單片機(jī)實(shí)現(xiàn)DTMF或FSK來(lái)電顯示

1引言

隨著現(xiàn)代生活水平的不斷提高，來(lái)電顯示功能的需求也日益高漲起來(lái)。主叫號(hào)碼信息識(shí)別及傳 送是由交換機(jī)將主叫號(hào)碼及呼叫的日期、時(shí)間等信息傳送給被叫用戶，由被叫用戶具有來(lái)電顯示功能的固定電話顯示并存儲(chǔ)。以便用戶摘機(jī)前就知道是誰(shuí)打電話來(lái)，或外出回來(lái)后查閱誰(shuí)來(lái)過(guò)電話。他是由具有主叫號(hào)碼信息識(shí)別服務(wù)功能的交換機(jī)與具有主叫號(hào)碼顯示服務(wù)功能的終端相配合來(lái)實(shí)現(xiàn)，在終端上可以顯示主叫電話機(jī)的號(hào)碼、呼叫時(shí)間等信息。

美國(guó)貝爾通信研究室（Bellcore）在1990年提出了相關(guān)技術(shù)建議（TRTS 000031，ISUE3），該建議經(jīng)過(guò)多次修改后被稱為Bell202協(xié)議。數(shù)據(jù)傳送采用了移頻鍵控（Frequency Shift Key,FSK）方式，通常稱為頻移鍵控方式。歐洲以瑞典為代表的研究機(jī)構(gòu)為能 在自己生產(chǎn)的交換機(jī)上方便地實(shí)現(xiàn)主叫號(hào)碼傳送（calling number delivery）業(yè)務(wù)，電話 終端與交換機(jī)之間采用雙音多頻號(hào)碼傳送方式作為解決方案，通常稱雙音多頻（Dou ble Tone Multifrequency,DTMF）方式?，F(xiàn)在的交換機(jī)一般都有FSK和DTMF兩種制式；FSK傳送速度大約1 200 b/s，規(guī)定時(shí)間內(nèi)的信息量最大為600 b；DTMF傳送速度大約是12.5字符/s，規(guī)定時(shí)間內(nèi)的信息量為38 b。

目前，我國(guó)已具備程控交換機(jī)開放多種新業(yè)務(wù)的條件：首先有發(fā)達(dá)的公眾通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)；其次有先進(jìn)的傳輸技術(shù)和交換技術(shù)；再次有社會(huì)需求的增長(zhǎng)和提高。

這幾年我國(guó)電信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展很快，電話普及率逐年提高。調(diào)查顯示，用戶迫切需要利用電話來(lái)傳遞更多的信息，其中包括主叫信息的顯示等。在信息發(fā)送格式上一般有DTMF和FSK兩種，對(duì)于許多專有芯片只對(duì)其中之一進(jìn)行解調(diào)而不能兩者兼容；本設(shè)計(jì)可以滿足兩者兼容的要求。

在二進(jìn)制頻移鍵控中載波頻率隨著調(diào)制信號(hào)1和0而變化，1對(duì)應(yīng)f1,0對(duì)應(yīng)f2即： 

二進(jìn)制里只有兩個(gè)數(shù)0和1，傳送1的時(shí)候用一種頻率，傳送0的時(shí)候用另外一個(gè)頻率，這就是FSK的實(shí)質(zhì)，如圖1所示。

DTMF作為實(shí)現(xiàn)電話號(hào)碼快速可靠傳輸?shù)囊环N技術(shù)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力和較高的傳輸速度，因此，可廣泛用于電話通信系統(tǒng)中。但絕大部分是用做電話的音頻撥號(hào)，也可以在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)流和語(yǔ)音等信息的遠(yuǎn)程傳輸。

DTMF用2個(gè)特定的單音頻組合信號(hào)代表數(shù)字信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)其功能的一種編碼技術(shù)。2個(gè)單音頻的頻率不同，代表的數(shù)字或?qū)崿F(xiàn)的功能也不同。這種電話機(jī)中通常有16個(gè)按鍵，其中有10個(gè)數(shù)字鍵0～9和6個(gè)功能鍵*，#，A，B，C，D。按照組合原理，一般應(yīng)有8種不同的單音頻信號(hào)。因此可采用的頻率也有8種，故稱之為多頻，又因他從8種頻率中任意抽出2種進(jìn)行組合編碼，所以又稱之為“8中取2”的編碼技術(shù)。

根據(jù)CCITT的建議，國(guó)際采用的多種頻率為687 Hz，770 Hz，852 Hz，941 Hz，1 209 Hz，1 336 Hz，1 477 Hz和1 633 Hz等8種。用這8種頻率可形成16種不同的組合，從而代表16種不同的數(shù)字或功能鍵，具體組合見表1。

2硬件部分

來(lái)電顯示FSK傳輸頻率為1 200 Hz和2 200 Hz，F(xiàn)SK是連續(xù)相位的,且高電平與低電平的頻率不成倍數(shù)關(guān)系(1 200 Hz與2 200 Hz)。采用測(cè)量脈沖寬度不容易確定上升沿與下降沿，理論上用A/D轉(zhuǎn)換后的幅值對(duì)時(shí)間查表可確定上升下降沿,但軟硬件太復(fù)雜,還不如用成品FSK解調(diào)IC。在電路設(shè)計(jì)中先通過(guò)三級(jí)管放大提高增益，后加1個(gè)RC濾波器限定輸入信號(hào)的帶寬，最后利用三級(jí)管的3個(gè)區(qū)（飽和區(qū)、放大區(qū)、截止區(qū)）把波形整形成近似方波形式利用單片機(jī)在I/O口上采集的脈沖寬度來(lái)判別頻率值。單片機(jī)的外圍電路如2圖所示。

ETIP和ERING直接接到電話線上，Q101集電極輸出到單片機(jī)I/O口，當(dāng)有數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，OUT1會(huì)出現(xiàn)一個(gè)低電平輸入單片機(jī)，用于監(jiān)測(cè)信號(hào)的到來(lái)；Q100用來(lái)補(bǔ)償RC的衰減；輸入上限頻率為2 400 Hz左右，下限頻率為100 Hz左右；Q101的靜態(tài)工作點(diǎn)為IE=0.22 mA,IB=5.6 A,Q點(diǎn)接近截止區(qū)又臨近飽和區(qū)，利用這兩個(gè)區(qū)來(lái)整形濾波后的波形使其近似于方波；在實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用中效果還是可以的；FSK的半個(gè)周期波形的解調(diào)輸入/輸出波形如圖3所示。

3軟件部分

經(jīng)中斷或掃描方式檢測(cè)數(shù)據(jù)到來(lái)后進(jìn)入以下流程。

在DTMF處理時(shí)應(yīng)注意：根據(jù)AT&T技術(shù)規(guī)范1 s中數(shù)字號(hào)碼最大傳輸速度為10個(gè)，即一個(gè)號(hào)碼占100 ms時(shí)間片。在100 ms時(shí)間片內(nèi)雙音多頻信號(hào)持續(xù)不少于45 ms不多于55 ms的時(shí)間。

4結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)軟件與硬件配合能夠比較好地接收來(lái)電顯示信號(hào)，具有較高可靠性和穩(wěn)定性。節(jié)約了生產(chǎn)成本。

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