：发送数据寄存器(TDR)、接收数据寄存器(RDR)、状态寄存器(SR)、控制寄存器A(CRA)和控制寄存器B(CRB)，其控制关系如表1所示。
表1　内部寄存器控制关系
RSO
WR
RD
功 能
0
0
1
数据写入TDR
0
1
0
数据从RDR读出
1
0
1
数据写入SR
1
1
0
数据从SR读出

图4　MT8888内部功能框图
MT8888共有6种工作模式，它们分别为：
　　(1)DTMF模式：发送与接收DTMF信号。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。或DTMF信号经拨号音抑制、分离带通滤波器、监频与确认，译成相应的4比****，经RDR输至数据总线。DTMF编译码对应关系如表2所示。
表2　DTMF编译码对应关系
双频健频
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
*
#
A
B
C
D
十进制数
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
12
13
14
15
0
(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/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/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CALL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/)产生模式：电路可产生单音或DTMF信号(由CRB控制)，用于测试和监测。
　　(5)测试(TEST)模式：使电路从DTMF接收部分得到延迟监测信号，并从/CP端输出。
　　(6)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/CP端下接至低电平。
　　各种模式的选择由控制寄存器(CRA和CRB)的相应位完成，如表3和表4所示。状态寄存器SR各位所表示的关系如表5所示。

表3　控制寄存器A(CRA)的功能
位
符号
功　　　能
b0
TOUT
信号音输出控制。高电平有效，该位控制所有信号的发送。
b1
CP/
呼叫处理或DTMF模式选择。低电平为DTMF模式；高电平为CALL模式。可检测呼叫信号音，从/CP端输出方波(IRQ=1时)
b2
IRQ
中断允许位。高电平有效，使电路工作于中断模式。
b3
RSEL
寄存器选择位。高电平时，下一个写周期选CRB继而写周期返回选CRA。
表4　控制寄存器B(CRB)的功能
位
符号
功　　　能
b0

突发模式选择位。低电平选择突发模式。此时数据写入TDR，产生突发/暂停各为51±1ms的DTMF信号，然后更新SR，使TDR准备接收下一指令。若中断允许，则产生中断；若CALL模式允许，则产生102±2ms扩展突发信号。
b1
TEST
测试方式控制。高电平设定电路工作于测试方式。
b2
S/
单/双音产生选择位。低电平设定电路产生DTMF信号；高电平设定电路列或行(由C/位决定)单音频信号输出。
b3
S/
列或行单音选择。高电平选择列单音输出；低电平选择行单音输出。该位与S/位一起使用。
表5　状态寄存器(SR)的功能
位
名称
状态标志设定
状态标志清除
b0
中断请求
中断发生，b1或b2置位
中断禁止，SR读出后清除
b1
突发模式下TDR空
暂停时间结束，准备发送新数据
SR读完数据后清除
b2
RDR满
RDR已有有效数据
SR读完数据后清除
b3
延迟控制
设定无DTMF信号有效检测功能
清除有效DTMF信号检测功能
四、设计内容
4.1 MT8888与80C32的接口
　　MT8888提供了与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。MT8888可与Intel微处理器直接接口，即使使用16MHz的单片机80C51，也无需插入等待周期。与其它微处理器接口时，则必须通过转换构造MT8888所需的时序。图5为MT8888的控制时序图。

图5　MT8888控制时序

图6（后附）是MT8888与单片机80C32的接口电路原理图，由于可以直接接口，因此，无需构造控制信号。图中两片MT8888(S1和S2)共用一个时钟振荡器。单片机的P0.0～P0.3口接4位数据总线，片选信号由单片机的地址锁存信号ALE提供，读写信号由微处理器的读写信号和译码信号经或门后产生。寄存器选择信号接到地址线P2.0口，这样，对每一片MT8888均有两个地址。两个中断信号经与门后送至单片机的INT1引脚。电路中扩展了一片74365是用于软件判断是哪一路MT8888产生的中断而扩展的。当MT8888向单片机80C32发出中断请求信号后，CPU响应中断，执行中断服务程序。在中断服务程序中，首先读取74365的内容，以判断是哪一路MT8888所发出的中断请求后，再读取该路MT8888的状态寄存器，使中断自动清除以等待下一双音频信号。由于读完状态寄存器后，其内容即自动清除，重新读状态寄存器的内容是无效的，因此，应先将状态寄存器内容暂存于缓冲区内，再对标志位进行判断该中断信号是发送中断还是接收中断，以执行下一步的操作。需要注意的是，单片机80C32的INT1中断方式应设置为电平中断，才能同时检测两片MT8888的中断请求，防止信号丢失。
　　若将MT8888设置于呼叫处理工作模式，则通过对一定时间内中断次数的判断可以识别不同的呼叫信号音，如振铃、回铃音、忙音、空号音以及拥塞音等。
　　软件程序包括MT8888初始化子程序、发送数据子程序和中断服务子程序。另外，在设计硬件电路时，由于MT8888发送DTMF信号同时又送到MT8888输入端，这样导致在发送数据时，要引起接收数据中断，为了正确判断，在程序中设置一个发送数据标志tflang,当tflag=1时，MT8888为处于发送数据状态。

4.2 MT8888的程序
MT8888(S1)初始化子程序
　　mov dptr,#a001h
　　movx a@dptr　;读状态寄存器SR
　　mov a,#00h
　　movx a@dptr,a　;写控制寄存器
　　movx a@dptr,a　;写控制寄存器
　　mov a,#08h
　　movx a@dptr,a　;写控制寄存器A
　　mov a,#00h
　　movx @dptr,a　;写控制寄存器B
　　movx a,@dptr　;读状态寄SR
　　mov a,#0dh　;设置MT8888工作方式
　　movx @dptr,a　;写控制寄存器A
　　mov a,#00h
　　movx @dptr,a　;写控制寄存器B
　　ret
　　MT8888(s1)数据发送子程序
　　入口参数：(r0)—待发送的DTMF数据。
Sendr02:
　　mov a,r0
　　mov dptr,#a000h
　　movx@dptr,a　;待发送数据送至TDR
　　ret
80C32 INT1中断服务子程序
int1:clr ea　；关中断
　　mov dptr,#8000h　；读取74365内容
　　movx a,@dptr
　　jb acc.0,path1　；转第1路MT8888
　　jb acc.2,path2　；转第2路MT8888
　　ljmp end
path1:mov a,tflag　；判断工作方式标志字
　　cjne a,#01h,rece1
　　mov dptr,#a001h
　　movx a,@dptr　；读状态寄存器SR，清中断
　　anl a,#02h
　　cjne a,#02h,end
　　setb transend　；发送结束标志置位
　　ljmp end
recel:mov dptr,#a001h
　　movx a,@dptr　；读状态寄存器SR，清中断
　　mov dptr,#a000h
　　movx a,@dptr　；读DTMF信号的数据编码
　　mov r0,a　；结果存于r0
　　setb receiend　；收到结果标志置位
　　ljmp end
path2: mov a,tflag　；判断工作方式标志字
　　cjne a,#01h,rece1
　　mov dptr,#a001h
　　movx a,@dptr　；读状态寄存器SR，清中断
　　anl a,#02h
　　cjne a,#02h,end
　　setb transend　；发送结束标志置位
　　ljmp end
recel:mov dptr,#a001h
　　movx a,@dptr　；读状态寄存器SR，清中断
　　mov dptr,#a000h
　　movx a,@dptr　；读DTMF信号的数据编码
　　mov r0,a　结果存于r0
　　setb receiend　；收到结果标志置位
　　ljmp end
end: setb ea　；开中断
reti
五、设计过程中的问题与解决方案
在设计过程中不免遇到各种问题，这次也不例外。
（1）在设计过程中，先上网查阅资料和阅读相关方面的书籍，了解到双音多频收号器的原理和MT8888芯片的功能和结构。可是面对设计时，依然比较迷茫，对设计要求不能深刻理解。通过同学间的讨论，慢慢的定下了设计的思路。
（2）通过多方面找资料，终于确定设计方案。但是面对画电路图时，遇到了大问题。虽然以前用过Protel99这一软件，可长时间没用了，很是陌生。通过查资料看书，在同学的帮助下，重新掌握了。此外，由于Protel99元件库的匮乏不全，有些元件无法找到。通过查阅资料，了解MT8888芯片与80C32芯片个引脚的特性及各参数，最终才完成电路图。
（3）在设计中，运用到了单片机和微机原理的知识，需对MT8888进行软件编程。由于单片机和微机原理知识有限，感到很吃力。通过看书和上网查阅这方面知识，逐渐有了眉目，最后编写出来了。
六、课程设计设计心得
经过这两个星期的综合课程设计，我学到了很多，这是个很好的机会将我们所需知识与实践联系起来，很有利于我们学习和对所学知识的认识以及理解。通过老师的讲解，上网查阅资料，图书馆借阅相关书籍，多方面了解到双音多频收发原理，以及MT8888芯片，不仅体现我们所学的《现在交换技术的》，更是对所学的一种扩展和延伸。同时通过对MT8888程序的编写，加固了自己对危机原理知识的学习。还有使我对Protel99有了更深的了解和运用。
同时，作为一名大三的学生，由于经验的缺乏和实践的不足，设计过程中有很多困惑和麻烦，让我认识到自己的不足，对所学知识掌握很不扎实，不能深入理解，以致遇到很多问题会显得无从下手。更体会到书本与实践的区别，很多知识自己学过也知道，但偏偏不会运用，很多知识只能纸上谈兵。所学知识的相互独立，不能建立系统的知识体系。
通过这次课程设计，也让我自我反省，作为一位大三学生，要多将自己所学理论知识与实践相结合，要主动积极去学习去思考，在生活中运用做学知识。
此外，很感谢老师和同学的帮助，让我顺利完成这次课程设计！
七 、参考文献
（1）张继荣等 《现在交换技术》 西安电子科技大学出版社，2005年
（2）叶 敏 《程控数字交换与交换网》 北京邮电大学出版社，1999年
（3）彭楚武 《微机原理与接口技术》 湖南大学出版社，2004年
（4）曾屹 《单片机原理与应用》 中南大学出版社，2009年
E.材料充分打匀后放入面粉，调至材料呈粘糊状。F.除了眼睛及嘴巴四周外，整个脸全部涂匀，脸上肌肉不要动，静待30～40分钟，等材料干后再用温水洗净。洗脸后如果用芦荟化妆水保养，不但效果倍增，肌肤也变得光滑、亮丽。
特别提示：使用芦荟美容要耐心持续，如果三天捕鱼两天晒网，将不会收到任何效果

雪映冰雨的淘宝店：喜欢的可以进去看看噢 ：

23