DTMF芯片HT9170在數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用

摘要：雙音多頻（DTMF）技術(shù)是在電話機(jī)中實(shí)現(xiàn)電話號(hào)碼快速傳輸?shù)囊环N可靠技術(shù),它以其很強(qiáng)的抗干擾能力和較高的傳輸速度廣泛用于電話通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。文中介紹了DTMF的技術(shù)原理和HOLTEK公司生產(chǎn)的DTMF芯片HT9170的結(jié)構(gòu)功能,給出了它們?cè)跀?shù)字通信中的應(yīng)用電路和具體的系統(tǒng)框圖。

    關(guān)鍵詞：雙音多頻 數(shù)據(jù)通信 解碼 HT9170

1 DTMF的原理

DTMF（Double Tone MulitiFrequency,雙音多頻）作為實(shí)現(xiàn)電話號(hào)碼快速可靠傳輸?shù)囊环N技術(shù),它具有很強(qiáng)的抗干擾能力和較高的傳輸速度,因此,可廣泛用于電話通信系統(tǒng)中。但絕大部分是用作電話的音頻撥號(hào)。另外,它也可以在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛地用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)流和語(yǔ)音等信息的遠(yuǎn)程傳輸。

DTMF是用兩個(gè)特定的單音頻組合信號(hào)來(lái)代表數(shù)字信號(hào)以實(shí)現(xiàn)其功能的一種編碼技術(shù)。兩個(gè)單音頻的頻率不同,代表的數(shù)字或?qū)崿F(xiàn)的功能也不同。這種電話機(jī)中通常有16個(gè)按鍵,其中有10個(gè)數(shù)字鍵0～9和6個(gè)功能鍵*、#、A、B、C、D。由于按照組合原理,一般應(yīng)有8種不同的單音頻信號(hào)。因此可采用的頻率也有8種,故稱之為多頻,又因它采用從8種頻率中任意抽出2種進(jìn)行組合來(lái)進(jìn)行編碼,所以又稱之為“8中取2”的編碼技術(shù)。

根據(jù)CCITT的建議,國(guó)際上采用的多種頻率為687Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz等8種。用這8種頻率可形成16種不同的組合,從而代表16種不同的數(shù)字或功能鍵,具體組合見表1。

表1 雙音多頻的組合功能

2 HT9170的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能

HT9170是HOLTEK公司生產(chǎn)的18腳DIPSOP封裝的DTMF信號(hào)接收解碼芯片,它具有工作電壓低,靜態(tài)工作電流小,外圍電路簡(jiǎn)單,使用元件少且無(wú)需外部濾波等優(yōu)點(diǎn)。它可對(duì)接收到的16種DTMF信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和解碼,從而形成代表不同數(shù)字的4位BCD碼輸出。DT9170的引腳排列如圖1所示。圖2所示是其內(nèi)部功能組成框圖。各管腳的功能說(shuō)明如表2所列。

表2 HT9170管腳功能說(shuō)明

表3 DTMF信號(hào)輸出真值表

3 HT9170的工作原理

工作時(shí),HT9170將接收到的DTMF信號(hào)先經(jīng)輸入運(yùn)算放大器放大送到前置濾波器（實(shí)際上是一個(gè)帶阻濾波器）,以濾除DTMF信號(hào)中350～400Hz的低頻干擾和噪聲,從而使輸出信號(hào)基本上只包含高低兩個(gè)頻率。該輸出信號(hào)在分別經(jīng)過(guò)低頻群濾波器和高頻群濾波器兩個(gè)帶通濾波器濾波后輸出高低頻兩路正弦波信號(hào),并經(jīng)施密特電路整形后變?yōu)橥l率的矩形脈沖。而后,兩路脈沖分別送入DTMF數(shù)字頻率檢測(cè)電路,再經(jīng)編碼檢測(cè)電路及輸出鎖存器和緩沖器進(jìn)行處理,從而將不同的DTMF輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的4位BCD碼數(shù)字信號(hào)輸出。輸出BCD碼數(shù)字信號(hào)與輸入DTMF信號(hào)的關(guān)系如表3所列。

    HT9170中的操作控制電路用來(lái)測(cè)量有效信號(hào)的持續(xù)時(shí)間,以確保有效信號(hào)。EST端通常為低電平。它通過(guò)外部RC電路的放電使能端RT/GT保持在低電平。當(dāng)檢測(cè)到有效音頻信號(hào)輸入時(shí),EST變成高電平,從而使RT/GT端通過(guò)RC電路對(duì)其充電。當(dāng)RT/GT端的電壓從0上升到VTRT（電源為5V時(shí),該電壓為2.35V）時(shí),輸入信號(hào)有效,然后經(jīng)編碼檢測(cè)器產(chǎn)生正確的編碼信號(hào)輸出。當(dāng)D0～D3輸出信號(hào)被完全鎖存時(shí),DV端變成高電平。當(dāng)RT/GT端電壓從VDD下降到VTRT時(shí)（即輸入端沒(méi)有輸入信號(hào)）,DV端變成低電平,此時(shí)D0～D3的數(shù)據(jù)將一直被保持,直到接收到下一個(gè)有效信號(hào)為止。HT9170的工作時(shí)序如圖3所示。

4 HT9170典型應(yīng)用電路

HT9170的外圍電路非常簡(jiǎn)單,它所需元件很少,也不需要外部濾波器,其典型電路如圖4所示。其中元件XTAL是頻率為3.58MHz的晶體振蕩器,C1、C2均為20pF的電容。

5 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成

每套數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)均由電臺(tái)、CPU/MPU、DTMF信號(hào)產(chǎn)品電路、HT9170解碼電路和LCD顯示器等組成。按照通信協(xié)定的要求,一般通過(guò)CPU/MPU來(lái)控制系統(tǒng)的工作模式,以精確控制DTMF信號(hào)的發(fā)送和接收。因?yàn)檫@樣既能實(shí)現(xiàn)原電臺(tái)的語(yǔ)音通信功能,又能完成各電臺(tái)之間數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和顯示、圖5所示是該數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)組成框圖。