原创单片机实现DTMF或FSK来电显示(转帖)

 2008-3-14 23:21  6413 7 8 分类: 通信

单片机实现DTMF或FSK来电显示

作者姓名：刘光明，李加波，曲尧丽，刘楷锋
作者单位：西华大学电气与信息学院
所属杂志：《现代电子技术》杂志
所属期号：2005第2期

摘　要：通过单片机（例如：HT95系列、EMC78系列、MCS51系列等）和外围电路的设计应用三级管的3个特性区，结合程序来实现来电显示的解码。此方法能提供比较高的稳定性和可靠性。在设计应用中，免去了因采用FSK或DTMF专有解码芯片的高额成本。
　　关键词：DTMF；FSK；来电显示；解码

Realization of DTMF or FSK Display of Incoming Telephon e Based on Single Chip

LIU Guangming, LI Jiabo, QU Yaoli, LIU Kaifeng

(College of Electricity Information, Xihua University, Chengdu,610039, China)

　　Abstract：This paper presents how to decode FSK & DTMF by using single chip such as HT95XX, EMC78XX, MCSXX and so on. We can realize it better by using the fea ture of dynatron, this solution is be tter in reliability and stability to a great extent. In mass production, we can save much cost
　　Keywords：DTMF; FSK;the display of incoming telephone; decode

1引言
　　随着现代生活水平的不断提高，来电显示功能的需求也日益高涨起来。主叫号码信息识别及传送是由交换机将主叫号码及呼叫的日期、时间等信息传送给被叫用户，由被叫用户具有来电显示功能的固定电话显示并存储。以便用户摘机前就知道是谁打电话来，或外出回来后查阅谁来过电话。他是由具有主叫号码信息识别服务功能的交换机与具有主叫号码显示服务功能的终端相配合来实现，在终端上可以显示主叫电话机的号码、呼叫时间等信息。
　　美国贝尔通信研究室（Bellcore）在1990年提出了相关技术建议（TRTS 000031，ISUE3），该建议经过多次修改后被称为Bell202协议。数据传送采用了移频键控（Frequency Shift Key,FSK）方式，通常称为频移键控方式。欧洲以瑞典为代表的研究机构为能在自己生产的交换机上方便地实现主叫号码传送（calling number delivery）业务，电话终端与交换机之间采用双音多频号码传送方式作为解决方案，通常称双音多频（Dou ble Tone Multifrequency,DTMF）方式。现在的交换机一般都有FSK和DTMF两种制式；FSK传送速度大约1 200 b/s，规定时间内的信息量最大为600 b；DTMF传送速度大约是12.5字符/s，规定时间内的信息量为38 b。
　　目前，我国已具备程控交换机开放多种新业务的条件：首先有发达的公众通信网络基础；其次有先进的传输技术和交换技术；再次有社会需求的增长和提高。
　　这几年我国电信网络基础建设发展很快，电话普及率逐年提高。调查显示，用户迫切需要利用电话来传递更多的信息，其中包括主叫信息的显示等。在信息发送格式上一般有DTMF和FSK两种，对于许多专有芯片只对其中之一进行解调而不能两者兼容；本设计可以满足两者兼容的要求。
　　在二进制频移键控中载波频率随着调制信号1和0而变化，1对应f1,0对应f2即：
　　

　　二进制里只有两个数0和1，传送1的时候用一种频率，传送0的时候用另外一个频率，这就是FSK的实质，如图1所示。

　　DTMF作为实现电话号码快速可靠传输的一种技术，具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，因此，可广泛用于电话通信系统中。但绝大部分是用做电话的音频拨号，也可以在数据通信系统中用来实现各种数据流和语音等信息的远程传输。
　　DTMF用2个特定的单音频组合信号代表数字信号，以实现其功能的一种编码技术。2个单音频的频率不同，代表的数字或实现的功能也不同。这种电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键0～9和6个功能键*，#，A，B，C，D。按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号。因此可采用的频率也有8种，故称之为多频，又因他从8种频率中任意抽出2种进行组合编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。
　　根据CCITT的建议，国际采用的多种频率为687 Hz，770 Hz，852 Hz，941 Hz，1 209 Hz，1 336 Hz，1 477 Hz和1 633 Hz等8种。用这8种频率可形成16种不同的组合，从而代表16种不同的数字或功能键，具体组合见表1。

2硬件部分
　　来电显示FSK传输频率为1 200 Hz和2 200 Hz，FSK是连续相位的,且高电平与低电平的频率不成倍数关系(1 200 Hz与2 200 Hz)。采用测量脉冲宽度不容易确定上升沿与下降沿，理论上用A/D转换后的幅值对时间查表可确定上升下降沿,但软硬件太复杂,还不如用成品FSK解调IC。在电路设计中先通过三级管放大提高增益，后加1个RC滤波器限定输入信号的带宽，最后利用三级管的3个区（饱和区、放大区、截止区）把波形整形成近似方波形式利用单片机在I/O口上采集的脉冲宽度来判别频率值。单片机的外围电路如2图所示。

　　ETIP和ERING直接接到电话线上，Q101集电极输出到单片机I/O口，当有数据信号时，OUT1会出现一个低电平输入单片机，用于监测信号的到来；Q100用来补偿RC的衰减；输入上限频率为2 400 Hz左右，下限频率为100 Hz左右；Q101的静态工作点为I_E=0.22 mA,IB=5.6 A,Q点接近截止区又临近饱和区，利用这两个区来整形滤波后的波形使其近似于方波；在实验和应用中效果还是可以的；FSK的半个周期波形的解调输入/输出波形如图3所示。

3软件部分
　　经中断或扫描方式检测数据到来后进入以下流程。

　　在DTMF处理时应注意：根据AT&T技术规范1 s中数字号码最大传输速度为10个，即一个号码占100 ms时间片。在100 ms时间片内双音多频信号持续不少于45 ms不多于55 ms的时间。

4结语
　　经过软件与硬件配合能够比较好地接收来电显示信号，具有较高可靠性和稳定性。节约了生产成本。

参考文献

［1］王慕坤，刘文贵.通信原理［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1993
［2］张肃文，陆兆熊.高频电子线路［M］.北京：高等教育出版社，199 3
［3］谢自美.电子线路设计实验测试［M］.第2版武汉：华中科技大学出版社，2003
［4］康华光.电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社，1999
［5］康华光.电子技术基础数字部分［M］.北京：高等教育出版社，1999

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