程控课程设计

计算机与信息工程学院程控交换课程设计题目：DTMF板二次开发专业班级：指导老师：谢铁强姓名：同组成员：1.硬件电路设计、制作及工艺（20分）2.程序编写、烧录及运行状况（20分）3.自检运行状态（20分）4.系统调试、运行及波形测试（20分）5.设计报告（20分）6.总分：DTMF板二次开发一、课程设计目的1.了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法。2.熟悉该电路的组成及工作过程。3.通过进行DTMF二次开发，熟悉MT8870的工作方式以及在编译码中的作用。4.通过编写单片机程序，进一步提高自己的编程水平。5.通过焊接电路板，进一步提高自己的焊接水平以及动手能力。6.对程控交换系统有进一步的认识。二、课程设计原理1.双音多频DTMF的产生与接收在电话机中，有两种拨号方式，即脉冲拨号和双音多频拨号。双音多频，简写DTMF（DualToneMultifrequency）。双音多频拨号方式中的双音多频是指用两个特定的单音频信号的组合来代表数字或功能，两个单音频的频率不同，所代表的数字和功能也不同，在双音多频电话机中有16个按键，其中有10个数字键0~9，6个功能键*、#、A、B、C、D，按照组合的原理，它必须有8种不同的单音频信号，由于采用的频率有8种，故又称之为多频，又因以8种频率中任意抽出2种进行组合，又称其为8中取2的编码方式。随着通讯事业的发展，数字传输的逐渐普及，DTMF信号已经不仅仅局限于终端信令的传输，同时也广泛应用于IP网关、远程控制、局端信令传输，成为传统业务和现代科技应用系统的桥梁。根据CCITT的建议,国际上采用697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz，把这8种频率分成两个群，即高频群和低频群，从高频群和低频群中任意各抽出一种频率进行组合，共有16种不同组合，代表16种不同数字或功能。见下图。图1.双音多频（DTMF）信号频率表例如拨数字号码“6”，则发双音多频信号频率为fH=1477Hz、fL=770Hz。（1）双音多频DTMF信号的产生DTMF发送器的原理与构成如图所示，它主要包括：●晶体振荡器：外接晶体（通常采用3.579545MHz）与片内电路构成振荡器，经分频产生参考信号。●键控可变时钟产生电路：它是一种可控分频比的分频器，通常由n级移位寄存器与键控反馈逻辑单元组成。●正弦波产生电路：它由正弦波编码器与D/A变换器构成，通常，可变速时钟信号先经5位移位寄存器，产生一组5位移位代码，再由可编程逻辑阵列（PLA）将其转换成二进制代码，加到D/A变换器形成台阶型正弦波。显然台阶的宽度等于时钟频率的倒数，这样形成的正弦波信号频率必然对应时钟的速率和按键的号码。●混合电路：将键盘所对应产生的行、列正弦波信号（即低、高群fL、fH）相加、混合成双音信号输出。●附加功能单元：如有时含有单音抑制，输出控制（禁止）、双键同按无输出等控制电路。图2.DTMF信号产生原理DTMF发送器按输入控制方式可分为键盘行列控制和BCD接口控制两种。它们的控制部分真值表分别示于图3、图4。图3.键盘行列控制图4.BCD接口控制（2）双音多频DTMF信号的接收图5.DTMF信号接收原理DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图4-2所示。DTMF接收器先经高、低频组带通滤波器进行fL/fH区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路fH、fH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信号音的4比特二进制码（D1~D4）。在本系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。（3）MT8870芯片简介MT8870音调译码器（ToneDecoder）是MITEL公司所开发生产为一颗常用复频译码IC，引脚图如图6所示，这个电路可以接收DTMF信号，是一个完整的DTMF接收器。它接收了DTMF信号后，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)输出到外部共享总线上，MT887引脚说明如图7及内部结构如图8所示。值得一提的是，当MT8870解出一个按键值且输出到外部时，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，即可解出电话按键值。MT8870应用电路图如图9所示。图6.MT8870引脚图该芯片的基本特性●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；●可外接3.579545MHz晶体，与内含振荡器产生基准频率信号；●具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力；●二进制码为三态输出；●提供基准电压（VDD／2）输出；●电源：+5V；●功耗：15mw；●工艺：MOS；●封装：引线双列直插。图7.MT8870引脚说明图8.MT8870内部结构图9.MT8870应用电路MT8870解码功能如下图所示图10.MT8870解码功能图1、该电路的基本特性●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；●可外接3.579545MHz晶体，与内含振荡器产生基准频率信号；●具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力；●二进制码为三态输出；●提供基准电压（VDD／2）输出；●电源：+5V；●功耗：15mw；●工艺：MOS；●封装：引线双列直插。2、引脚简要说明表4-54.3.4电路的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。（通常此两端相短接）积分波形，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。需要指出，在本系统中，8870芯片主要对四路用户电路进行号码检测接入，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话音信号进行隔离，阻止话音信号进入8870芯片，防止误动作的发生，在实际应用中，采取排队等待方式工作的情况下，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4-7是双音多频检测模块电原理图。图4-7是双音多频检测模块电原理图其中，双音多频信号测试点为SP01，数据输出允许端EN的测量点为SP07，它经反相器反向后得到。数据输出则可以通过发光二极管D3~D0显示出来，它代表的数是8421码。图4-8是它的工作时序波形图。4.4用户测量点说明（1）M202电源测试点1、地：SP18、SP19、SP20、SP21、SP242、+12V：SP22（总线提供）3、+5V：SP17（2）M202信号及状态测试点1.用户语音发Vi_VX：系统模式为SP01，二次开发为SP092、按键状态检测Vi_DTMFSTD：系统模式为SP02，二次开发为SP103、按键的BCD码键值:①DTMFD3（对应芯片Q4）：系统模式为SP03，二次开发为SP11②DTMFD2（对应芯片Q3）：系统模式为SP04，二次开发为SP12③DTMFD1（对应芯片Q2）：系统模式为SP05，二次开发为SP13④DTMFD0（对应芯片Q1）：系统模式为SP06，二次开发为SP144、输出使能Vi_DTMFTOE：系统模式为SP07，二次开发为SP155、晶振XTAL：系统模式为SP08，二次开发为SP164.5实验内容1、通过试验、测试、调试等了解DTMF工作原理与应用；2、学习使用M202DTMF检测模块进行系统二次开发；①DTMF检测的系统流程图如图4-9所示开始TMOD初始化STD的值进行显示LED等待开定时器中断响铃STD的值关中断三、程序#includeSTC89C51.HsbitLED1=P0^4;//程序初始化，定义引脚与端口sbitLED2=P0^5;//定义电话键盘的12个指示灯口，和MT8870能端sbitLED3=P0^6;//的端口定义，BCD码的指示灯端口定义。sbitLED4=P0^7;sbitLED5=P2^7;sbitLED6=P2^6;sbitLED7=P2^5;sbitLED8=P2^3;sbitLED9=P2^4;sbitLED10=P2^1;sbitLED11=P2^2;sbitLED12=P2^0;sbitEOC=P3^0;sbitSTD=P3^1;sbitlaba=P4^2;sbitLED13=P1^7;sbitLED14=P1^5;sbitLED15=P1^6;sbitLED16=P1^4;sbitQ4=P1^3;sbitQ3=P1^2;sbitQ2=P1^1;sbitQ1=P1^0;unsignedintSTH0,STL0;//设置整形变量voiddelay()//延时子程序{unsignedinti,j,k,m;//设置整形变量for(m=10;m0;m--)for(i=100;i0;i--)for(j=100;j0;j--)for(k=10;k0;k--);}voidlsd()//跑马灯、BCD显示{LED1=0;//低电平点亮1指示灯，对应BCD码灯亮,1LED13=1;LED14=1;LED15=1;LED16=0;delay();//调用延时程序LED1=1;//高电平灭，下一个灯亮以下循环,2LED2=0;//P1=0XB0;//电平点亮2指示灯，对应BCD码灯亮LED13=1;LED14=1;LED15=0;LED16=1;delay();LED2=1;LED3=0;//3//P1=0XA0;LED13=1;LED14=1;LED15=0;LED16=0;delay();LED3=1;//4LED4=0;//P1=0XD0;LED13=1;LED14=0;LED15=1;LED16=1;delay();LED4=1;//5LED5=0;//P1=0XC0;LED13=1;LED14=0;LED15=1;LED16=0;delay();LED5=1;LED6=0;//6//P1=0X90;LED13=1;LED14=0;LED15=0;LED16=1;delay();LED6=1;LED7=0;//7//P1=0X80;LED13=1;LED14=0;LED15=0;LED16=0;delay();LED7=1;LED8=0;//8//P1=0X70;LED13=0;LED14=1;LED15=1;LED16=1;delay();LED8=1;LED9=0;//9//P1=0X60;LED13=0;LED14=1;LED15=1;LED16=0;delay();LED9=1;LED11=0;//*//P1=0X20;LED13=0;LED14=1;LED15=0;LED16=1;delay();LED11=1;LED10=0;//0//P1=0XF0;LED13=0;LED14=1;LED15=0;LED16=0;delay();LED10=1;LED12=0;//#//P1=0X50;LED13=0;LED14=0;LED15=1;LED16=1;delay();//12个指示灯及对应的BCD等循