【正文】 共同組成濾波電路。使信號到開關三極管的基極可以得到較好的方波信號，從而可以使以后輸出的信號加到AT89C51 的定時 /計數(shù)器 T0。為了解決這一問題，采用了在光耦的集電極加一反相器的辦法。 摘、掛機電路設計 根據(jù)國家有關標準規(guī)定，不論任何電話機，摘機狀態(tài)的直流電阻應≤ 300Ω，有 R鍵的電子電話機的摘機狀態(tài)直流電阻應≤ 350Ω。因為程控電話交換機檢測到電話線回路電流突變?yōu)榇笥?30mA 時，即認為用戶己摘機。 圖 摘、掛機電路圖 1234 D11 N 4 0 0 4R51KR154KR410KR3 10KQ2 2 N 5 5 5 1U1P 6 3 1Q1 2 N 5 4 0 1R2100D2LEDP 2 . 6A T 8 9 C 5 1電話線V C C邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 8 電路的設計思想 如下圖所示，在未摘機之前， 端為高電平，該電路處于末工作狀態(tài)，當振鈐檢測電路檢測到五次振鈐時， 輸出低電平， Q2 管導通，從而使得 Q1 的基極變?yōu)榈碗娖揭彩?Q1 導通， Q1 的集電極經(jīng)電阻 R3 和發(fā)光二極管組成回路，形成大約 300Ω的電阻電流為 30mA 的恒流源，使回路電流變大，控制電路向交換機發(fā)出模擬摘機的信號，交換機響應摘機信號，完成電話線路接通。 元件的選取及說 明 1） 極性保護電路 D1 的選取：當程控交換機確認有摘機信號時 ,送來的是直流信號 ,但是電話線哪一端為正 ,哪一端為負 ,為了解決這一問題，電話機中都裝有極性保護電路，這樣做可以使不確定的極性變成確定的極性，經(jīng)其變換后再與電路的其它部分相連，起到了必要的保護作用。 2） 高壓三極管 Q1 及開關管 Q2 的選取 : 接在電話線路中的三極管一般都選擇高耐壓的三極管，該電路也考慮到電話線上的電壓有時可能會出現(xiàn)很高的情況，所以選用了高壓三極管。三極管 Q1 的主要作用就是充當恒流源，需選用 PNP 型的三極管。而三極管Q2 的作用起到開關的作用 ,當加高電平時 ,處于飽和導通狀態(tài) ,當?shù)碗娖綍r ,處于截止狀態(tài) .本電路取出 2N5551． DTMF 接收電路 DTMF 信號 DTMF 雙音多頻信號是目前在按鍵電話 (固定電話、移動電話 )、程控交換機及無線通信設備中廣泛應用的一種信號。在表中顯示 ,電話鍵盤上的任何一個鍵都由兩個都互不為諧波關系的頻率組成，因此每一個按鍵對應的一組頻率都能夠唯一地被辨認出來。高頻率群中的最高頻率 1633Hz 為備用頻率，這樣就變?yōu)?7 中取二的方式，只有 12 個號碼。其中符號“ *”、“ ”用于表示 特殊功能，如“重發(fā)”、“暫?！钡?。采用十六鍵時高頻群頻率 1633Hz 系備用頻率，（ A） ~（ D）預定為數(shù)據(jù)通信等其它功能。利用這些數(shù)字信號借助邏輯電路進行控制，在程控電話系統(tǒng)中它往往接在交換機中。如 MITEL 公司 MT8870、 M8870、 MH88305 與 MK5091等。 本系統(tǒng)選取的 MT8870 是 MITEL 公司生產(chǎn)的 DTMF 信號 接收器，是 COMS 大規(guī)模集成電路芯片， MT8870 的內(nèi)部集頻帶分離濾波器與數(shù)字解碼功能為一體，濾波部分用開關電容技術，分成高頻群及低頻群濾波器，解碼器使用數(shù)字計數(shù)器技術檢測把全部 16fLOW fHIGH KEY TOE Q4 Q3 Q2 Q1 697 1209 1 1 0 0 0 1 697 1336 2 1 0 0 1 0 697 1477 3 1 0 0 1 1 770 1209 4 1 0 1 0 0 770 1336 5 1 0 1 0 1 770 1477 6 1 0 1 1 0 852 1209 7 1 0 1 1 1 852 1336 8 1 1 0 0 0 852 1477 9 1 1 0 0 1 941 1209 0 1 1 0 1 0 941 1336 * 1 1 0 1 1 941 1477 1 1 1 0 0 697 1633 A 1 1 1 0 1 770 1633 B 1 1 1 1 0 852 1633 C 1 1 1 1 1 941 1633 D 1 0 0 0 0 ─ ─ ANY 0 Z Z Z Z 表 1 MT8870數(shù)字編碼表 邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 10 個 DTMF 音調(diào)解碼成四位二進制碼。其它內(nèi)部結構見附錄。 2）引腳功能如下： IN+：為運算放大器同相輸入端； IN：為運算放大器反 相輸入端； GS：為增益選擇，它為內(nèi)部運算放大器的 輸出端與前端連接反饋電阻提供通道； VREF：為基準電壓輸出端，標準值 VDD/2 用來給內(nèi)部運放輸入端加偏置； INH、 PWDN：為內(nèi)部連接端，大多接到 VSS。 VSS：為負電源輸入端，大多數(shù)情況該端接公共地。 Q1Q4：為三態(tài)數(shù)據(jù)輸出端，當 TOE 為使能時，提供與最接近接收到的 有效音調(diào)對相對應的四位二進制碼。 ESt：為早期導引輸出端，表示有效音調(diào)頻率的檢測。 St/GT：為導引輸入 /保護時間輸出。 GT 輸出的作用是重復外部導引時間常數(shù)。 MT8870 芯片與單片機的接口電路 1） MT8870 與 AT89C51 單片機的接口圖 2）中央處理器 AT89C51 簡介 AT89C51 是由美國 Atmel 公司生產(chǎn)的至今為止世界上最新型的高性能八位單片機。 AT89C51 與 MCS51 系列的單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容； 全靜態(tài)工作 ,工作范圍 :0Hz～ 24MHz； 128 8 位內(nèi)部 RAM； 兩個十六位定時器 /計數(shù)器 一個全雙工的異步串行口； ② AT89C51 的功能描述 AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的在線可重復編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。 AT89C51 可構成真正的單片機最小應用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本?？捎?5V電壓編程 ,而且擦寫時間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時間的百分之一 ,與 8751/87C51 的 12V 電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領域。 AT89C51 芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 圖 AT89C51芯片引腳分布 邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 12 ③ AT89C51 引腳功能 AT89C51 單片機 40 引腳分布如右圖 。它與MCA51 系列單片 機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代 替 MCS51 系列單片機，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒有的功能。 只要程序長度小于 4K，四個 I/O 口全部提供給用戶。工作電壓范圍寬（ ~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz～ 24MHz之間，比 8751/87C51 等 51 系列的 6MHz～ 12MHz更具有靈活性 ,系統(tǒng)能快能慢。 P0 口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀 /寫操作。 MT8870 電路的 基本特性是實現(xiàn) DTMF 信號分離濾波和譯碼功能，輸出相應的 16表 2 P3口的第二功能 邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 13 種 DTMF 頻率組合的 4 位并行二進制碼（如表 1 所示）。 TOE 為高電平時， Q1Q4 輸出與當前輸入的 DTMF 信號相對應的二進制碼；低電平時， Q1～ Q4 端呈高阻狀態(tài)。 4 端為 VREF為基準 電壓輸出端，取值 VDD/2=。 語音提示電路設計 基于 DTMF 遠程控制系統(tǒng)利用語音提示電路實現(xiàn)用戶和系統(tǒng)之間的交流。首先存儲若干段系統(tǒng)提示音，由單片機判斷用戶輸入的信息，在對語音提示電路進行尋址 ,播放相應的提示音，提示用戶進行下一步操作。 與 ISD 其它系列語音產(chǎn) 品不同的是， ISD4004 是一種微控制器“從”設備，而“主”控制器可以是內(nèi)置有 SPI 兼容接口圖 MT8870 與單片機的連接圖 V D DV S SGSI N HQ1Q2Q3Q4O S C 1O S C 2T O ES T DE S TS T / G TV R E FP W D NIN +IN P 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3A T 8 9 C 5 1R\ D \I\ N \ T \ 1\300K R 3 FC2100K R 5100K R4100K R2C1 FC3 FM T 8 8 7 0信號輸入3. 5795 V C CV C C100K R 1邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 14 的微控制器，也可以用 I/O 仿真 SPI 通信協(xié)議。 它采用了“多級存儲”等專利技術。它的片內(nèi)含大容量的 FLASH memory(2840K),一片電路就能實現(xiàn)最長達 16分鐘的錄放音。 表 3 ISD4004系列型號與性能對照表 ISD4004 系列工作電壓為 3V，單片錄放時間為 8～ 16 分鐘，音質(zhì)好，適用于移動電話及其它便攜式電子產(chǎn)品中。存儲語音信息能保留 100 年，可錄放語音 10 萬次。 由于聲音錄放采用了 ChipCorded 專利技術 ,即聲音無須 A/D 轉(zhuǎn)換和壓縮就可直接存儲 ,不存在 A/D 轉(zhuǎn)換誤差 ,在一個記錄位 (BIT)可存儲 多達 250 級聲音信號 ,相當于通常A/D技術記錄容量的 8倍。其內(nèi)部結構見附錄。模擬、數(shù)字信號電源正端。芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字 電路也使用不同的地線。單端輸入時 ,信號圖 ISD4004 引腳分布 邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 15 由耦合電容輸入 ,最大幅度為峰值 32mV,耦合電容和本端的 3KΩ電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。 ANAIN：錄音信號反相輸入端，信號通過耦合電容輸入 ,最大幅度為峰值 16mV。 MOSI：串行輸入端，主控制器應在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端 ,供 ISD 輸入。 SCLK：時鐘輸入端，由主控制器產(chǎn)生 ,用于同步 MOSI 和 MISO 的數(shù)據(jù)傳輸。 INT: 中斷輸出端，本端為漏極開路輸出。中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時清除。 OVF 標志 —— 指示 ISD 的錄、放操 作已到達存儲器的末尾。 RAC：行地址時鐘，漏極開路輸出。該信號 175ms 保持高電平 ,低電平為 25ms。該端可用于存儲管理技術。 AUTCAP：自動靜噪端，用于當沒有信號時自動減少噪音。 3） ISD4004 與 SPI 總線的接口技術 數(shù)據(jù)傳輸有串行和并行數(shù)據(jù)傳輸兩種方式。隨著集成電路制造工藝的發(fā)展，器件的速度大為提高，串行傳輸?shù)乃俣鹊南拗?，因此出現(xiàn)了大量帶串行外圍接口的集成電路。 由于 ISD4004 通過 SPI接口傳送數(shù)據(jù)， SPI 總線即（ Serial Peripheral Interface—串行外設接口）是 MOTOROLA 公司推出的一種串行擴展接口 ,是全雙工同步通信口。 如 外圍設置 FLASHRAM、網(wǎng)絡控制器、 LCD顯示驅(qū)動器、 A/D 轉(zhuǎn)換器和 MCU 等。由于 SPI 系統(tǒng)總線一共只需 3～ 4位數(shù)據(jù)線和控制即可實現(xiàn)與具有 SPI總線接口功能的各種 I/O器件進行接口，而擴展并行總線則需要 8根數(shù)據(jù)線、 8～ 16位地址線、 2～ 3 位控制線，因此，采用 SPI 總線接口可以簡化電路設計，節(jié)省很多常規(guī)電路中的接口器件和 I/O 口線，提高設計的可靠性。 圖 SPI組成的系統(tǒng) 利用 SPI總線可在軟件的控制下構成各種系統(tǒng)。在大多 數(shù)應用場合，可使用 1個 MCU作為控機來控制數(shù)據(jù)，并向 1 個或幾個從外圍器件傳送該數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)的傳輸格式是高位（ MSB）在前，低位（ LSB）在后。 當一個主控機通過 SPI 與幾種不同的串行 I/O 芯片相連時，必須使用每片的允許控制端，這可通過 MCU的 I/O 端口輸出線來實現(xiàn)。平時未選中芯片時，輸出端應處于高阻態(tài)。否則 MCU 的 MISO 端只能連接 1 個輸入芯片。因此只有在此芯片允許時， SCK 脈沖才把串行數(shù)據(jù)移入該芯片；在禁止時， SCK 對芯片無影響。 因此可以利用 片選線實現(xiàn)多機通信或擴展多片 SPI 芯片，在啟動一次傳送時由主機產(chǎn)生 8 個脈 主控器 SCLK MISO MOSI 器件 1 器件 2 CS1 CS2 圖 SPI 系統(tǒng)組成原理圖 邵陽學院畢業(yè)設計 (論文 ) 17 沖傳給從機作為同步時鐘，數(shù)據(jù)由串行數(shù)據(jù)輸出端移出，由串行數(shù)據(jù)輸入端移入，其典型的時序圖如下圖 所示。 為了能夠正確地交換數(shù)據(jù)， SPI 串行外設接口必須遵循一定的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 端在傳送工程中應一直保持低電平，在指令間為高電平； （ 2） 時鐘信號在上升沿時鎖存輸入數(shù)據(jù)，時鐘信號在下降沿時輸