【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 c os21 1)( ?? ??? zzzH kk ?， 12 1)( ??? zWzH kNk ， NkfN fkff skk ???? 222 ????? ， kkN kjkN jeW ??? s i nc os2 ??? ? 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 對(duì)應(yīng)的前、后向差分方程為： )()2()1()c o s (2)( nxnvnvnv kkkk ????? ? )1()()( ??? nvWnvny kkNkk 后一個(gè)方程無需全部計(jì)算，只需要在 n=N時(shí)刻，即最后的輸出時(shí)刻計(jì)算。 )1()()()( ???? NvWNvNykX kkNkk 如果考慮同步相位誤差，也可以在 n=N 時(shí)刻附近計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)的輸出。 前向差分方程也可以改寫為便于計(jì)算的遞歸形式： )2()1()c o s (2)()( ????? nvnvnxnv kkkk ? 并令初始值為 0,0)( ?? nnvk 。在 n=N 時(shí)刻既可以得到所需要的 X(k)。 由于在 DTMF 檢測(cè)中，輸入的信號(hào)是實(shí)數(shù)序列，并不需要檢測(cè)出 8 個(gè)行頻 /列頻的相位，只需要計(jì)算出其幅度平方即可。因此計(jì)算 |X(k)|2 如下： )1()1()(2c os2)()( 222 ????? NvNvNvf fNvkX kkks kk ? 這里 )1(),( ?NvNv kk 分別表示狀態(tài)變量在 N 和 N1 時(shí)刻的值。 在輸入信號(hào)中檢測(cè) DTMF 信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為實(shí)際的數(shù)字，這一解碼過程本質(zhì)是連續(xù)的過程，需要在輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)流中連續(xù)地搜索 DTMF 信號(hào)頻譜的存在。整個(gè)檢測(cè)過程分兩步：首先采用 Goertzel 算法在輸入信號(hào)中提取頻譜信息；接著作檢測(cè)結(jié)果的有效性檢查。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 3 章 DTMF 信號(hào)接收電路及 聲卡 聲卡概述 聲卡 是多媒體計(jì)算機(jī)中必不可少的一種接口部件。 可支持 、 、 三種采樣頻率， 16 位采樣精度和選擇單 /雙聲道對(duì)模擬聲音波形信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采樣，生成 WAVE文件。 聲卡的功能 聲卡是多媒體設(shè)備最基本的部分，是實(shí)現(xiàn)聲音 A/D、 D/A（模／數(shù)、數(shù)／模）轉(zhuǎn)換的硬件電路。聲卡的功能與性能直接影響到多媒體系統(tǒng)中的音頻效果。 (1) 錄制和編輯音頻文件 能以一定頻率和精度采樣聲源模擬波形，并數(shù)字化和量化成數(shù)字量，以 *.VOC、 *.WAV、或 *.AU 等各種聲音文件格式存儲(chǔ)。 (2) 合成和播放音頻文件 (3) 壓縮和解壓縮音頻文件 (4) 具有與 MIDI 設(shè)備和 CDROM 驅(qū)動(dòng)器的連接功能 聲卡的基本組成 聲卡上一般有以下幾個(gè)功能單元： (1) 數(shù)字信號(hào)處理器 (2) CD 音頻連接器 (3) 音頻控制芯片 (4) 混音器 (5) 合成器 FM 合成是采用頻率調(diào)制的原理產(chǎn)生聲音，通過芯片產(chǎn)生各種頻率復(fù)合而成，用以模擬各種樂器的聲音。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 波表合成則是對(duì)真實(shí)樂器發(fā)出的聲音進(jìn)行采樣，將采樣值制表保存在ROM 中，可由數(shù)字信號(hào)處理器隨時(shí)查表調(diào)用處理，再將合成后的數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器變成模擬音頻信號(hào)，其聲音效果與真實(shí)的樂器聲幾乎沒有什么差別。 (6) 波形表只讀存儲(chǔ)器 (7) CDROM 接口 (8) MIDI 接口 (9) 跳接器 (10)I/O 端口 Line In （聲音信號(hào)輸入） Mic In （麥克風(fēng)輸入） Line Out （聲音信號(hào)輸出） Speak Out （揚(yáng)聲器輸 出） . 音頻編解碼器 TLV320AIC23 本設(shè)計(jì)需要一款 ADC 芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，此設(shè)計(jì)選擇德州儀器 (TI)公司生產(chǎn)的一款高性能立體聲音頻編解碼芯片 TLV320AIC23。其輸入和輸出的模擬信號(hào)的增益都能通過編程耳機(jī)的輸出放大器來設(shè)置調(diào)節(jié)，它還支持麥克風(fēng)輸入和 line in 輸入。 AIC23 具有低功耗模式，通過編程可以設(shè)置，它的采樣數(shù)據(jù)位數(shù)可以通過設(shè)置相應(yīng)的控制寄存器設(shè)為 16 位、 20 位、 24 位和 32位，它在內(nèi)部集成了數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器省去了再連接其他外圍器件使使用更加簡(jiǎn)便也減小了 芯片的體積。 AIC23 的采樣頻率能設(shè)定在 8kHz 到 96kHz 之間的某些階段。綜述上面優(yōu)點(diǎn)， AIC23 是一款非常優(yōu)秀的編解碼音頻芯片，通過McBSP 與 DSP 結(jié)合更是方便了 AIC23 的應(yīng)用。 AIC23 主要的外圍接口： (1) 數(shù)字音頻接口： 主要管腳為： DOUT— 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸出。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 DIN— 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸入。 LRCIN— 數(shù)模轉(zhuǎn)換器方向的幀信號(hào)。 LRCOUT— 模數(shù)轉(zhuǎn)換器方向的幀信號(hào)。 BCLK— 接口時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng) TLV320AIC23 作為 master 模式時(shí)時(shí)鐘由 AIC23 提供，作為 slave 模式時(shí)時(shí) 鐘由 DSP 產(chǎn)生。 TLV320AIC23 的數(shù)字音頻接口可以很輕易的與 DSP 的 McBSP 串口之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，連接圖，如圖 31： 圖 31 McBSP 與 TLV320AIC23 的連接 上面介紹了部分管腳， TLV320AIC23 的內(nèi)部圖及部分管腳再介紹如下。內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，如圖 35： clkxclkrfsxfsrdxdrC5402bclklrcinlrcoutdindoutAIC23洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 32 TLV320AIC23 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及部分管腳 (2) MIC 輸入接口： 主要管腳為： MICIN— MIC 的輸入。 MICBIAS— MIC 的偏壓供給管腳。 從音頻編解碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖可以看出 MICIN 接入的放大器的放大倍數(shù)是 5。 MICIN 的連接圖，如圖 36： 圖 33 音頻芯片 與 MIC 連接示意圖 J2MIC INR3 R4 10KR510KC447pF/50VMICINMICIBIAS洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 (3) HeadPhone 輸出接口： 主要管腳為： ROUT— right channel output. LOUT— left channel output. LHPOUT— left HeadPhone channel output. RHPOUT— right HeadPhone channel output. 由音頻編解碼芯片內(nèi)部框圖來看，左聲道輸出和右聲道輸出時(shí)沒有通過結(jié)構(gòu)內(nèi)的放大器，而耳機(jī)聲道輸出有放大器，因此在設(shè)計(jì)使用音頻編解碼時(shí)常采用耳機(jī)右聲道輸出和耳機(jī)左聲道輸出。連接使用圖，如圖 37： 圖 34 音頻芯片 輸出連接示意圖 (4) 線性輸入接口： 主要管腳為： LLINEIN－左聲道線性輸入。 RLINEIN－右聲道線性輸入。 硬件接線圖，如圖 38： 圖 35 音頻芯片 左右聲道輸入連接圖 J1Head Phones1 16R1A 1 16R2A LHPOUTRHPOUT220uF/25VC1220uF/25VC2C747pF/50VC847pF/50VR7R8R9R10LLINEINRLINEINP1LEFT LINE INP2RIGHT LINE IN洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 DSP 與 AIC23 數(shù)據(jù)接口的連接： 數(shù)字音頻芯片 AIC23不但能通過 I2S模式控制它，而且還有專用與 DSP相互傳輸數(shù)據(jù)的 DSP 模式， DSP 模式實(shí)現(xiàn)了 DSP 與 AIC23 的無縫連接，本文使用的是 DSP 模式。 DSP 模式的時(shí)序圖，如圖 39： 圖 36 DSP 模式 信號(hào)輸入電路 . M T 8 8 8 0 功 能 概 述 : MT8880 是一個(gè)帶有呼叫處理濾波器的單 DTMF 信號(hào)收發(fā)器。他的制造 采用 MITEL 公司的低功耗、高穩(wěn)定性的 ISOCMOS 技術(shù)。 DTMF 信號(hào)的接收部分采用 DTMF 信號(hào)接收單片機(jī) MT8870 的工業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)送部分采用開關(guān)電容進(jìn)行 D／ A 轉(zhuǎn)換發(fā)送高精度、低畸變的 DTMF 信號(hào)。內(nèi)部寄存器提供一個(gè)群模式。在雙音頻群模式下 DTMF 信號(hào)可以通過精確的時(shí)序被發(fā)送出去。可選擇呼叫處理濾波器讓一個(gè)微處理器處理呼叫音頻信號(hào)。 MT8880C 還具有標(biāo)準(zhǔn)的微處理器 總路線與 6800 系列的微處理器接連接。 內(nèi)結(jié)構(gòu)圖及引腳功能 1 . MT8880 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 整合了收發(fā)功能的 MT8880C 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)帶有可變?cè)鲆娴膬?nèi) 部 放大器的高性能接收器和一個(gè)帶有脈沖計(jì)數(shù)器的發(fā)射器。一個(gè)可以訪問LRCIN/MSBLSB01n n1.01n n1. . . . . . .Left Channel Right ChannelMSBLSBLRCOUTBCLKDIN/DOUT洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 MT8880 內(nèi)部的寄存器的標(biāo)準(zhǔn)的微處理器接口。 MT8880 的內(nèi)部寄存器包括 1個(gè)狀態(tài)寄存器、 2 個(gè)數(shù)據(jù)寄存器和 2 個(gè)控制寄存器，如圖 37 所示 。 圖 37 MT8880 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 .2 MT8880 應(yīng)用電路 下圖是使用 MT8880作為 DTMF收發(fā)部件所構(gòu)成的一種電話報(bào)警裝置的部分電路。 圖 38 MT8880 電路圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 該報(bào)警裝置的主要功能如下： ( 1 ) 報(bào)警話號(hào)碼設(shè)置、存儲(chǔ)。通過電話機(jī)的按 鍵，可以設(shè)置并存儲(chǔ)若干組報(bào)警電話號(hào)碼。當(dāng)有警情發(fā)生時(shí)，由傳感器觸發(fā)單片機(jī) (因該部分不屬本書內(nèi)容，故未畫出 )，能按照預(yù)先存儲(chǔ)的報(bào)警電話或傳呼機(jī)號(hào)碼逐個(gè)輪流發(fā)出。 ( 2 ) 存儲(chǔ)號(hào)碼的檢查。通過電話機(jī)的按鍵，可以檢查所預(yù)存的報(bào)警電話號(hào)碼是否正確，所被檢查的號(hào)碼能顯示在 LED顯示器上。 ( 3 ) 存儲(chǔ)報(bào)警號(hào)碼的刪除。在檢查顯示某一存儲(chǔ)的號(hào)碼時(shí)，在電話機(jī)鍵盤上按“ ”鍵，該號(hào)碼即被刪除。 ( 4 )布防、撤防功能。 ① 使用手持的微型無線電遙控器，可以使報(bào)警裝置進(jìn)入布防狀態(tài)或撤防狀態(tài)。手持遙控器也可以用于緊急報(bào)警，只需按動(dòng)某 2個(gè)按鍵即可。 ② 使用本機(jī)電話鍵盤，按照規(guī)定的步驟輸入密碼 等，可以撤防或布防。 ③ 使用異地電話撤防、布防。在任何地方任何電話機(jī) (包括移動(dòng)電話機(jī) )上，按照規(guī)定步驟操作，也可以使安裝在家庭住宅或辦公場(chǎng)所的本報(bào)警裝置進(jìn)入撤防或布防狀態(tài)。 ( 5 ) 遠(yuǎn)程監(jiān)聽功能。在任何地方的任何電話機(jī) (包括移動(dòng)電話機(jī) )上，按照規(guī)定操作可以啟動(dòng)本報(bào)警裝置的一個(gè)高靈敏度放大器監(jiān)聽電路，這時(shí)可以從遠(yuǎn)程電話機(jī)里監(jiān)聽本報(bào)警裝置安裝處的各種聲響。 ( 6 )普通電話報(bào)警。報(bào)警裝置在警情觸發(fā)下，自動(dòng)呼叫所預(yù)先設(shè)置存儲(chǔ)的報(bào)警電話。報(bào)警電話振鈴，提起電話機(jī)聽筒，能聽到報(bào)警裝置事先錄制好的語音告警信息 (使如“ XX號(hào)樓 XX號(hào)房發(fā)生盜情??”等 )，語信號(hào)能重復(fù)若干遍，然后輪著呼叫下一個(gè)報(bào)警電話。在語音信息停頓期間，在報(bào)警電話機(jī)上通過按鍵可以進(jìn)入監(jiān)聽、退出監(jiān)聽等操作。 ( 7 ) 傳呼機(jī)報(bào)警。如果事先在報(bào)警裝置中設(shè)置了傳呼機(jī)號(hào)碼，那么報(bào)警裝置會(huì)向傳呼機(jī)發(fā)來警情，它以某幾位預(yù)先規(guī)定的數(shù)字來表示警情，顯示在傳呼機(jī)的末若干位上。 ( 8 )專用設(shè)備報(bào)警。使用與本報(bào)警裝置配套的專用報(bào)警裝置，類似于傳呼機(jī)報(bào)警，以事先規(guī)定的某幾種數(shù)字編碼來表示警情信息以及警情類別(如人工緊急報(bào)警、煤氣泄漏報(bào)警、撬門報(bào)警、門匙開關(guān)報(bào)警等 )。專用報(bào)警洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 設(shè)備也接在一對(duì)專用電話線上，當(dāng)報(bào)警裝置呼叫它時(shí)，它能很快接通并收取由 DTMF所運(yùn)載的盜情信息，根據(jù)預(yù)定的編碼，顯示報(bào)警類別。圖中的報(bào)警電路可以粗略分為振鈴檢測(cè)、提機(jī)檢測(cè)、電話接口、語音信息錄放、 DTMF信號(hào)收發(fā)、單片機(jī)等部分。 當(dāng)雙刀轉(zhuǎn)換開關(guān) SW撥向“ 1位置時(shí)，電話機(jī)的一端接地，另一端有兩條去路：一條經(jīng) R，、光耦 LE。的二極管連至 +12V電源；另一條經(jīng)電容 C，、電阻 R，連至 MT8880的輸入端 (1N— 端 )，這時(shí)電話機(jī)脫離外部電話線 L L。，只用于設(shè)置報(bào)警電話號(hào)碼以及撤防、布防等操作。 當(dāng)提起電話聽筒時(shí)， +12V電源一光耦 LE2的二極管一 R：一開關(guān) SW一話機(jī)一開關(guān)