电子实训报告--朱伟光

1、南京晓庄学院NanJing XiaoZhuang University电子实训报告课程名称： 电子实训 设计课目： DTMF课题设计 所在院系： 电子工程学院 指导老师： 张秀贤 班级： 13电信1 姓名： 伟光 学号： 1309842 电子工程学院2016-09-14目录目录1摘要1理论分析：3硬件及软件设计：4调试结果：6结论和心得：7程序：8摘要TLS-3HF 现代通信网络工程综合设备，是一种面向电子信息、通信工程、计算机网络等专业的大型实验实训平台。 鉴于系统设计的复杂性和应用的综合性， 为了使用户更好地理解系统设计思想，明确应用目的，充分发挥实验实训效益，我公司编写了系列实训教程，供

2、各院校根据自身教学特点合理应用。综合设备系统充分采用了开放性的设计思想， 对于学生提高数字通信系统的系统级认识能力、提高复杂电路的读图与分析能力，提高各种接口与电路的应用能力、提高针对某一设计的动手能力，都是非常有帮助的。设计系统方案：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 09，6 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

3、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。根据 CCITT 的建议，国际上采用 697 Hz、770 Hz、852 Hz、941 Hz、1209 Hz、1336 Hz、1477 Hz 和 1633 Hz，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。例如拨数字号码“8” ，则发双音多频信号频率为 fH = 1336 Hz、fL = 852 Hz。双音多频，简写 DTMF（DTMF = Dual Tone Multifrequency）。DTMF 发送

4、器的原理与构成如图 1 所示，它主要包括：晶体振荡器：外接晶体（通常采用 3.579545 MHz）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

5、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。DTMF 接收器包括 DTMF 分组滤波器和 DTMF 译码器，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 fL、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（D1D4）。在本系统电路中， DTMF 接收器采用 MT8870 芯片。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

6、码；外接 3.579545 MHz 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（VDD2）输出；电源：+5 V；功耗：15 mw；工艺：MOS；封装：引线双列直插。理论分析：（一）模拟信号数字化信号可分为模拟信号和数字信号两类：模拟信号是指在时间和幅度数值上连续变化的信号。人通常与模拟信号打交道，如语音信号、图像信号等。数字信号是指在时间和幅度取值上离散的编码信号， 由于数字信号在处理和传输中具有很多优点，因此，在目前的通信系统和计算机系统中，都采用数字信号。如何从模拟信号变成数字信号，这就是模拟信号数字化的过程。数字信号的

7、调制方法有多种，出现最早且在国际上应用最广的是脉冲编码调制（PCM）。脉冲编码调制主要有三个步骤：采样、量化和编码。采样采样的目的是将模拟信号在时间上进行离散化， 以相等的时间间隔抽取信号的瞬时值。人的语音频率主要集中在 3003400Hz 的频带内，根据奈奎斯特（Nyquist）定理，采样频率为 8kHz，就能保证信号不失真。经过采样后得到的信号称为 PAM 信号，其特征是时间离散、幅度值的数量无限。量化量化是对采样后的信号进行分级取整，目的是为了减少后续编码的位数。其基本方法是，将幅度值分成固定的等级数，然后对采样后的信号在等级内进行类似四舍五入的变换，从而使信号幅度变成离散化的有限个数值

8、。但是量化后会带来固有的量化误差。 假如将 05V 的信号均匀分成 6 个等级 （0、1、2、3、4、5） ，原来幅度为 4.267V 的一个采样点，量化后变为 4V，产生了 0。267V的误差，从而带来信号失真，其相对误差即失真率为 0.2674.267=0.06；原来幅度是1.267V 的信号，量化后变为 1V，也产生了 0.267V 的误差，其相对误差即失真率为0.2671.267=0.21。可见，虽然两者的绝对误差是一样的，但后者的相对比率比前者大， 即造成的失真影响比前者大。 这种量化方法称为均匀量化， 可见均匀量化方式下，大、小信号的绝对误差一样，但相对误差不一样，造成的失真影响不

9、一样，对大信号失真影响小，但对小信号失真影响大。为了克服这种对小信号失真影响偏大的问题，需采用非均匀量化的方式，其基本想就是使信号误差的相对值一致，而不是保持绝对值一致，这样就可以使大小信号的信噪比都保持在规定的范围之内， 即小信号采用小间隔， 大信号采用大间隔的方式。在实际操作中，采用称为压扩法的方式，即先将大信号缩小(压)、小信号放大(扩)然后再按照均匀量化的方式进行量化。具体量化又分为两种制式：一种称为 A 律(13 折线)，在欧洲和中国使用；另一种称为律(15 折线)，在北美和日本使用。编码编码是对量化后的信号值编成二进制码，即将每次采样量化后的值，变成一个位的二进制码。（二）时分多路

10、复用在数字化的基础之上，可以进行数字时分多路复用。在数字化的过程中，将信号在时间上进行了离散，如前所述，对语音信号采用 8000Hz 进行采样，那么在每两次采样之间的空闲时间， 就可以用来传输其他话路的信号， 这就是时分复用的基本思想。具体地说，就是把时间分成均匀的时间间隔，将每一路信号的传输时间分配在不同的时间间隔内，以达到互相分开的目的。这里每一路信号所占用的时间间隔称为“路时隙” ，简称“时隙” 。如果复用路数为 n，设第 1 路语音信号的一个采样值经量化编码后的 8 位码占用第 1 时隙，同样第 2 话路的 8 位码占用第 2 时隙依此类推，直到把第 n 路传输完毕后，再进行第二轮传送

11、，每一轮称为 1 帧。对语音信号而言，采样频率为 8 000Hz，则采样周期为 ls/8 000=125s，这就是1 帧的时间长度。对 32 路的 PCM 系统(称为 E1 系统)而言，再将 125s 的时间分成32 个时隙。因此在 32 路 PCM 系统中，一个时隙所占用的时间为 125s/32=3.9s。即 1 帧长度为 125s，有 32 个时隙，每个时隙占 3.9s，传输 8 位数据，整个 PCM链路的数据速率为 32X8b/125s=2.048Mb/s。当 PCM 用在中继传输时，在 32 个时隙中，TS0 用来传输帧同步码和帧对告码，TSl6 用来传输各话路的标志信号，每帧的一个

12、TSl6 只能传两个话路的标志信号。在一帧中，除了 TS0 和 TSl6 外，还有 30 个话路，因此需要 15 帧才能传完所有话路的标志信号，再加上传输复帧定位和复帧对告码，共 16 帧为一个单位，这称为复帧。硬件及软件设计：电路的工作过程它完成典型 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

13、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，一片 MT8870 芯片可以

14、对两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 MT8870 芯片，防止误动作的发生， 在实际应用中， 一片 MT8870 可以至多接入检测 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。其中，双音多频信号测试点为 SP01，数据输出允许端 EN 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 D3D0 显示出来，它代表的数是 8421 码。电路板

15、接口说明MT8870 主要输入、输出和控制引脚说明SP01 模拟信号或 DTMF 信号从此端输入TOE：MT8870 数据输出允许端，若为高电平输入，即允许 D01D04 输出，若为低电平输入，则禁止 D01D04 输出。D01D04：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。STD：延迟控制输出，当一有效单音对被接收，ST 超过 VTSt，输出锁存器被更新，则 STD 为高电平，若 ST 低于 VTSt，则 CID 返至低电平。K01K05 功能说明K01 是切换状态指示， L01 灯亮表示 U03 工作， L02 灯亮表示 U04

16、 工作； K02K05表示切换 U03 和 U04 的输入输出信号切换。特别注意的是 5 个按键的操作应一致，要么统一按下，要么统一弹起。J03J05 切换说明三个双排针的功能分别为切换 Vi_VX、Vi_DTMFSTD 和 Vi_DTMFTOE 信号线用。值得说明的是三个双排针选择时一定要统一方向，比如同时选择第一路等。单片机开发接口说明我们选用的单片机型号为 STC PLCC 封装系列。信号输入采集。P1.0P1.3 分别对应 Q1Q4 输出接口。 单片机可以根据此四位接口进行二次开发编程。蜂鸣器接口。P4.2 接口可以根据号码等编写不同的声音。LED 灯指示电路。 共有 16 个 LED

17、 接口， 分别表示号码的 BCD 码和号码显示，在 PCB 上有相应说明。基本外围电路接口。晶振电路、复位电路和串口接口等。电路板指示 LED 灯说明L01：系统运行区信号指示，由 K01 控制L02：二次开发编程区信号指示，由 K01 控制L03：按键延时信号显示L04：MT8870 数据输出允许状态显示L05：二次开发编程区 BCD 码（8421 码）Q4 信号显示L06：二次开发编程区 BCD 码（8421 码）Q3 信号显示L07：二次开发编程区 BCD 码（8421 码）Q2 信号显示L08：二次开发编程区 BCD 码（8421 码）Q1 信号显示L09：二次开发编程区电话号码 1

18、显示L10：二次开发编程区电话号码 2 显示L11：二次开发编程区电话号码 3 显示L12：二次开发编程区电话号码 4 显示L13：二次开发编程区电话号码 5 显示L14：二次开发编程区电话号码 6 显示L15：二次开发编程区电话号码 7 显示L16：二次开发编程区电话号码 8 显示L17：二次开发编程区电话号码 9 显示L18：二次开发编程区电话号码显示L19：二次开发编程区电话号码 0 显示L20：二次开发编程区电话号码显示LPWR：电路单板电源供电指示调试结果：用户 1 摘机，开始拨打号码，即按电话机上的任意键，用示波器的直流档对以下测量点进行观察并记录波形SP09：当有键按下时有双音多

19、频信号，无键按下时无信号；按不同的键时，其双音多频信号的波形不一样，要仔细观察；在按键过程中测试 DTMFD03 与所按键值的关系。 D3D0 对应的是 8421 码，如按下的键值为 5 时，对应的码字为 0101。经过调试，设备正常工作。实验结果图：结论和心得：实训，就是把我们在学校所学的理论知识，运用到客观实际中去，是自己所学到的理论知识有用武之地，只学不实践，那么所学的就等于零。理论应该与时间相结合。另一方面，实践卡可以为以后找工作打基础。通过这段时间的实习，学到一些在学校里学不到的东西。因为环境不同，接触的人与事不同，从中学到的东西自然就不一样。要学会从实践中学习，从学习中时间。而且中

20、国的紧急飞速发展，在拥有越来越多的机会的同是，也有了更多的挑战。对于人才的要求就会越来越高，我们不只要学号学校所学到的知识，好药不断充生活中，实践中学其他知识，不断从各方面武装自己，才能在竞争中突出自己，表现自己。短短一个星期的工作过程是我受益很大。通过这次的实训使我们学到了很多，同时也让我们意识到我们要学的更多。从程序的设计到编写、画图、调试、修改、完善、到最后的实训报告，每个人都付出了时间和精力去做好自己的任务帮助队友，所以团队的合作和队友之间的相互协助非常重要。通过实训让我们更深一步的对自己的专业，对自己的能力，对自己所学的有正确的认识，并且能在以后的学习工作中不断提高和完善自己。实训台

21、上的接线我们比较乱，这也是我们接线检查困难的主要原因，才导致出现了一些接线问题。总的来说，这次实训还是比较成功的，无论是个人动手能力还是团队协作能力都得到了很好的锻炼。在实训过程中老师也交给我们很多简单实用的技巧。我们也学到了，做好做对一个项目固然重要，同时美观程度也是必不可少的，无论是从参观者的角度还是自己看的角度都很重要。程序：#include "STC89C51RC_RD_PLUS.H"unsigned char num,STD; /无符号8位整型变量num和STD分别记录MT8870输出的BCD码，STD信号unsigned int Th,Tl; /无符号16位整型

22、变量Th,Tl分别赋值给中断定时器0 TH0和TL0unsigned char n,led,i; /n为中断定时器1延迟变量， led为跑马灯位数， i为跑马灯循环次数bit Flag; /开机跑马灯标志位/*P1.4、P1.5、P1.6、P1.7位定义为Led0、Led1、Led2、Led3Led0-3为BCD显示LED*/sbit Led0=P17;sbit Led1=P15;sbit Led2=P16;sbit Led3=P14;/*P4.2位定义为蜂鸣器Beep*/sbit Beep=P42;/* 函数名称：中断定时器0、1 初始化函数功能：对TH0、TL0 、TH1、TL1赋初值 采

23、用16位为计数入口参数： 出口参数： 备 注： */ void init_interrupt(void) TH0=Th; TL0=Tl; TH1=(65536-5000)/256; TL1=(65536-5000)%256; TMOD=0x11; TR0=1; TR1=1; ET0=0; ET1=1; EA=1;/* 函数名称：总初始化函数功能：定义变量初始化 中断初始化 入口参数： 出口参数： 备 注：调用函数 init_interrupt(); */ void init(void) Th=0x00; Tl=0x00; Beep=0; Flag=1; init_interrupt();/*延

24、时Nms ms24MHz主时钟，设nop耗时0.1us需测试、修改*/void delay(unsigned char Nms) unsigned char i,j,k; for(k=Nms; k>0; k-) for(j=100; j>0; j-) for(i=100; i>0; i-);/* 函数名称：BCD值检测函数功能：检测P1口的低四位赋值给KeyNum，P3.0赋值给STD 入口参数： 出口参数：KeyNum； 备 注：*/ unsigned char DetectKey(void) unsigned char KeyNum; KeyNum=P1&0x0F

25、; STD=P3&0x01; if(KeyNum && STD) /判断KeyNum和STD是否同时为真。若真则返回KeyNum，否则放回0x00 return KeyNum; else return 0x00;void SetBeep(unsigned char n) switch(n) case 0x01: Th=0xFB; Tl=0xE9; break; case 0x02: Th=0xFC; Tl=0x5C; break; case 0x03: Th=0xFC; Tl=0xC1; break; case 0x04: Th=0xFC; Tl=0xEF; break

26、; case 0x05: Th=0xFD; Tl=0x45; break; case 0x06: Th=0xFD; Tl=0x92; break; case 0x07: Th=0xFD; Tl=0xD6; break; case 0x08: Th=0xFD; Tl=0xFB; break; case 0x09: Th=0xFC; Tl=0x45; break; case 0x0A: Th=0xFB; Tl=0xC1; break; case 0x0B: Th=0xFB; Tl=0x59; break; case 0x0C: Th=0xFB; Tl=0xEF; break; default: T

27、h=0x00; Tl=0x00; break; /* 函数名称：Led显示函数功能：判断BCD值显示对应的BCD码和键值入口参数：n出口参数： 备 注：*/ void Display(unsigned char n) switch(n) case 0x01: P0=0xEF;P2=0xFF; Led0=1;Led1=1;Led2=1;Led3=0; break; case 0x02: P0=0xDF;P2=0xFF; Led0=1;Led1=1;Led2=0;Led3=1; break; case 0x03: P0=0xBF;P2=0xFF; Led0=1;Led1=1;Led2=0;Led3

28、=0; break; case 0x04: P0=0x7F;P2=0xFF; Led0=1;Led1=0;Led2=1;Led3=1; break; case 0x05: P0=0xFF;P2=0x7F; Led0=1;Led1=0;Led2=1;Led3=0; break; case 0x06: P0=0xFF;P2=0xBF; Led0=1;Led1=0;Led2=0;Led3=1; break; case 0x07: P0=0xFF;P2=0xDF; Led0=1;Led1=0;Led2=0;Led3=0; break; case 0x08: P0=0xFF;P2=0xF7; Led0=0;Led1=1;Led2=1;Led3=1; break; case 0x09: P0=0xFF;P2=0xEF; Led0=0;Led1=1;Led2=1;Led3=0; break; case 0x0A: P0=0xFF;P2=0xFD; Led0=0;Led1=1;Led2=0;Led3=1; break; case 0x0B: P0=0xFF;P2=0xFB; Led0=0;Led1=1;Led2=0;Le