实验 4 双音多频（DTMF）接收与检测实验一、实验目的1．观测机发送的 DTMF 信号波形；2．了解号码双音多频信号在程控交换系统中的接收和检测方法；3．熟悉该电路的组成结构及工作过程二、实验电路工作过程DTMF 接收器包括 DTMF 分组滤波器和 DTMF 译码器，其基本原理如图 4-1 所示DTMF 接收器先经高、低群带通滤器进行 fL / fH区分，然后过零检测、比较，得到相应于 DTMF 的两路 fL、f H信号输出该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于 16 种 DTMF 信号音对的 4 比特二进制码（D1～D4） 图 4-1 典型 DTMF 接收器原理框图图 4-2 MT8870 芯片管脚排列在本实验系统电路中，DTMF 接收器采用的是 MT8870 芯片图 4-2 为管脚排列图1．电路的基本特性（1）提供 DTMF 信号分离滤波和译码功能，输出相应 16 种 DTMF 频率组合的 4 位并行二进制码2）可外接 3.5795MHz 晶体，与内含振荡器产生基准频率信号3）具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力4）二进制码为三态输出18 VDD输入电路高频组带通滤波器过零检测器码变换锁存与缓冲过零检测器低频组带通滤波器信号输入D1D2D3D4（4）提供基准电压（VDD\2）输出。
5）电源 +5V（6）功耗 15mw（7）工艺 CMOS（8）封装 18 引线双列直插2．管脚简要说明IN+ ， IN- 运放同、反相输入端，模拟信号或 DTMF 信号从此端输入FB 运放输出端，外接反馈电阻可调节输入放大器的增益VREF 基准电压输出IC 内部连接端，应接地OSC1，OSC 0 振荡器输入、输出端，两端外接 3.5795MHz 晶体EN 数据输出允许端，若为高电平输入，即允许 D01～D04 输出，若为低电平输入，则禁止 D01 ～D04 输出D01～D04 数据输出，它是相应于 16 种 DTMF 信号（高，低单音组合）的 4 位二进制并行码，为三态缓冲输出CI\GT 控制输入，若此输入电压高于门限值 VTSt，则电路将接收 DTMF 单音对，并锁存相应码字于输出，若输入电压低于 VTSt，则电路不接收新的单音对EC0 初始控制输出，若电路检测出一可识别的单音对，则此端即变为高电平，若无输入信号或连续失真，则 EC0返回低电平CID 延迟控制输出，当一有效单音对被接收，CI 超过 VTSt，输出锁存器被更新，则 CID 为高电平，若 CI 低于 VTSt，则 CID 返至低电平。
VDD 接正电源，通常接+5VVSS 接负电源，通常接地3．电路的基本工作原理它完成典型 DTMF 接收器的主要功能：输入信号的高，低频组带通滤波、限幅、频率检测与确认、译码、锁存与缓冲输出及振荡，监测等，具体说来，就是 DTMF 信号从芯片的输入端输入，经过输入运放和拨号音抑制滤波器进行滤波后，分两路分别进入高、低频组滤波器以分离检测出高、低频组信号如果高、低频组信号同时被检测出来，便在 EC0 输出高电平作为有效检测 DTMF 信号的标志；如果 DTMF 信号消失，则 EC0 即返至低电平，与此同时，EC0 通过外接 R 向 C 充电，得到 CI、GT若经 tGTP 延时后,CI、GT 电压高于门限值 VTst 时，产生内部标志，这样，该电路在出现 EC0 标志时，将证实后的两单音送往译码器，变成 4 比特码字并送到输出锁存器，而CI 标志出现时，则该码字送到三态输出端 D01～D04，另外，CI 信号经形成和延时，从 CID端输出，提供一选通脉冲，表明该码字已被接收和输出已被更新，如若积分电压降到门限VTst 以下，使 CID 也回到低电平MT8870 的译码表见 3-1 所示，图 3-3 为双音多频实验系统的电原理框图。
其中，数据输出允许端 EN 测量点为 TP308、TP508（TP308 为 A、B 共用，TP508 为 C、D 共用）表 3-1MT8870 译码表fL（Hz）fH(Hz) NO. EN D04 D03 D02 D01697 1209 1 H L L L H697 1336 2 H L L H L697 1477 3 H L L H H770 1209 4 H L H L L770 1336 5 H L H L H770 1477 6 H L H H L852 1209 7 H L H H H852 1336 8 H H L L L852 1477 9 H H L L H941 1336 0 H H L H L941 1209 * H H L H H941 1477 # H H H L L697 1633 A H H H L H770 1633 B H H H H L852 1633 C H H H H H941 1633 D H L L L LL Z Z Z Z需要指出，本实验系统采用一片 MT8870 芯片对两路用户电路进行号码检测接入（资源共享方式） ，为了不影响电路的正常工作，则由模拟开关来接通或断开 DTMF 信号，模拟开关的第二个作用是它对非拨号状态下的话音信号进行隔离，阻止话音信号进入 MT8870 芯片，防止误动作的发生。
在实际应用中，一片 MT8870 可以最多接入检测 16 路用户电路的 DTMF信号，此时，采取排队等待方式进行工作当然，在具体设计这方面的电路时，可要全面考虑电路的设计，使之能正常工作而不出现漏检测现象图 3-3 双音多频实验系统的电原理框三、实验内容1．用示波器观察并测量发送 DTMF 信号的波形来自第一路的 DTMF 信号输入DTMF电路8870来自第二路的 DTMF 信号输入来自 CPU 控制输入来自 CPU 控制输入D01D02D03D04至记发器单元开关 1开关 22．用示波器观察 DTMF 接收器译码数据输出允许端 EN 的测量点，拨号时注意其相应允许端的电平变化四、实验步骤1．打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮，系统开始工作，无需选择工作方式；2． A、Ｂ分别接上单机；3．将示波器一通道放在 1VT 连接铆孔上，即测量发送的 DTMF 信号的波形；另一通道放在 TP308 上，即测量 DTMF 接收器译码数据输出允许端 EN 的信号波形（注意需选择 DC 直流档和 2V 档；只有正常摘机拨号时，MT8870 才工作） ；4．将 A 用户摘机，听到拨号音后开始拨打对方号码，即按 49 键，拨号时注意TP308 波形的电平变化（即通知系统中的记发器模块接收 DTMF 系统输出的译码数据） ；5． B 振铃响，摘下话机（此时因没有信息交换，只是信令的自动交换，所以间不能进行通话） ；6．拨 A 上的任意键，此时注意观察 1VT 连接铆孔的波形，即 A 发送的 DTMF信号的波形（此时 TP308 的波形应始终为低电平） ；7．长按 A 的“1”键不放，调整好示波器，观察 1VT 连接铆孔的波形，即两个不同频率的正弦波的叠加波形（具体参数可见 表 3-1 MT8870 译码表） ；8．长按 B 的某键（1、2、3……等）不放，调整好示波器，观察 2VT 连接铆孔的波形。
结合表 3-1，观测对比 1VT 和 2VT 波形，思考号码双音多频信号频率组成和其在程控交换系统中的工作原理五、实验报告要求1．分析并叙述号码双音多频信号频率组成和工作原理2．了解 DTMF 接收器的工作原理，画出其原理框图，简要叙述工作过程。