DTMF遥控器设计论文.doc

目录目录1摘要iabstractii1 dtmf简介11.1 dtmf定义11.2 dtmf编解码器12 dtmf遥控器原理与电路结构22.1 发射器原理22.2 接收器原理43 整体电路图74 元器件清单85 总结9参考文献10摘要dtmf（dual tone multi-frequency）即双音多频，最先应用于拨号系统。双音多频的拨号键盘是44的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频。每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合。本次课程设计是基于专用编码芯片s2559 和专用解码芯片yn9101的dtmf遥控器的设计和制作。关键词：dtmf，44键盘，编码芯片s2559，解码芯片yn9101abstractdtmf (dual tone multi-frequency) first was applied to dial-up system. dual tone multi-frequency dial-up keyboard is 4 4 matrix. each row represents a low-frequency, while each column represents a high frequency.when any button is pressed,it sends a signal constitute of a high-frequency signal and low frequency signal. this article is based on the specific encoding chips s2559 and decoder chip yn9101 to design and produce a dedicated dtmf remote control system.keywords: dtmf, 4 4 keyboard, encoding chips s2559, decoder chip yn9101ii1 dtmf简介1.1 dtmf定义dtmf（dual tone multi-frequency）即双音多频，最先应用于拨号系统。由高频群和低频群组成，高低频群各包含4个频率。一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字【1】。dtmf信令有16个编码。双音多频信号（dtmf），电话系统中电话机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫号码。双音多频的拨号键盘是44的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频。每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合，比如1相当于697和1209赫兹(hz)。交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键。1.2 dtmf编解码器dtmf编解码器在编码时将击键或数字信息转换成双音信号并发送，解码时在收到的dtmf信号中检测击键或数字信息的存在性。一个dtmf信号由两个频率的音频信号叠加构成。这两个音频信号的频率来自两组预分配的频率组：行频组或列频组。每一对这样的音频信号唯一表示一个数字或符号。由于按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号。因此可采用的频率也有8种，故称之为多频，又因它采用分别从高低频中任意抽出1种进行组合来进行编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。根据ccitt的建议，国际上采用的多种频率为697hz、770hz、852hz、941hz、1209hz、1336hz、1477hz和1633hz等8种。用这8种频率可形成16种不同的组合，从而代表16种不同的数字或功能键【2】。现在已经有了各种专用的dtmf发生与解调电路，功能上略有不同但原理上基本一致。dtmf作为一种频分制电路用在遥控电路中具有电路简单、应用方便、性能可靠等优点。2 dtmf遥控器原理与电路结构2.1 发射器原理dtmf遥控器一般由发射器和接收器两部分组成，发射器可采用s2559芯片构成的电路。它主要由时钟电路、键盘输入逻辑控制电路、可编程分频器、d/a转换电路等几部分构成，将输入端选用44导电橡胶键盘，输出端的dtmfout信号通过红外发射器件发射即构成了发射器【3】。红外发射驱动调制指令信号产生指令键（a）发射器框图（b）发射器基本构成图1 发射器框图及基本构成一个dtmf信号由两个频率的音频信号叠加构成。这两个音频信号的频率来自两组预分配的频率组：行频组或列频组。每一对这样的音频信号唯一表示一个数字或符号。44键盘按键与高低频的组合频率如表1所示，例如#就是低频组的941hz和高频组的1477hz组合表示的。可用下式表示【4】，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【5】。表1 频率组合关系图flfh1209133614771633679123a770456b852789c941*0#ds2559的管脚分布如图2。图2 s2559管脚排列发送器整体电路如图3，s2559的c1 c4为四个fh信号，r1 r4为四个fl 信号接入s2559的键盘输入控制逻辑电路，osc0 、osc1外接石英晶体振荡器并连接到s2559内部的时钟电路上，s2559的10脚（mute）和2脚（xmit）为静音输出，当任一键输入时mute将变为高电平（无输入时为低电平），而xmit和mute输出相反，因此可以利用2脚为驱动三极管vt提供偏置，并接入隔直电容c1防止对输出dtmf信号的影响，15脚（mdsl/cd）接地，提高发射dtmf信号的可靠性。图3 发射器整体电路图2.2 接收器原理dtmf信号接收器又称为dtmf解码器，它的功能是把dtmf信号变换为二进制数字信号，利用这些数字信号借助逻辑电路进行控制。dtmf接收电路在接收到dtmf信号后进行双音频选频，再进行指令解调。解调后将输出09以及#、*和a、b、c、d十六个状态的四位二进制数据。yn9101是dtmf专用解码芯片，具有外围支持元件少、功耗低、工作可靠等优点【6】。前置放大解调指令检出记忆与驱动执行红外接收（a）接收器框图（b）接收器基本构成图4 接收器框图及基本构成yn9101的管脚分布如图5。图5 yn9101管脚排列接收器整体电路如图6，9脚（xout）和10脚（xin）外接的晶振与发射电路的晶振频率是一致的，在晶振上还要并联一个阻值较大的电阻，和内部的反馈电路形成振荡。dtmf信号经7脚（ain）输入，首先经拨号音滤波器滤掉杂质波，大大提高了抗干扰能力。滤波后的信号经过内置放大电路放大，再进行高低信号频率的分离，分离出的两组信号经过“零交叉”检测器检测，然后经过一组带通滤波器滤出有用的信号。此时逻辑定时器可以确定输入的信号为有效的dtmf信号。而且当信号持续40ms以上时，yn9101的12脚（dv）端输出高电平。同时1脚（d2）、2脚（d1）、13脚（d3）、14脚（d4）输出一组四位二进制数据。图6接收器整体电路图图中t为红外线接收头，应该注意的是红外线接收头有大小两种。其工作电压都是5v，但是管脚功能有区别，大的三个管脚1、2、3分别为gnd、+5v、out，小的三个管脚1、2、3分别为out 、gnd、+5v。3 整体电路图图7 整体电路图4 元器件清单序号名称型号数量1芯片yn91011s25591cd451412电阻23电容114发光二极管165石英晶振26usb接口5v17红外发光二极管se30328红外接收二极管net11419按键开关165 总结通过这次课程设计，我对高频电路的实际应用有了一次切身体会。学会用高频相关课程的专业知识来分析和解决问题。在这次课程设计中中，我掌握了dtmf多音双频开关的原理，并能利用专用芯片设计出合理的实用电路系统。然而高频知识的应用十分广泛是，我目前掌握的还只是非常小的一部分，要想对它们有更加深入的了解和掌握，以后我还需要不断学习，争取提高理论联系实际的能力，学会利用高频相关知识设计简单的电子系统，为以后的学习和工作打下基础。总之，这次课程设计中我还是学到了很多东西。也许只有通过调战自己，督促自己学习与专业有关的课外知识，我的能力才会进一步提高，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。参考文献1肖景和，赵健.无线电遥控组件与其应用电路.北京：北京邮电