电话DTMF数据收发模块的设计

北京信息工程学院通信系(100101)　吕仁礼　周金和　李茂详

摘　要:介绍一种通过电话线利用D TM F (D ual 2Tone M u

ltifregency )信号方式自动收发数据的模块的设计。具体阐述了该模块的实现原理,以及软硬件的具体实现。

关键词:电话D TM F 　L S 1240　单片机图2　D TM F 收发与信号音判断电路

1　设计目的

在某些数据远程传送场合,

人们经常需要以电话线作为传输媒体,通常采取的方式是通过微机外加M OD E M 来传送数据,这种传送方式适合于大量数据的传送,而在许多场合下,只有少量数据需要传送,如远程监控和报警系统,在这种情况下如果仍然利用微机外加M OD E M 通过电话线来传送数据,显然是浪费。为了节省和方便起见,我们设计了D TM F 数据收发模块,由单片机控制该模块直接通过电话线自动收发数据,而且该模块能够直接响应电话的呼叫、摘机、接收以D TM F 方式传送来的数据、以D TM F 方式发送数据,以及对常用的信号音作出判断并根据信号音的不同作出相应的动作。

2　设计原理

该模块的构成原理如图1所示,由四个子模块构成,分别为D TM F 收发模块、摘挂机控制模块、信号音判断模块和振铃判断模块,这四个模块的数据线、信号线和控制线通过单片机控制与数据接口与单片机相连接。其中D 表示数据线,C 表示控制线,S 表示信号线。图1　D TM F 数据收发模块原理图

3　硬件设计

311　D TM F 收发和信号音判断模块的实现

利用M IT EL 公司生产的M T 8880可实现D TM F

数据收发与信号音判断功能。M T 8880是一种功能较强的D TM F 发送与接收器件,它具有如下基本电路特性:

提供完整的D TM F 发送或接收功能; 具有接收信号音和带通滤波的功能; 能与微处理器直接接口。具体的实现电路如图2所示。

图中的D 0～D 3、A 8、 RD 　 W R 、T R 直接引自

单片机,T 1引向微处理器的计数器,I O 为D TM F 信号的耦合输入和输出端。

RD 与 W R 经与非门后接至SYN C 端,作为M T 8880的系统时钟,同时它们又被引向D 触发器,以控制D 触发器提供M T 8880的R W 信号。 CS 为M T 8880的片选信号,由地址译码器引出,在本文中假设其片选地址为4XXXH 。

T 1除接向单片机的计数器外,还外接发光二极管以表示信号检测时是否出现320～510H z 频率范围内的信号,若出现该频带范围内的信号则灯亮。

R EC 端为初始控制输出端,若电路检测出一有效

的D TM F 信号对时,则R EC 为高电平,在该端外接一发光二极管,此时灯亮。

T R 为D TM F 收 发控制信号,R 和S 模块分别为收 发控制开关,T R 控制R 和S 开关的开启与关闭,A 模块为D TM F 输出信号的信号放大模块。

D 0～D 3为M T 8880控制D TM F 信号发送和

D TM F 译码的4位数据输入

输出。R S I 为寄存器选择输入,可以直接引自单片机的

口线或地址线,在本图接至单片机的A 8。R S I 与R W 一起选择内部寄存器,可选择的内部寄存器有:数据发

　四通电脑应用美国德州工控机6257723062577231　《电子技术应用》

1998年第4期

送寄存器TDR 、数据接收寄存器RDR 、控制寄存器

CRA 和CRB 、

状态寄存器SR 。可分别根据R S I 、R W 上信号的不同将数据总线(D 3～D 0)写入TDR 或CRA 、CRB ,以控制D TM F 信号的发送和电路工作模式的选择;或者将接收D TM F 译码数据从RDR 读到数据总线。M T 8880有六种工作模式,分别是:

D TM F 模式:电路发送或接收D TM F 信号。

呼叫处理(CALL )模式:电路可以从输入信号中检测电话呼叫过程中的各种信号音,只要信号频率落在320～510H z 频率范围内,片内呼叫处理滤波器便可滤出,经限幅得到的方波由 I RQ 端输出,借助单片机便可确定呼叫的类别。若无信号滤出,则 I RQ 保持低电平。

突发(BU R ST )模式:电路在D TM F 模式下,可工作在标准状态或突发状态,此时突发和暂停长度各为51±2m s ;若电路工作在CALL 模式下,工作于突发状态,则突发和暂停长度延长至各为102±2m s ,此时电路可发送D TM F 信号,而不能接收。

单 双音产生(S D )模式:电路可产生单音或D TM F 信号,用于测试和监测。

测试(T EST )模式:使电路从D TM F 接收部分得到延迟监测信号,并从 I RQ 端输出。

中断模式:此模式下若选择D TM F 状态,当D TM F 被接收并出现在监测时间内,或准备发送更多数据(突发模式条件下),则 I RQ 端下拉到低电平。

根据上述接口电路,当要发送D TM F 信号时,首先往控制寄存器中写入相应的控制字,将M T 8880设置为D TM F 发送模式,然后即可判断状态寄存器SR 中的b 1位控制往数据总线上发送D TM F 信号的编码。要接收D TM F 信号时,首先往控制寄存器中写入相应的控制字,将M T 8880设置为D TM F 接收模式,然后即可判断状态寄存器的b 2位以通过数据总线接收D TM F 信号的编码。

要判断信号音时,首先往控制寄存器中写入相应的控制字,将M T 8880设置为信号音判断模式(CALL 模式),然后启动T 1计数器对 I RQ 端输出的信号进行计数,因为拨号音为450H z 连续信号,拨号音为0135s 通0135s 断,回铃音为1s 通4s 断,所以计数时间5s ,如果计数值大于1792为拨号音,计数值1024～1791为拨号音,256～1023为回铃音,小于255无信号音。312　振铃判断模块的实现

图3为振铃判断模块的实现电路。图3　振铃判断电路

31211　L S 1240及外围电路介绍

L S 1240是SGS 公司生产的振铃信号产生器,它能够接收用户线上传送来的50H z 的振铃信号,并产生频

率由外接元件控制的双音频振铃信号。它具有如下基本特性:

产生频率可调的双音频振铃信号;

外接元件控制输出信号频率和转换速率; 可由用户线交流振铃信号经桥式整流馈电。

L S 1240的1、8引脚外接电话输入线R I N 、T IP ,5引

脚接至光耦的输入端,其输出信号控制光耦的通断,7引脚外接滤波电容C 18,2引脚为内部桥式整流后的电源地。振铃电路的输出频率和扫描频率由外接电阻R 21和电容C 19决定,输出双频为f H 2=2167×104 R 21(k 8),

f H 1=f H 2×5 7,扫描频率为f L =1000 C (nF ),此调频双音振铃信号经5端输出控制光耦的通断。

31212　振铃判断的实现

振铃信号的判断用计数器4017实现,4017为八进制计数 分配器,CL K 为计数脉冲输入端, ENA 为计数使能端,R ST 为计数器复位端,Q 1～Q 9为计数输出端,依次表示有1～9个脉冲。4017具有如下功能:当

CL K 端为1、 ENA 端为下降沿、R ST 端为0时,计数输

出依次加1,在本模块中即利用了4017的该功能。

光耦输出端接至R 25和C 21构成的积分电路,选择R 25和C 21的值使该电路的充放电时间常数非常短(如图该常数为0101s ),这样在振铃信号的1s 通的时间内,该电路迅速充电,无振铃信号时迅速放电,由此每一次振铃即产生1个脉冲,该脉冲信号整形后接至计数器的 ENA 端,作为振铃次数的计数脉冲输入。同时整形后的脉冲信号接至由R 28和C 22构成的电容充放电电路,选择R 28和C 22的值使该电路的时间常数较长,以保持计数输出端的值维持较长时间便于单片机

7

4《电子技术应用》1998年第4期　　　　四通工控　研华加值商62626144　62626145　

313　摘挂机控制电路的实现

图4为摘挂机控制电路的实现。

图4　摘挂机控制电路

电话信号经插座SOCKET1接入该模块,经极性变换电路后接至光耦的输入端,电话信号是否进入受光耦的另一输入端信号P I CK的控制,P I CK信号引自单片机,当该信号线上为高电平时,电话信号通过光耦经放大接至耦合器。

4　软件设计

假设M T8880的片选地址为4XXXH,R S I接单片机的A8,T R接单片机的P111,那么该模块所涉及到的主要子程序的设计如下:

M T8880发送初始化子程序

M T sendin it:

　mov　　dp tr,#4100h

　mov a,#0ch;设置CRA

　movx@dp tr,a

　mov a,#0;设置CRB

　movx@dp tr,a

　setb p111;打开输出通道

　ret

M T8880接收初始化子程序

M T recievein it:

　mov dp tr,#4100h

　mov a,#0ch;设置CRA

　movx@dp tr,a

　mov a,#0;设置CRB

　movx@dp tr,a

　clr p111;打开输入通道

　ret

M T8880信号音判断初始化子程序

M T chk sin it:

　mov dp tr,#4100h

　mov a,#0fh;设置CRA 　movx@dp tr,a

　mov a,#0;设置CRB

　movx@dp tr,a

　clr p111;打开输入通道

　ret

M T8880数据发送子程序

入口参数:(R0)-待发送的D TM F数据

sendR0:

　mov a,r0

　mov dp tr,#4000h

　movx@dp tr,a;发送数据送至TDR

sl:mov dp tr,#4100h;读状态寄存器SR

　jb acc.1,s1;等待数据发送完标志设定　ret

M T88880数据接收子程序

出口参数:(R0)-所接收D TM F信号的数据编码recieveR0:

　mov dp tr,#4100h;读状态寄存器SR

r1:movx a,@dp tr

　jb acc.2,r2;等待D TM F信号入标志设定　sj m p r1

r2:mov dp tr:#4000h

　movx a,@dp tr;读D TM F信号的数据编码　an l a,#0ch

　mov r0,a

　ret

M T8880信号音判断子程序

出口参数(R0):

1-拨发音　　2-忙音　3-回铃音　　0-无信号音Check signal:

　clall M tchk sin it;信号音判断初始化

　clr trl

　mov th1#0

　mov t11#0

　setb tr1;启动计数器1计数

　lcall delay5s

　clr trl;计数5s后停

　clr c

　mov a,th1;读计数值的高8位

　subb a,#7

　jc ch1

　mov r0,#1;>73256是拨号音

　aj m p chou t

chl:mov a,th1

　clr c

　subb a,#1;>43256是忙音

　jc ch2

　mov r0,#2

　aj m p chou t

ch2:mov a,th1

　clr c

　subb a,#1;>256是回铃音

　jc ch3

　mov r0,#3

　aj m p chou t

ch3:mov r0,#0

chou t:

　ret

参考文献:

1　杨为理1现代通信集成电路应用计数手册1电子工业出版社(收稿日期:1997-10-28)

84　四通电脑应用美国德州工控机6257723062577231　《电子技术应用》1998年第4期