【文章內(nèi)容簡介】 MT8870的 外 圍 電 路 非 常 簡單， 對于初 學(xué)者 來 說 ，可以 不考慮 8870的 內(nèi) 部 構(gòu)造 ， 只 需 要按 圖 37選 用 元 件， 并正 確 連 接 即 可。 圖 37中 右 下 角 的 方 框 內(nèi) 是生產(chǎn)廠 家 推薦 的 外 圍 元 件參 數(shù) ， 該 參 數(shù) 除 了 晶體 必須 使用 者 更 精 確 的 標(biāo)準(zhǔn) 晶體 以 外 ， 其 他 的 元 件 允許誤 差 可 以 放 得很 寬 ， 比 如 R1推薦 使用 102K?的，我們 選 用 100K?左右 的 就 行了 ， R2要求 使用 ，我們選 用 75K?左右 的 就 可 以 了 ， 當(dāng) 然 選 100K?的 也是可 以 工 作的 。 簡要說明如下： 第 3腳 ： 負(fù)反 饋 輸 入端 ， 外 接電 阻 R2的 阻值 決 定了芯 片 對 輸 入 信 號 的 放 大 量 ，R2越 大， 負(fù)反 饋 越小 ， 因此 放 大 量也 就 越 大 。 通 常 R2選 100K?~200K?， 最 大不 要 超 過 470K， 因 為 放 大 量 再 大 就 沒 有 必 要 了。 第 第 6腳 ： 接 地即 可。 第 第 8腳 ： 外 接 標(biāo)準(zhǔn) 晶體 。 第 1 1 1 14腳 ： 為 4位 數(shù) 據(jù) 輸 出 端 ， 該 4個 引腳 的 狀態(tài) 取 決 于 輸 入端所 接 收 到 的 雙 音 頻 信 號 的 頻 率 組 合。也 就 是 取 決 于對 方按壓 的 是 哪 一 個 號 碼 鍵 ，其 對 應(yīng) 關(guān) 系 如真值表 35所 示 。 第 15腳 ： 每當(dāng) 該芯 片 接 收 到 一 對有 效 的 雙 音 頻 信 號 時 ， 該 腳 就 變 為 高 電 平 1，接 收 的 雙 音 頻 信 號 消失 后 ， 該 腳 即 刻 變 為 低 電 平 0。 因此 單片機(jī) 通 過 判斷 該 腳 的狀態(tài) ， 來 確 定 線 路 上的 信 號 音是 否 為 有 效 的 雙 音 頻撥 號 音。 DTMF 的檢測與識別 第 12 頁 共 39 頁 表 35 MT8870真 值表 MT8888 雙音多頻編解碼器 MT8888 是采用 CMOS 工藝生產(chǎn)的 DTMF 信號收發(fā)一體 的 集成電路，它的發(fā)送部分采用信號失真小、頻率穩(wěn)定性高的開關(guān)電容式 D/A 變換器，可發(fā)出 16種雙音多頻 DTMF 信號。接收部分用于完成 DTMF 信號的接收、分離和譯碼，并以 4 位并行二進(jìn)制碼的方式輸出。 MT8888 芯片集成度高、功耗低，可調(diào)整雙音頻模 式的占空比，能自動抑制撥號音和調(diào)整信號增益，還帶有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)總線，可與 TTL 電平兼容，并可方便地進(jìn)行編程控制。 引腳排列與功能 MT8888 芯片的引腳排列如圖 38 所示 ， 各引腳的功能如下 。 IN+： 運(yùn)放同相輸入端； IN：運(yùn)放反相輸入端； GS： 運(yùn)放輸出端； VREF： 基準(zhǔn)電壓輸出端 ， 電壓值為 VDD/2； Vss： 接地端； OSC1： 振蕩器輸入端； OSC2： 振蕩器輸出端； TONE： DTMF 信號輸出端； WR： 寫控制端，低電平有效，與 TTL兼容； CS： 片選端， 低電平有效； RSO： 存儲器選擇輸入端，與 TTL 兼容； RD： 讀控制端，低電平有效，與 TTL 兼容； IRQ/CP： 中斷信號請求端； 圖 38 MT8888 引腳圖 Est： 初始控制輸出端； DTMF 的檢測與識別 第 13 頁 共 39 頁 St/GT： 控制輸入 /時間檢測輸出； D0～ D3： 數(shù)據(jù)總線，在 CS=1 或 RD=1 時，處于高阻狀態(tài)，與 TTL電平兼容。 VDD： +5V電源端。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) MT8888 內(nèi) 部由收發(fā)電路、振蕩器和電源偏置電路組成。收碼電路包括信號放大、撥號音抑制濾波、輸入信號的高低頻帶通濾波、譯碼及鎖存等功能；發(fā)碼電路包括數(shù)據(jù)鎖存 、 行列計數(shù) D/A 轉(zhuǎn)換和混頻等功能， MT8888 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 39 所示。 圖 39 MT8888 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 寄存器與控制 器 MT8888 內(nèi)部有兩個數(shù)據(jù)寄存器，一個是只執(zhí)行讀操作的接收數(shù)據(jù)寄存器RDR；另一個是只執(zhí)行寫操作的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器 TDR。另外， MT8888 中還有兩個 4 位的收、發(fā)控制寄存器 CRA 和 CRB。對 CRB 的操作就是通過 CRA 中的一個 特定位來操作的，因此編程中應(yīng)對其進(jìn)行初始化；而 MT8888 中的 4 位狀態(tài)寄存器 SR 則用來反映收、發(fā)信號的工作狀態(tài)。寄存器的選擇與操作由 RS0及 WR 和 RD 口線來控制，控制功能如表 36 所 示。 DTMF 的檢測與識別 第 14 頁 共 39 頁 表 36 寄存器控制功能表 RS0 WR RD 功 能 0 0 1 寫發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器 0 1 0 讀接收數(shù)據(jù)寄存器 1 0 1 寫控制寄存器 1 1 0 讀狀態(tài)寄存器 MT8888 在發(fā)送信號時可提供 三 種工作模式，即 DTMF 模式、突發(fā)模式、CP 模式。這三種工作模式均可通過寄存器進(jìn)行設(shè)置，各寄存器的功能 如 表 37和表 38 所 示。 表 37 狀態(tài)寄存器功能表 狀態(tài)位 名 稱 狀態(tài)標(biāo)志置位 狀態(tài)標(biāo)志清零 B0 IRQ 發(fā)生中斷 。b1 或 b2=0 讀狀態(tài)寄存器清除 B1 發(fā)送寄存器空（突發(fā)模式） 暫停結(jié)束：準(zhǔn)備發(fā)送表數(shù)據(jù) 讀狀態(tài)寄存器清除 B2 接收寄存器滿 接收寄存器的數(shù)據(jù)有效 讀狀態(tài)寄存器清除 B3 DTMF 信號標(biāo)志位 檢測不到 DTMF 信號時置位 檢測 DTMF 信號已清除 表 38 控制寄存器功能表 控制寄存器 控制位 名稱 功 能 說 明 CRA b0 Tout 信號音輸出控制 邏輯 “1”使能信號音輸出 b1 CP/DTMF 模式控制 邏輯 “1”為 CP 模式，邏輯 “0”為 DTMF模式 b2 IRQ 中斷使能 邏輯 “1”使能中斷模式，當(dāng) b0=1 時，接收到 DTMF信號或發(fā)送完一 DTMF雙音信號， DTMF/CP 引腳電平由高變低 b3 RSEL 寄存器選擇 邏輯 “1”下一次訪問寄存器 CRB，訪問結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)回寄存器 CRA CRB b0 BURST 雙音突發(fā)模式 邏輯 “0”使能雙音頻突發(fā)模式 b1 TEST 測試模式 邏輯 “1”使能測試模式，以在 IRQ/CP 引腳輸出延遲控制信號 b2 S/D 單雙音產(chǎn)生 邏輯 “0”允許產(chǎn)生 DTMF 信號，否則輸出單音頻 b3 C/R 列 /行音選擇 b2=1 時，邏輯 “0”使能產(chǎn)生行單音信號邏輯，邏輯 “1”使能產(chǎn)生列單音信號 DTMF 的檢測與識別 第 15 頁 共 39 頁 應(yīng)用電路 MT8888 的外圍電路非常簡單，與微機(jī)接口也很方便，通過改變 R2 可調(diào)節(jié)輸入信號的增益。具體應(yīng)用電路如圖 310 所示 。 圖 310 MT8888 應(yīng)用電路 DTMF 信號收發(fā)方案 要檢測 DTMF 信號，必須先產(chǎn)生出 DTMF 信號。根據(jù)以上分析可知， DTMF信號收發(fā)方案 可以不止一種。 我們可使用一塊 DTMF 編解碼芯片，如 MT888 MT8880 同時實現(xiàn) DTMF信號的產(chǎn)生（編碼）、接收和譯碼功能；也可以使用專門的 DTMF 編碼芯片，如前面介紹的 TP5087來產(chǎn)生 DTMF信號，使用專門的 DTMF 解碼芯片，如 MT8870來接收 DTMF 信號。 實際實現(xiàn)時，考慮到我們的主要研究目標(biāo)是實現(xiàn) DTMF 信號的檢測與識別。初次接觸有關(guān)芯片的使用有一個熟悉過程，為使研究開發(fā)順利進(jìn)展，我們選擇了一種更為穩(wěn)妥的設(shè)計方案：即直接用電話機(jī)通過我們做實驗用的程控交換實驗箱產(chǎn)生出雙音多頻信號，再用 DTMF 解碼芯片 MT8870 接收該信號，實現(xiàn)撥號顯示和號碼播報功能。而將以上兩種方案作為系統(tǒng)功能進(jìn)一步擴(kuò)展完善時的考慮。 DTMF 的檢測與識別 第 16 頁 共 39 頁 第 4 章 ISD1420 語音芯片簡介 根據(jù)對語音芯片的分析選型，我們選擇使用美國 ISD1110/ISD1420系列的語音芯片，該芯片技術(shù)成熟，穩(wěn)定性好，音質(zhì)清晰，價格比較便宜，錄音時間為20秒，且可分段錄放音，斷電后錄音信號不會丟失。雖然 1420錄放音時間稍微短了些，但作為我們的設(shè)計來說已經(jīng)足夠用了，時間越長，語音芯片價格越貴。 ISD1110/ISD1420 系列語音芯片概述 該系列語音 芯片的特點有： ◎ 使用方便的單片 8 至 20 秒語音錄放 ◎ 高質(zhì)量、自然的語音還原技術(shù) ◎ 邊沿 /電平觸發(fā)放音 ◎ 自動節(jié)電，維持電流 ◎ 不耗電信息保存 100 年 (典型值 ) ◎ 100,000 次錄音周期（典型值） ◎ 多段信息處理，可分 1 至 80/160 段 ◎ 片內(nèi)免調(diào)整時鐘，可選用外部時鐘 ◎ 無需開發(fā)系統(tǒng) ◎ 5V單電源工作 ◎ COB， DIP， SOIC 封裝及工業(yè)級 ISD1110/ISD1420 系列單片錄放時間為 8 至 20 秒，音質(zhì)好。芯片采用 CMOS技術(shù)，內(nèi)含震蕩器、話筒前置放大、自動增益控制、防 混淆濾波器、平滑濾波器、揚(yáng)聲器驅(qū)動及 EEPROM 陣列。最小的錄放系統(tǒng)僅需麥克風(fēng)、喇叭、兩個按鈕、電源及少數(shù)電阻電容。在錄放操作結(jié)束后，芯片自動進(jìn)入低功耗節(jié)電模式、功耗僅 。 ISD1110/ISD1420 系列有唯一的錄音控制和邊緣 /電平觸發(fā)兩種放音制式。不分段時外圍線路最簡單，也可按最小段長為單位任意組合分段，參見表 41。 “最大段數(shù) ”芯片提供若干操作模式，大大提高了控制的靈活性。芯片采用多電平直接模擬存儲技術(shù)，每個采樣直接存儲在片內(nèi)單個 EEPROM 單元中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音 調(diào)各效果，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和 “金屬聲 ”。采樣頻率從 、 到，對音質(zhì)僅有輕微影響。片內(nèi)信息可保存 100 年（無需后備電源），EEPROM 單片可反復(fù)錄音十萬次。 ISD 系列的型號與性能對照表如表 41 所示。 DTMF 的檢測與識別 第 17 頁 共 39 頁 表 41 型號與性能對照表 型號 時間 輸入采樣 典型帶寬 最大段數(shù) 最小段數(shù) 外部鐘頻 1110 10 秒 KHz 80 125 ms KHz 1212 12 秒 KHz KHz 80 150 ms KHz 1416 16 秒 KHz KHz 160 100 ms KHz 1420 20 秒 KHz KHz 160 125 ms KHz ISD1110/ISD1420 內(nèi)部結(jié)框圖如圖 41 所示。 圖 41 ISD1110/ISD1420 內(nèi)部結(jié)框圖 ISD1420 語音芯片功能描述 ISD1420 為美國 ISD 公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語音錄放電路，由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干 擾濾波器、輸出放大器組成。一個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風(fēng)、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音內(nèi)容存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，這個獨一無二的方法是借助于美國 ISD 公司的專利 —— 直接模擬存儲技術(shù)（ DAST TM）實現(xiàn)的。利用它，語音和音頻信號被直接存儲，以其原本的模擬形式進(jìn)入EEPROM 存儲器。直接模擬存儲允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現(xiàn)。不僅語音質(zhì)量優(yōu)勝，而且斷電語音保護(hù)。 ISD1420 封裝如圖 42 所示。 DTMF 的檢測與識別 第 18 頁 共 39 頁 圖 42 ISD1420封裝引腳步圖 ISD1110 系列的 REC ， PLAYE ， A6 和 A7 端內(nèi)部被上拉到 VDD， A0～ A5內(nèi)部被下拉到 VSS，上拉 /下拉阻值在 50K?至 100K?，除此之外，各引腳與ISD1420 完全相同。電路設(shè)計中，這些端的外圍上 /下拉電阻可省略，但需要仔細(xì)考慮靜態(tài)電流的影響。 電源（ VCCA， VCCD）： 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上，這樣可使噪聲最小。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應(yīng)盡量靠 近芯片。 地線（ VSSA， VSSD）： 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線，這兩個腳最好在引腳焊盤上相連。 錄音（ REC ）： 低電平有效。只要 REC 變低（不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音），芯片即開始錄音。錄音期間， REC 必須保持為低。 REC 變高或內(nèi)存錄滿后，錄音周期結(jié)束，芯片自動寫入一個信息結(jié)束標(biāo)志（ EOM），使以后的重放操作可發(fā)及時