《单片机课程设计报告基于双音频编码信号的传输系统接收端设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计报告基于双音频编码信号的传输系统接收端设计（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专业课程设计报告 题 目： 基于双音频编码信号的传输系统接收端设计 姓 名：专 业：通信工程班级学号：同 组 人 ：指导教师： 南昌航空大学信息工程学院2011 年 07月 08 日 专业 课程设计任务书20 1020 11 学年 第 2 学期第 16 周 19 周 题目基于双音频编码信号的传输系统接收端设计内容及要求1、以单片机STC89C52为核心，运用MT8870芯片组成的双音频信号（DTMF）解码接受电路，实现信号的接收。2、利用双音频信号实现单片机之间的双向通信3、通信数据通过显示器显示。进度安排 16周：相关资料收集，方案比较与选择。 17-18周：电路设计与调试 19周：设计结果
2、验收，报告初稿的撰写。学生姓名： 指导时间指导地点：E楼任务下达2011 年 6 月13 日任务完成2011 年 7 月 8 日考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师系（部）主任注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。摘要本课题主要是运用MT8870芯片组成的双音多频信号（DTMF）解码接收电路，接收基于MT8880编码电路发送的DTMF信号并进行解码，MT8870能将DTMF信号译码成二进制信号然后通过Q0-Q1输出端口发给单片机，接收的通信数据通过AT89C52单片
3、机将该二进制数读入；此时单片机根据读入的二进制数，通过I/O口给数码管发数字显示信号，以此利用双音频信号实现单片机之间的双向通信。关键词: DTMF； 单片机； MT8870；前言DTMF(Dual Tone Multi Frequency)信号是音频电话的拨号信号。由美国AT&T贝尔实验室研制, 双音多频信号编码技术易于识别，抗干扰能力强，发号速度快，且比用modem进行远程传输的方法更为经济实用,因此这种拨号方法取代了传统的脉冲拨号。在电视监控系统中，解码器全天候工作，工作环境比较恶劣，存在着大量的干扰源。这些干扰源的存在有可能使解码器工作混乱，引起控制输出的误动作，直接影响到电视监控系统
4、工作的稳定性。为了增加解码器的抗干扰能力，提高解码器工作的稳定性，采取硬件和软件相结合的抗干扰措施。目前，大多数的DTMF信号的解码都是采用专用芯片MT8870，MT8880等，这种方法，信号解码抗干扰能力强、工作稳定性好，软件与硬件相结合使用可以使解码器长期、安全、可靠、稳定运行。使用单片机与双音多频解码芯片（MT8870）的结合，可以实现控制信息的处理和加工问题，而且控制信息可以非常精确。第一章 系统组成与工作原理双音频编码信号的传输系统接收端设计主要由解码电路构成主控部分，进行主要的信息处理，接收外部发送的DTMF信号并解码16种双音多频信号；接口电路提供单片机与解码电路的接口以及单片机
5、与显示电路的接口。双音频解码电路主要用于DTMF的解码，将两个叠加的正弦波模拟信号通过解码成二进制信号，而且解码电路还具有判断功能，判断DTMF信号是否发送，是否发完，并将解码的二进制信号通过输出口传达给单片机，单片机通过其IO口控制数码管的显示。 DTMF信号解码电路 AT89S52单片机驱动显示电路DTMF信号发送复位电路 图1系统原理框图第二章系统要求分析2.1 总体设计要求根据具体的设计要求1、以单片机STC89C52为核心，运用MT8870芯片组成的双音频信号（DTMF）解码接受电路，实现信号的接收。2、利用双音频信号实现单片机之间的双向通信3、通信数据通过显示器显示。2.2 系统单
6、元功能模块设计此系统必须具备一下单元功能模块：（1）DTMF信号信号发送（2）DTMF信号解码，并判断（3）将解码的二进制信号传递给单片机（4）单片机能够准确的将解码信号通过数码管显示出来从理论上看交换机发出的双音多频信号（DTMF）是标准的信号，可以通过软件的编程来识别，即通过单片机驱动数码管显示看显示的数字是否与发送的相一致即可，其中解码电路是用专门的硬件电路来实现的不需要单片机的控制，而解码后的二进制信号时通过单片机中断来读、存储的。显示电路是通过软件的编程来控制的，综上所述信号发送，解码电路，是由硬件电路实现，解码数据显示是由软件来实现的。第三章系统硬件电路的设计本系统的硬件电路设计主
7、要包括以下几个部分：1） 单片机最小系统电路2）DTMF信号解码3）显示电路以下将详细介绍各部分硬件电路的设计实施过程3.1 DTMF信号的介绍3.1.1 DTMF信号的特性DTMF是由低频组(fb)和高频组(fa)两组频率信号构成，每个数字信号由低频组和高频组的任意一个叠加而成。根据国际电报电话咨询委员会（CCITT）的建议，DTMF的编译码定义如表1所示，表1数字键盘高频组/Hz1209低频组/Hz697123A770456B852789C941*0#D可用下式表示f(t)Aasin(2*fa*t)+Absin(2*fb*t)式中两项分别表示低、高音群的值，Ab和Aa分别表示低音群和高音群
8、的样值量化基线，而且两者幅值比为K=Ab /Aa (0.7K0.9)。同时规定，对应于表1中的标称频率在发送时，DTMF信号的频率偏差不应当超过1.5，每位数字的信号极限时长应该大于40ms，而接收设备对2的偏差应能可靠地接收，对30ms40ms时长的信号可以正常地接收。与单音编码不同,DTMF 信号是采用8 中取2 的方式,从高低两个音组中各取一个音频复合而成来代表0 - 9 十个号码和其他功能码,再加上这8 个音频信号的各频率间不存在谐波关系,大大减少了虚假信号的干扰,因而DTMF 信号工作可靠性特别是抗干扰能力很强。主叫用户摘机按键拨号后，电话号码所对应的DTMF信号通过电话线传到程控交
9、换机中的DTMF接受电路，交换机中的微机识别被叫电话号码后，接通主被叫用户实现双方通话。DTMF信号还用于自动控制系统，如果把DTMF的发送电路用于主控系统，接受电路用于被控系统，就可以方便地组成有线或无线通信系统，如图2所示，其通道数视需要而定，16通道以内每通道只需编一位号码即可，若需要更多通道，则可象电话号码编号一样编为两位或两位以上的号码。3.2 双音多频解码电路3.2.1设计方案比较此电路的作用是完成DTMF信号的译码，电路通过芯片内部的结构将信号译成二进制。方案一：使用具有收发DTMF信号的MT8880芯片设计解码电路，电路如图2所示。该电路的特点是MT8880具有发送DTMF信号
10、和接收DTMF信号的功能图2 MT8880解码电路方案二：该方案是由MT8870以及电阻、电容组成的解码电路，如图3所示。该方案是在方案一的基础之上只取DTMF信号接收部分，其工作原理与上工作原理没有什么大的改变。图3 DTMF解码电路方案比较：方案一电路的原理与方案二的原理没有什么区别，但是方案一所用到的管脚较之方案二要多四个管脚，在实验调试的时候工作量相对比较大，很容易由于其它管脚的松动而影响实验结果，并且MT8880芯片具有收发DTMF信号，其所选的电容电阻值是为了满足两种情况下而设计的，故在解码信号时不确定因素相对比较多一点，很有可能有一些频率的DTMF信号不能解码因此，在解码DTMF
11、信号时选用MT8870相对好一点，抗干扰的能力也会大一点，故此选用方案二设计。 解码电路接收到一个完整的DTMF信号以后，MT8870内部将信号分成高频带和低频带，并将此信号送至数字译码器，然后将讯号送至数字译码器以解出按键值，接着将解出的按键值以二进制的方式以四条线(Q1、Q2、Q3、Q4)输出到外部共享Bus 上，值得一提的是，当MT8870 解出一个DTMF且输出到外部时，其STD 接脚会由低态升为高态，经一段时间后再降为低态，我们便可利用此特点侦测到此脚有讯号时便马上将Q1-Q4 接脚所产生的值读入CPU，然后解出电话的按键值。其中电路中的电阻，电容的值得确定：据所查的资料可确定R1=
12、R2=100K R3=300K 电容 C1,C2=100nF解码电路的振荡频率要求用3.57954MHz的晶振3.2.2 解码电路原理主要设计思想是远端用户发送的DTMF信号是从电话线上传送来的,它含有很大的直流成分，所以在进行解码之前必须去除这些直流成分，因此必须通过一个磁片电容进行隔直，然后再由MT8870的2、3脚接收来自电话机的双音多频脉冲信号。（注：其中GS(3)增益选择端，在该引脚与IN-引脚间接反馈电阻可调节运放增益，增益的大小就取决与R8和R12电阻的大小，因为电话信号进来的时候频率只有25HZ而在进行解码的时候能够识别的频率在700到2000HZ，所以放大倍数应该在100倍左
13、右，因此R8和R12电阻应该选为100欧姆和70欧姆）但此双音多频信号（DTMF）是由一组低音频信号和一组高音频信号以一定方式的组合构成，每组音频信号各有4个音频信号，而每种组合有一个高音频信号和一个低音频信号，共16种组合（注：DTMF信号的产生原理：双音频信号是2个正弦波信号的叠加，选定2个频率f1和f2后可得到这种信号的数学表达式，见下式 对照表1和表2可发现DTMF信号由2个不同的频率信号合成。分为高频组和低频组，包各含有4个频率，可以构成16种不同的信号，依次对应着16个不同的BCD码）具体数据见表3-8 ，因此信号进入MT8870之后第一步就是将这两个信号给分离出来 分离出来之后
14、，再经高、低群滤波器和幅度检测器送入输出译码电路，经过数字运算后，在其数据输出端（1114脚）输出相对应的8421码。MT8870的数据输出端Q4Q1直接与AT89C52单片机的P1.3P1.0连接,MT8870在DTMF信号码变换完成后,由STD端发送中断信号至INT1,通知AT89C52数据准备好。STD电平由低变高，再反相为低，AT89C52单片机检测后，指示P1口接收有效二进制代码。而无效的双音频信号（例如，信号忙音，电话线路杂音、人们的语音信号等）是不会引起MT8870的STD端变化的。表2 MT8870解码功能表Digit TOE INH ESt Q4 Q3 Q2 Q1 ANY L X H Z Z Z Z 1 H X H 0 0 0 1 2 H X H 0 0 1 0 3 H
