雙音多頻收發器MT8880在智能通訊預警系統中的技術應用

1 系統原理與組成

電話遠程控制系統主要完成的功能是對電話雙音多頻(dtmf,double tone multiple frequency)信號進行解碼，并自動驅動被控電器設備進行指定操作，同時用戶可對被控設備的工作狀態進行查詢，以及當有人非法進入室內時通過撥預置的電話號碼進行遠程預警。由于本系統是利用電話進行遠程控制，所以系統必須能識別電話線上的振鈴信號，從而實現自動摘機；同時，本系統一般在無人值守的情況下工作，所以必須能自動摘機、掛機，且在用戶操作完畢忘記掛機時，必須能自動復位及關機，為了安全起見還有必要增加密碼校驗的功能；要進行工作查詢就必須有語音的提示和反饋，這樣的系統才基本上合乎要求。

基于以上要求，此系統主要設置了系統開啟關閉模塊，系統模擬摘、掛機模塊，語音模塊，監控模塊 ，dtmf收發模塊，控制模塊，被控模塊，如圖1所示。現對其分述如下。

1.1 系統開啟/關閉模塊

本系統有多種開啟方式：振鈴啟動，報警啟動，手動啟動，如圖2所示。

本系統的關機由單片機控制時，單片機發出一個高電平信號后，三極管飽合，繼電器k常開端閉合，使可控硅的k和a短路。單片機再發出一個低電平信號，三極管截擊，繼電器常開端打開，使可控硅q的k和a兩端開路，從而使可控硅進入關閉狀態，切斷電源使系統關閉。當由手動控制時，打開開關三極管截止，繼電器常開端打開，系統斷電，從而關閉系統。

1.2 模擬摘掛機模塊

當單片機發出摘機信號時三極管飽和，繼電器的常開端閉合，電話線兩端的電阻降至300 ω左右，從而實現模擬摘機。當單片機發出掛機信號時三極管截止，繼電器常開端打開，從而實現模擬掛機。

1.3 語音模塊

本模塊采用美國isd公司的新品isd4004系列的錄放芯片，與單片機構成。該芯片聲音錄放采用了cchipcorder專利技術，即無需a/d轉換和壓縮就可以直接儲存，沒有a/d轉換誤差，在一個記錄位（bit）可存儲250級聲音信號，相當于通常的a/d記錄的8倍。片內集成了晶體震蕩器、麥克前置放大器、自動增益控制、抗混迭濾波器、平滑濾波器等，只需很少的外圍器件，就可以構成一個完整的聲音錄放系統。

1.4 監控模塊

(1)模塊概述

本模塊采用eep型熱釋電式紅外傳感器。其原理如下：鈦酸鉛陶瓷具有高熱電系數和溫度穩定性，它能檢測紅外線。傳感器密封在to-5殼體內，熱釋組件和場效應管裝在一起，它能輸出與紅外輻射強度成比例的電壓。

(2)監控報警的實現

在家中無人時，當單片機接收到來自監控系統的報警信息時。p3.0口置高電平，三極管t1飽和，繼電器j動作，實現模擬摘機。然后由可信音檢測電路確認為撥號音后，由p0 口發指令，撥號芯片mt8880將存儲的報警號碼變成雙音多頻（dtmf）信號，反饋入電話線。撥號后，在完成忙音、回鈴及對方摘機檢測后，啟動語音提示電路，向線路發出報警語音信號。如未撥通再次撥號。

1.5 dtmf收發模塊

(1)模塊概述

本模塊由mt8880與單片機組成。

mt8880是一個帶有呼叫處理濾波器(call progress filter)的單片dtmf收發器,它采用mitel公司的iso2-cmos工藝制造,功耗低,可靠性高。mt8880中的dtmf收號器是基于單片收號器mt8870工業標準，能接收全部16個dimf信號,dtmf發送器采用開關電容d/a變換器，信號失真小、精度高,定時精確。mt8880有兩種工作模式:dtmf模式和呼叫處理(cp)模式。當選擇了呼叫處理模式時,mt8880就用于檢測電話網上電話呼叫過程中表示不同進程的信號音(主要是撥號音,撥號音的標準頻率為350 hz或440 hz)，可以進行撥號音識別。這是目前其他dtmf芯片所不具備的，這樣便可以省去一套復雜的撥號音識別電路。

(2)mt8880簡介(如圖3所示)

in+：運放輸入;in-：運放輸入;

gs：gain select，運放輸出端。用于輸入信號的增益高速；

vref：參考電壓;

vss：電源負極;

osc1：dtmf時鐘/振蕩器輸入,采用3.579 545 mhz的時鐘;

osc2：時鐘輸出;

r/w：讀寫控制;

cs：片選;

rs0：寄存器選擇;

&2：系統時鐘輸入,ttl電平;

irq / cp：中斷請求/呼叫處理,向mcu的中斷申請。當選擇了呼叫處理模式時,輸入信號線上有呼叫信號時輸出與之相應的方波信號;

do～d3：數據線;

est：early steering output,滯后前輸出。當檢測到有效音頻對時,(也稱信號條件signal condition ),就變為高電平,信號條件不滿足時又立刻返回低電平。此引腳上為高電平不一定表示有dtmf信號,話音信號也會偶然產生有效音頻對。

st/gt：steering output/ guard time output,滯后輸出/保護后輸出。當電壓高于vtst 時,(參見收發工作時序圖)時就保存檢測到的音頻對,同時更新輸出鎖存器的內容。當電壓低于vtst時,芯片就可以重新接收新的音頻，對gt的輸出對滯后時間常數(steering timeconstant)有影響,它的狀態是est和加到st的電壓的函數。

vdd：電源正極。

(3)信號音判斷的實現

信號音判斷的原理是：由于電話系統信號音的撥號音。回鈴音和忙音的頻率均為425～475 hz的正弦波，只是斷續比不同且在時間上有明顯的差異（撥號音連續信號：忙音為0.35 s通，0.35 s斷，回鈴聲為1 s通，4 s斷）。要判斷信號音，首先應將處理dtmf信號的mt8880芯片設置為呼叫處理模式，當選擇呼叫處理模式時,mt8880就不能用于檢測dtmf信號了。mt8880的呼叫處理濾波器是一個帶通濾波器,通頻帶為300 ~510 hz，當信號輸入端有信號音輸入時,如果mt8880工作在cp模式,在irq/cp就輸出一高電平。使電話呼叫過程中的各種信號音經mt8880濾波，限幅后得到方波，并由mt8880的irq輸出。然后對mt8880輸出的irq信號計數5 s，撥號音的計數上限為（450+25）*5=2375，撥號音的計數下限為（450-25）*5=2175。同理，忙音的計數范圍為1041~1212，回鈴音的計數范圍為425～475，無信號的計數應為0。

在實際編程中，考慮到計數的誤差，以及簡化程序，因此采用不同信號音相鄰計數界限的中間值來區分不同的信號音，計數值選用2n最后設定計數值大于1792為撥號音，在1024～1791之間為忙音，在256～1023之間為無信號音。

1.6 控制模塊

本系統為了提高可靠性，降低成本，采用了現在已廣泛使用的at89c51單片機。其片內集成了8 kb的flash，無需外接存儲器，使用方便。該芯片兼容8051的指令，易于編程，且功能強大。在硬件及程序設計上，利用p0端口控制mt8880芯片，其中p0.0～p0.3為數據輸入輸出位，p0.4～p0.7為mt8880的命令字輸入位；利用p1端口中的5位來控制isd4004芯片；利用p2端口控制家電設備；利用p3端口中的3位來控制系統的開啟，摘掛電話及標志位的設定。

1.7 被控模塊

家電大多使用220 v交流電，屬于強電電路。所以使用繼電器來開關家電。芯片不能直接驅動繼電器，因此在集成電路芯片與繼電器之間必須設置一個驅動繼電器的電路。本系統的所有繼電器都利用三極管的截止與飽和兩個狀態，來關閉或打開繼電器開關。

2 系統軟件設計

本系統的軟件設計采用模塊化設計思想，其程序流程如圖4所示。

系統的dtmf收發程序說明如下：

接收程序：movr1,#0

movr0,#10h

loop1：mova,#0ffh

movp0,a

setbp0.7

setbp0.4

clrp0.5

setbp0.6

mova,p0; 讀 8880 狀態寄存器

jnbacc.2, loop1

clrp0.4

mova,p0; 讀 8880 接收數據寄存器

anla,#0fh; 屏蔽高四位

mov@r0,a

incr0

incr1

cjner1,#07h,loop1

發碼程序：movr0,#10h

movr1,#7

mova,#9dh;寫 8880cra

movp0,a

mova,#90h

movp0,a;寫 8880crb,8880模式2為tone,dtmf,irq,burst

loop2：mova,@r0

orla,#0f0h

anla,#8fh

movp0,a; 發送數據

mova,#0ffh

movp0,a

setbp0.7

setbp0.4

clrp0.5

setbp0.6

loop3：mova,p0;讀8880狀態寄存器

jnbacc.1,loop3

incr0

djnzr1,loop2

3 結語

mt8880構成的智能通訊系統，具有通訊速度快，可靠性高和誤碼率低的優點。該系統自運行以來，其工作正常，性能穩定，通訊可靠。