MAXQ3120混合信号微控制器的应用案例

图3. 双音多频(DTMF)拨号方案为键盘上的每个键安排了一个行音和一个列音。注意，最右边一列(A、B、C和D键)仅用在局端设备上，客户端没有。

Goertzel算法是一种适合于CPU实现的高效音频信号检测方法。它是一个双极点滤波器，可以在噪声信道中清晰地检测出音频信号。在MAXQ微控制器上实现该算法的程序已经通过了测试。

利用主叫ID服务确定主叫者的电话号码很容易。这项服务的订户可在第1和第2声振铃之间收到一个1200bps的信号，其中包含主叫号码、主叫者的名称以及时间和日期等。

在美国，电话局采用Bell 202调制解调器标准传送主叫ID。欧洲所采用的标准是ITU V.32模式2 (1300Hz传号和2100Hz空号)。两种标准的数据传送速率都为1200bps。很容易在一个应用中同时支持这两种标准，但这里仅讨论美国使用的标准。在该标准中，"0"位用2200Hz音频表示，"1"位用1200Hz音频表示。MAXQ3120可容易地检测到过零点，并由此确定输入信号频率和它所代表的数据位。数据格式很简单，为串行异步N81格式(无奇偶校验位，8位数据，1位停止位)。

检测到位值后还要解析消息的格式。有两种主叫ID格式。第一种仅包含主叫号码和日期及时间。如下所示：

如果用户只订了"仅号码"主叫ID业务，就用这种格式为他们传送主叫ID。注意，除了类型、长度和校验和外，其他字符以ASCII码传送。如果没有主叫号码，就用字母"O"代之。如果主叫号码应呼叫者的要求禁止传送，则用字母"P"代替电话号码。校验和为此信息中前面诸字节以256为模的和，为2的补码格式。

如果用户订购了"姓名和号码"主叫ID服务，就会收到如下所示的信息：

其中，TYPE总为0x80，LENGTH为所有数据块的长度。数据块的格式为：

其中，BLOCK TYPE表示传送数据的类型，其值根据下表选择：

一旦有关某次通话的数据搜集齐后便可存储在I2C* EEPROM中。这类器件廉价、可靠，并且可以提供多种存储容量。一个16kb的EEPROM能够存储100条姓名-号码格式的主叫ID记录。在MAXQ系列处理器上用软件实现I2C通信的代码也有提供。

还需要做什么？ 还可以考虑对该系统的功能进行一些强化。尽管上面所讨论的方案可以监视所有在线的电话，但它还是无法告诉你是哪部电话发出或应答呼叫。为了做到这一点，每部电话机上需要安装一个无需任何用户界面的监视装置。MAXQ3120可以通过电流传感器确定电话机何时被摘机，并通知位于中央的电话管理器。为完成这种通信任务，话机中的微控制器可以发送DTMF数字信号，用来识别呼出或应答话机。在挂机状态，电话公司对这些信号"视而不见"，因此，户内电话线就为这些数字信号提供了理想的信道。

另一方面的强化是自动登录到一台计算机。MAXQ3120微控制器具有UART通道，可以和PC的串口连接，这样就可将电话管理器彻底转变为一个小巧的电话计费系统。如果再把这种计费系统和前面介绍的语音记录系统结合起来，你就拥有了一个非常完善的应答机或电话记录器。

电力监视装置

概念: 电费为什么这么高？这是电力公司经常听到的抱怨。其中，与燃料价格无关的部分原因是越来越多的电器始终处于耗电状态。
不要抱怨电冰箱，因为它的电源是间歇开关的，只有当电冰箱的内部温度高于限定值时电源才被接通。实际上，耗电的设备到处都是。想一想多媒体设备中发出亮光的指示灯，告诉你它已被关闭，等待你的遥控命令来打开它。过去，"关掉"开关就意味着该设备不再有任何形式的工作。但在今天，关掉电视机只是使其处于等待模式，许多电路仍在耗电。事实上，现在已经很难找到真正切断电源的电器。

微机也是隐蔽耗电的设备。在当今的网上时代，人们离开时还让微机下载文件、收取邮件等等。它要花多少电费？

在此最后一部分，MAXQ3120回归其本源，但角色转变为用电者，而不再是供电者。图4示出了本应用的框图。

图4. 用电监视装置能够确定某电器何时用了多少电。它还可以报告会损坏敏感设备的电压浪涌和掉电故障。

细节：MAXQ3120专为支持电表应用而设计。它的两个ADC分别设计用于监视电压通道和电流通道。在本项目中，MAXQ3120连续监视进入某设备的电压和电流。然后，它可以报告该设备的平均功率，用电高峰出现的次数和幅度，以及，如果需要的话还可提供该设备的功率因数。

如何报告呢？最简单、直接的方法是在监视装置上采用一个小巧的LCD。可以使用一个或多个按钮控制MAXQ3120在多种显示模式间切换(电压均方根、电流均方根、功率、度数等等)。LCD价格极其低廉，用来监视单个设备时，可做的非常紧凑、易用。

如果要监视多个设备，可以建一个中心站来记录来自各从站的数据。该项目的难点在于通常的供电电路用于数据传送介质时质量太差。用廉价的模块无法实现理想的数据传输速率。

但是，可以用廉价的模块实现不太理想的数据传输速率。MAXQ3120的ADC仅有20,000次/秒的采样速率，这种速率无法解调100kHz范围内的载波(这个频段被普遍用于电力线控制系统)，但是它们可以解调音频范围的载波。如果数据传送速率足够慢，比如约10bps，可以实现非常可靠的通信。

这样除了监视电力外，MAXQ3120的DSP功能还要完成另外两项工作：监视来自两个窄带的信号功率，并尝试从中检测出低速频移键控(FSK)信号；如果接到请求，还要为主站发送3kHz至7kHz的FSK信号。

主站可以是单独的装置，也可以通过微机的串口与其连接。后一种方案更具有吸引力，因为微机的存储量足够大，且能够完成比微控制器更复杂的任务。

还需要做什么？ 还需要做什么？不多。可申请完整的电表参考设计(ZIP, 76KB)，经过简单修改后可用于此项目。关于电力线通信，用于信号产生和带通滤波的MAXQ3120代码也可找到。因此，只需将这些部件整合在一起便可轻松构建一个低数据速率FSK调制解调器。简言之，通过简单地整合现有的硬件和软件元素，就可组成一个可工作的产品。