【正文】 的電話號碼或符號，每按一下按鍵，電話機(jī)便會發(fā)出一種雙音頻信號經(jīng) Cs、 R。 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) SW一地，形成電流回路 (電話聽筒放下時(shí)，由于電話機(jī) 內(nèi) 斷開，所以該回路亦斷開 )，有電流流過光耦 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。圖中的報(bào)警電路可以粗略分為振鈴檢測、提機(jī)檢測、電話接口、語音信息錄放、 DTMF信號收發(fā)、單片機(jī)等部分。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 )。如果事先在報(bào)警裝置中設(shè)置了傳呼機(jī)號碼，那么報(bào)警裝置會向傳呼機(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。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。報(bào)警裝置在警情觸發(fā)下，自動(dòng)呼叫所預(yù)先設(shè)置存儲的報(bào)警電話。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。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所的本報(bào)警裝置進(jìn)入撤防或布防狀態(tài)。 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。 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)。在檢查顯示某一存儲的號碼時(shí)，在電話機(jī)鍵盤上按“ ”鍵，該號碼即被刪除。通過電話機(jī)的按鍵，可以檢查所預(yù)存的報(bào)警電話號碼是否正確，所被檢查的號碼能顯示在 LED顯示器上。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)先存儲的報(bào)警電話或傳呼機(jī)號碼逐個(gè)輪流發(fā)出。 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)警話號碼設(shè)置、存儲。 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 。 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)帶有可變增益的內(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。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。內(nèi)部寄存器提供一個(gè)群模式。他的制造 采用 MITEL 公司的低功耗、高穩(wěn)定性的 ISOCMOS 技術(shù)。 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。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。 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。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。 BCLK— 接口時(shí)鐘信號，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。 LRCIN— 數(shù)模轉(zhuǎn)換器方向的幀信號。 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)字信號輸出。 AIC23 的采樣頻率能設(shè)定在 8kHz 到 96kHz 之間的某些階段。其輸入和輸出的模擬信號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。Line Out （聲音信號輸出） Line In （聲音信號輸入） 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 波表合成則是對真實(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)字音頻信號經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器變成模擬音頻信號，其聲音效果與真實(shí)的樂器聲幾乎沒有什么差別。 (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。 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。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 3 章 DTMF 信號接收電路及 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。 在輸入信號中檢測 DTMF 信號，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)信號流中連續(xù)地搜索 DTMF 信號頻譜的存在。 由于在 DTMF 檢測中，輸入的信號是實(shí)數(shù)序列，并不需要檢測出 8 個(gè)行頻 /列頻的相位，只需要計(jì)算出其幅度平方即可。 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 。 圖 5 Geortzel 算法信號流圖 對應(yīng)每一個(gè)頻點(diǎn)有一個(gè)匹配濾波器，第 k 個(gè)頻 率匹配濾波器的傳遞函數(shù)為 )()(c os21 1)( 2121 1 zHzHzz zWzH kkkkNK ??? ?? ???? 其中 211 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。此時(shí) Goertzel 算法能更加快速地在輸入信號中提取頻譜信息。為滿足檢測 8 個(gè) DTMF 頻點(diǎn)（偏差 %），需計(jì)算 256 點(diǎn) FFT，因只對8個(gè)頻點(diǎn)感興趣，故可以直接計(jì)算 8 個(gè)頻點(diǎn)附近的 DFT ????? 10/2)()( NnNknjenxkX ?, 87654321 , kkkkkkkkk ? 計(jì)算數(shù)字信號的頻譜可以采用 DFT 及其快速算法 FFT，而在實(shí)現(xiàn) DTMF 解碼時(shí)，采用 Goertzel 算法要比 FFT 更快。雙音頻中的每一個(gè)音調(diào)之后都是同樣長度的無音周期，從而可以檢測到按鍵的釋放。 令輸入 x(n)為單位沖擊函數(shù)，即 ??? ???? 00 01)()( nnnnx ? 則可以得到下面的遞推方程 當(dāng) n0 時(shí)， y(n)=0 當(dāng) n=0 時(shí)， y(0)=0 當(dāng) n=1 時(shí)， )c o s ()1()c o s ()0()c o s (2)1( 000 ??? ??? xyy 當(dāng) n=2 時(shí)， )0()1()c o s (2)2( 0 yyy ?? ? 當(dāng) n2 時(shí)， )2()1()c o s (2)( 0 ???? nynyny ? (2) 實(shí)現(xiàn)時(shí)，首先將每個(gè)頻率常數(shù)存在一個(gè)表中，用來初始化給定鍵的振蕩器；再按照 (2)進(jìn)行迭代計(jì)算，就得到正弦序列的輸出；將兩個(gè)這樣的輸出疊加即可得到雙音頻的輸出。這個(gè)線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)就是 Y(z)。 數(shù)字正弦波振蕩器原理 數(shù)字正弦波振蕩器的功能是利用數(shù)字信號處理的方法產(chǎn)生正弦波信號)cos( t? 的抽樣序列 ? ?)cos( nT? 。在本次課程設(shè)計(jì)中要求使用這種方法。采用 Geortzel 算法可進(jìn)一步提高計(jì)算效率， Goertzel 算法實(shí)質(zhì)是一個(gè)兩極點(diǎn)的 IIR濾波器，對應(yīng)每一個(gè)頻點(diǎn)有一個(gè)匹配濾波器，在抽樣時(shí)刻檢測。這種算法比較適合于單片機(jī)硬件實(shí)現(xiàn)，但是其抗噪聲性能較差。因此通過軟件分別計(jì)算出高頻頻 率和低頻頻率，從而實(shí)現(xiàn) DTMF 的解碼。但是如果使用 MATLAB 軟件仿真則可以用很簡單的幾條語句實(shí)現(xiàn)。 軟件檢測 DTMF 信號主要有以下方法： （ 1）利用離散傅立葉變換 (DFT)及其快速算法 (FFT)，求取 DTMF 信號頻譜的峰值點(diǎn)，進(jìn)而利用峰值點(diǎn)的頻率判斷發(fā)送的數(shù)字。 （ 2）通過產(chǎn)生的某頻率的方波后再附加濾波器濾出二次以上的諧波，產(chǎn)生 DTMF 信號。將 DTMF 信令的產(chǎn)生與檢測集成到任一含有數(shù)字信號處理器 (DSP)的系統(tǒng)中，是一項(xiàng)較有價(jià)值的工程應(yīng)用。該兩路信號經(jīng)譯碼、鎖存、圖 3 DTMF 信號發(fā)送器電路原理 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 緩沖，恢復(fù)成對應(yīng)于 16 種 DTMF 信號音對的 4 比特二進(jìn)制碼 (L1 一 L4)。 DTMF 接收器主要包括 DTMF 分組濾波器和 DTMF 譯碼器，其基本原理如圖4 所示。(4)混合電路 —— 將鍵盤所對應(yīng)產(chǎn)生的行、列正弦波信號 (即低高群 fL、 fH 單音 )相加，混合成雙音信號而輸出。通?？勺兯贂r(shí)鐘信號先經(jīng)過 5 位移位寄存器，產(chǎn)生 — 組 5 位移位代碼，再由可編程邏輯陣列 (PLA)將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼，送到 D— A 變換器轉(zhuǎn)換成臺階形正弦波。 (2)鍵控可變速率時(shí)鐘產(chǎn)生電路 —— 它是一種可變分頻比的分頻器，通常由 n 級移位寄存器與鍵控反饋邏輯單元組成。具有代表性的 DTMF 發(fā)送、接收器的型號為 MT8860, MT8862, MT8870, MT8872 等。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 DTMF 信號的硬件產(chǎn)生與檢測 通常是用硬件產(chǎn)生和檢測 DTMF信號。每一對這樣的音頻信號唯一表示一個(gè)數(shù)字或符號。 由電話機(jī)鍵盤結(jié)構(gòu)圖可知，一個(gè) DTMF 信號由兩個(gè)頻率的音頻信號疊加構(gòu)成。 DTMF 信號還可以用來在話音信道上傳送各種類型的控制指令，例如利用電話控制家用電器的啟停，傳送遠(yuǎn)方的狀態(tài)監(jiān)測信息。利用這種按鍵信息，人們可以直接通過電話查詢所需要的信息以及進(jìn)行各種遠(yuǎn)程控制。在通信、測量、控制、自動(dòng)服務(wù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因此，目前普遍使用 DTMF 撥號方式。 DTMF的撥號方式比雙脈沖撥號方式可快至 10 倍，明顯縮短了撥號時(shí)間。還規(guī) 定，在最壞檢測條件下，信噪比不得低于 15dB。每個(gè)數(shù)字傳送過程中，信號必須存在至少 45ms，且不得多于 55ms，100ms 里其余時(shí)間是靜音。 圖 2 脈沖撥號示意圖 當(dāng)采用 DTMF 撥號方式時(shí)，號碼的每一個(gè)數(shù)字用一對音頻表示，話機(jī)中有 8 個(gè)單音頻，分為兩組，通過撥號盤選撥號碼時(shí)，各位數(shù)字由觸鍵開關(guān)輸入，其對應(yīng)的某個(gè)頻率對（高頻和低頻）同時(shí)傳輸，圖 3 所示為各頻率對應(yīng)位置。每個(gè)脈沖周期通常為 100ms，其中有 40%的占空時(shí)間，在人工控制條件下，兩個(gè)相繼數(shù)字的時(shí)間間隔可以從 到數(shù)秒之間變化不等。脈沖撥 號方式是由接在旋轉(zhuǎn)撥盤位置上的開關(guān)或電子開關(guān)控制二線電路的通與斷。 圖 1 DTMF 撥號頻率標(biāo)準(zhǔn) DTMF 最早應(yīng)用是在電話通信系統(tǒng)中作為控制信令使用的。這種信號在電話線路上傳輸，而且聲音悅耳。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 2 章 DTMF 信號的基本原理 雙音多頻 (DTMF)信號 雙音多頻 (DTMF)信號就是用兩個(gè)不同頻率的音頻信號的組合來傳輸信息的一種通信信號形式，可以用數(shù)學(xué)式表示為 )2c o s2( c o s)( tftfAts LH ?? ?? （ 1）