【文章內容簡介】 束發(fā)射角通常都在毫弧度，甚至微弧度量級，它能較好的解決日益嚴重的電磁波干擾和保密問題。激光通信中的天線尺寸也是其優(yōu)點之一。由于激光波長短，在同樣功能情況下，天線的尺寸比微波、毫米波通信天線的尺寸要小許多，但其信息容量較大。光波作為信息載體可傳輸10Gb/s的數據速率，而且其功耗小、體積小、重量輕，此外，真空對于光波是一種無損耗、無干擾的良好傳輸介質，傳輸同樣速率與信息的裝備，光通信的性價比最高。5. 紅外通信 紅外通信在人們日常生活中處處可見。從電視機、VCD遙控器，到電梯、門禁系統(tǒng)，乃至便攜式電腦，都是紅外通信的實例。由于紅外通信價格低廉，使用方便，解決了無有線連接的許多方便，因而受到了家電設備廠商，電腦外圍設備廠商以及通信設備廠商的高度重視。 使用發(fā)送器和接收器調制出不相干的紅外線光就可以實現紅外線通信。無論是直接傳輸還是經過一個淺色表面的反射，收發(fā)器之間的距離都不能超出視線范圍。 紅外線傳輸與微波傳輸之間的一個重要區(qū)別是前者無法穿透墻體，因此，微波系統(tǒng)中的安全問題和干擾問題在紅外線傳輸中都不存在。6. 散射通信 散射通信是利用地面發(fā)射的無線電波在對流層散射而返回地面的一種通信方式，工作頻率范圍為100 Mhz~10GHz,通信距離一般為150Km~400Km，最高可達800Km~1000Km。 與短波通信相比，散射通信的傳輸頻帶較寬，可達數百千赫茲到數兆赫茲，而且通信容量大，能進行多路復用。散射通信的主要缺點是傳輸損耗大，接收信號的強度變化大。為了克服衰落現象，需要采取多種措施，如今采用分集接收、加大天線、使用大功率發(fā)射機和低噪聲接收機，致使成本提高。散射通信由于通信容量大，不受核爆和極光的影響，因而在軍事通信中以及在無法進行微波通信的條件下，有很高的實用價值。7. 藍牙技術 藍牙技術是一種無線數據與語音通信的開放式全球規(guī)范，它以低成本的近距離無線連接為基礎，為固定與移動設備通信環(huán)境中建立一個特別連接，其程序寫在一個99mm^2的微芯片中。如果把藍牙技術引入到移動電話和膝上型電腦中，就可以去掉移動電話和膝上型電腦之間的連接電纜而通過無線使其建立通信。打印機、PDA、桌上型電腦、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其他的數字設備都可以成為藍牙系統(tǒng)的一部分。除此之外，藍牙無線技術還為已存在的數字網絡和外設提供通用接口以組建一個遠離固體網絡的個人特別連接設備群。 ISM 頻段。藍牙的數據速率為1Mb/。 ISM頻段是對所有無線電系統(tǒng)都開放的頻帶，因此使用其中的某個頻帶都會遇到不可預測的干擾源。例如某些家電、無繩電話、汽車房開門器、微波爐等等，都可能是干擾。為此，藍牙藍牙特別設計了快速確認和調頻方案以確保鏈路穩(wěn)定。跳頻技術是把頻帶分成若干個跳頻信道，在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定的碼序列不斷的從一個信道跳到另一個信道， 只有收發(fā)雙方是按這個規(guī)律進行通信的，而其他的干擾不可能按同樣的規(guī)律進行干擾；調頻的瞬時帶寬是很窄的，但可以通過擴展頻譜技術使這個窄帶擴展成百倍的寬頻帶，使干擾變小。 與其他工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍牙調頻更快，數據包更短，這使藍牙比其他系統(tǒng)更穩(wěn)定；前向糾錯的使用抑制了長距離鏈路的隨機噪聲；采用了二進制調頻技術的調頻收發(fā)器被用來抑制干擾和防止衰落。這些都是藍牙迅速發(fā)展的原因。 通過以上對各傳輸媒質的分析和比較，我們不難看出，在通信系統(tǒng)中，合理的選擇傳輸媒質是很重要的。智能總線式開關民用智能化設備，由于它的普遍性和實用性，必須從性能價格比出發(fā)來選擇通信傳輸媒質。從以上對傳輸媒質的分析和比較可知，雙絞線作為一個建筑物內局部通信網絡的傳輸介質是有效的且成本低廉的。，該線在20C時每千米導體直流電阻為36歐姆，每千米固有衰減小于1db（800~1000hz）. （3） 通信編解碼方式設計 數據通信中的編解碼技術主要有DTMF編解碼技術和三態(tài)邏輯解碼技術，本系統(tǒng)編采用DTMF編解碼技術。 （雙音多頻）編碼方法 DTMF是英文Dual Tone Multiple Frequency 的縮寫，意為“雙音多頻”，它在程控系統(tǒng)中應用最為廣泛。 DTMF（雙音多頻）信令具有的傳遞速度，使得它不僅廣泛應用于電話系統(tǒng)的語音通信中，而且在通信網中應用也極為普遍。一些系統(tǒng)中常常需要同時接收和發(fā)送DTMF信號，發(fā)送和接收均伴隨著編碼和解碼過程。 電話機有兩種撥號方式，即脈沖撥號方式和雙音多頻撥號方式。 雙音多頻撥號方式的雙音是指兩個特定的單音信號的組合疊加來代表數字或符號（功能）。兩個單音的頻率不同，所代表的數字和功能也不同，在雙音多頻電話機中，有16個按鍵，其中有10個數字鍵（0~9），6個功能鍵(*、A、B、C、D)。按照組合的原理，它必須有8種不同的單音頻信號。由于采用的頻率有8種，故稱之為多頻。又因從8種頻率中任意抽出兩種進行組合，又稱其為8中取2的雙音編碼方法。 根據CCITT的建議，國際上采用69HZ、770HZ、825HZ、941HZ、1209HZ、1336HZ、1477HZ和1633HZ。把這8種頻率分為兩個群，即高頻群和低頻群。從高頻群和低頻群中任意各抽取一種頻率進行組合，共有16種不同的組合，代表16種不同的數字或功能，如表一所示 表一 撥號數字與高、低頻率的組合關系 低頻組fl(hz)高頻組fh(hz)1209133614771633697123A770456B852789C9410*D 例如按“1”鍵時，由撥號電路產生697HZ與1209HZ疊加的信號電流輸出；按“2”鍵時，產生697HZ與1336HZ疊加輸出；以此類推。（雙音多頻）編解碼器的原理 DTMF（雙音多頻）編碼器是采用每位數字有一組低頻（fl）和一組高頻(fh )按式81的組合疊加形成的 一組雙音多頻信號，實現快速數字撥號。 V（t）=Ahsin(2πfht)＋Alsin(2πflt) DTMF解碼器一般包括DTMF分組濾波器和DTMF譯碼器。DTMF 接收信號先經高、低群帶通濾波器進行fl、fh區(qū)分，然后過零檢測，比較，得到相應于DTMF的兩路信號輸出。該兩路信號經譯碼、鎖存、緩沖、恢復對應于16種DTMF信號音對的4比特二進制碼。 目前DTMF產品多屬于CMOS集成電路，國際上一些主要器件生產廠家或公司均有這方面的系列產品。有代表性的DTMF發(fā)送器包括MITE公司的MT508MT508MT508MT5091,Motorola公司的MC14410,AMI公司的S2860、S2559,TEXAS公司的TP508TCM508TCM5089,MOSTEK公司的MK508MK508MK5091等。有代表性的DTMF接收器有MT8880、M8880、MT888MT888MT8889等。這些DTMF產品集成度高，體積小，抗干擾能力強，并且中間傳輸的是兩個疊加的音頻信號，最后輸出的是二進制編碼信號，便于與微型計算機接口，無須調制解調器。目前DTMF主要用于電話機及程控交換機中。實際上，DTMF編譯碼電路可廣泛用于遙控、遙測和數據傳輸等領域中。 本系統(tǒng)從通信可靠性和成本考慮，采用DTMF編解碼技術，并選用DTMF編解碼芯片MT8880。第3章 硬件電路設計 通信結點電路 1，控制開關的電路原理與分析 控制開關電路主要由單片機AT89C51，雙音多頻收發(fā)芯片MT8880和固態(tài)繼電器SSR組成，如圖七所示 圖七 控制開關電路 單片機AT89C51負責讀取按鍵、控制MT8880收發(fā)數據、控制LED指示燈和驅動固態(tài)繼電器SSR動作。雙音多頻收發(fā)芯片MT8880既可接收總線上的雙音多頻信號并解調出二進制數據，也可以將單片機送來的二進制數據變成雙音多頻信號發(fā)送到總線。電阻R三極管VT1和電阻R2組成放大電路，把雙音多頻收發(fā)器MT8880輸出的雙音多頻信號進行放大，發(fā)送到總線上。RVT2是電子開關，當不發(fā)送雙音多頻信號時，VT2截止，使VT1截止，使總線處于高阻狀態(tài)，不影響其他通信結點發(fā)送信號。電源電路是開關穩(wěn)壓電路，將10~30V的直流電壓變成5V。按鍵S1~S8分別作為控制8個開關的主令按鍵。指示燈LED1~LED8作為8個開關的指示燈，用以指示8個開關的主指令按鍵。CR11是單片機的復位電路。R1R1R1R1R1R1R1R21是指示燈LED1~LED8的限流電阻.2. 主機的電路原理與分析 主機電路與控制開關電路相比，除無按鍵和指示燈外，其他均相同，電路如圖八所示。電路工作原理與控制開關電路相同。在此不再詳述。3. MT8880雙音多頻收發(fā)器的介紹(1) MT8880雙音多頻收發(fā)器的特性 、接收器。 。 。 。 。 。 。（2）功能說明 MT8880C是一個包括呼叫過程濾波器的單片雙音多頻收發(fā)器，它采用了MITEL公司的ISOCMOS技術，具有低功耗，可靠性高的特點。雙音多頻發(fā)射部分使用了開關電容數模轉換器，保證了所傳遞的雙音多頻信號具有低失真、高精確度的特點。內部計數器提供音頻波群傳遞方式，從而使音頻串能夠在高精度時序內傳遞。一個呼叫過程濾波器可使微處理機分析呼叫過程音頻。片內的標準微處理器總線能夠直接和微處理器兼容。MT8880C1除了接收部分的性能和MT8880C完全相同，前者增強了接收和拒收低信號電平的能力。 圖八 主機電路 MT8880C和MT8880C1集成了雙音多頻收發(fā)功能，包括一個帶內部增益設置放大器的高性能雙音多頻接收器和一個使用脈沖計數器把音頻脈沖串和脈沖間隔進行精確合成的雙音多頻發(fā)生器。此外，可選擇呼叫進程方式檢測特定通頻帶內的頻率。通過一個標準的微處理器接口，可以接入到芯片內一個狀態(tài)寄存器、兩個控制寄存器和兩個數據寄存器中。 MT888C/C1有兩種封裝方式。 圖九 引腳排列圖 表三 外引線端子說明 端子號名稱說明202811IN+運算放大器同相輸入端22IN運算放大器反相輸入端34GS增益選擇。前端差分放大器輸出端用于同反饋電阻相連46Vref參考電壓輸出。57Vss接地端68OSC1雙音多頻(DTMF)時鐘/晶振輸入79OSC2時鐘輸出。，當+SC1為時鐘輸入時，此端開路812TONE音頻輸出913R/W讀寫輸入端，與TTL電平兼容1014/CS芯片選擇。TTL電平輸入1115RS0寄存器選擇輸入端。與TTL電平兼容1217Φ2系統(tǒng)時鐘輸入。可與TTL電平兼容。注意：當芯片不使用時，Φ2時鐘不需要被激活。1318/IRQ/CP向微處理器發(fā)出中斷申請。當選擇呼叫進程方式，并且中斷開始時，/IRQ/CP端輸出一個矩形方波信號，代表在輸入運算放大器上施加的輸入信號。輸入信號必須在呼叫進程濾波器的帶寬限制以內。1419D0微處理器數據總線（TTL電平兼容）。當/CS=1或Φ2為低電平時，呈高阻態(tài)1520D11621D21722D31826ESt超前控制輸出端，數字運算器檢測到一對有效音頻后為邏輯高電平。信號狀態(tài)在任何時候丟去都會使Est返回到邏輯低電平1927St/GT控制輸入/保護時間輸出。如果在ST端檢測出一個高于Vtst的電壓，則芯片寄存這個被檢測的音頻信號并且刷新鎖存器。低于Vtst的電壓將使芯片接收新的音頻信號。輸出端GT可重新設定外部控制的時間常數。它的狀態(tài)是Est和在St上的電壓的函數.2028VDD正電源輸入端（典型值+5V）35101116232425NC空腳（不連接）（3） 輸入結構 MT8880C/C1的輸入配置為一個差動輸入運算放大器和一個使輸入IN+偏置到VDD/。在單端輸入形式中輸入端的連接如圖十所示。如圖十一為差動輸入形式下端子連接圖。 圖十 單端輸入形式 圖十一 差動輸入形式（4） 接收部分 接收部分的功能是分離高次群和低次群音頻。工作時將雙音多頻信號送入兩個六級開關電容帶通濾波器中，這兩個帶通濾波器的帶寬分別對應于高次群和低次群頻率，濾波器部分還包括350HZ和440HZ兩個陷波濾波器用于抑制抑制撥號音，每個濾波器的輸出在被限幅之前先送至一單級開路電容濾波器以便平滑信號。限幅是由一個高增益比較器完成的，它有滯后特性，以免不需要的低電平信號被檢測到。比較器輸出信號按照輸入的雙音多頻信號頻率做全軌邏輯擺動。 譯碼器在濾波器之后，它運用數字計算技術判斷音頻并檢驗它是否與標準的雙音多頻信號的頻率吻合。一種復雜的4平均值算法在向小的頻率偏移提供容差的同時可防止話音等外來信號產生的音頻模擬。這種計算方法已被求出，以確保既可以抗通話中斷干擾，又可為干擾頻率和噪聲的出現提供容差，