MAXQ3120 混合信号微控制器的应用案例

多普勒雷达
概念: 很多年以前执法部门就在使用多普勒测速雷达。如果这种雷达系统的造价能够大大降低，那它的用途就不仅仅限于对付那些道路上的超速者。比如，它可在前方车辆停车时提醒驾驶员。MAXQ3120 能在多普勒雷达系统中发挥哪些作用呢？

细节: 多普勒雷达的工作原理比较简单。雷达装置发射一个连续的、已知频率的微波束(在美国微波频率已上升到Ku 波段，约24.150GHz)，微波束遇到移动目标后被反射回来。由于反射波的频率稍微高于或低于发射波的频率，所以把反射波和发射波混频后可以得到频率由下式确定的"拍音"：
f = [v * (f0 / c)] * cos
其中，ν 是待测目标的速度，f0 是额定发射频率， 是目标运动方向与雷达系统之间的夹角(如图1A 所示)，c 是光速。注意，如果目标直接对着雷达系统而来，则 = 0，cos = 1，目标的运动速度变为：
v = [f / (f0 / c)]
例如，如果Ku 波段多普勒雷达产生1kHz 的"拍音"，则测量的目标直面而来(或而退)的速度为12.4m/s (即每小时28 英里或45 公里)。可用MAXQ3120 处理这种音频信号，框图如图1B 所示。
图1A. 接收信号的多普勒频移取决于目标的运动速度和目标运动方向与雷达系统之间的夹角。
图1B. 在多普勒雷达系统中，MAXQ3120 控制雷达头，并从雷达模块输出的中频(IF)信号中提取"拍音"信号。

利用两个ADC 通道中的一个，MAXQ3120 能够采样雷达模块输出的差分信号，提取出其中的最强频率分量，并把它换算成每小时公里或英里数。此外，利用MAXQ3120 的乘-加单元还可进行一些复杂的滤波运算，从复杂的信号中提取出最强的频率分量，并且可能从微弱信号中提取出有用信息(比如，多普勒雷达系统运载车辆本身的运动速度)。

很多情况下，用户接口的设计非常琐碎--常常是一些逻辑处理或者通过开关触发音频告警。有些应用中，微控制器还要周期性地记录速度、以及进行速度测量的时间和日期等。

还需要做什么？ 多数厂家生产的多普勒雷达模块输出音频IF。对简单的测速雷达系统，剩下的工作非常简单。对于更复杂一些的测量分析系统，还需要开发一些有关信号处理的算法。幸运的是，有许多可用于辅助开发滤波算法和识别算法的优秀工具。

有些雷达系统需要指示目标的运动方向，即目标是远离还是靠近雷达？传统的多普勒雷达不能完成这项工作；它们对速度一样而方向相反的运动产生相同的频移量。现在，有些厂家生产的雷达模块包含两路正交输出，解调这两路输出，根据它们的相位差雷达系统便可以确定目标的运动方向。MAXQ3120 微控制器有两个ADC，用它可以很容易地实现这种功能。

电话管理器
概念: 有时人们希望追踪电话的使用情况(谁与谁通了话，什么时候通的话，通话时间是多少)，但又不愿购买昂贵、复杂的通话计费系统。这种情况的例子很多。比如，父母想追踪孩子的电话使用情况。职业人员想要一个自动记录他们何时给谁打了电话，以及谁何时给他们打了电话的日志工具。当各个房间的电话公用一条电话线时，那些以住宿加(次日)早餐方式出租房间的房东，就希望有可以追踪电话使用情况的系统。这种系统可以使他们比较容易地向客人收取电话费。 可以利用MAXQ3120 微控制器组成监视电话线上所有通话的装置(见图2)。

图2. 电话管理器监视呼出号码、来电振铃、主叫ID 以及摘机事件，确定呼出号码、主叫号码以及通话时间。

细节: 电话管理器必须监视四种情况：电话线的挂机/摘机状态、来电振铃、呼叫号码和主叫ID 信息。其中最简单的是摘机信号的监视，因为摘机时，线电压从48V (挂机状态)变为12V 以下(摘机状态)，电压检测器很容易检测这种变化并通知MAXQ3120 微控制器。

来电振铃由电话公司在电话线上加载的高压交流信号产生。该信号经过电容耦合和光电隔离器后向处理器发出告警，同时保持与电话线的隔离。通常，与0.47μF 电容和4.7k 电阻串联的双向光耦合器能够可靠地检测到该信号。为避免误动作，可采用一对背靠背的齐纳二极管，只有当电压超过击穿电压时才允许电流流入光隔离器。

呼叫号码的接收稍复杂一些，因为有两种向电话公司发送号码的方法：脉冲拨号和音频拨号。脉冲拨号方法根据拨打的数字在每秒钟内产生10 个电流脉冲。为了检测脉冲拨号，只需检测电话线上由低到高的电压跳变的时间，如果以每秒10 次的速率出现一串跳变，无疑这就是脉冲式拨号。

但是，脉冲拨号电话机越来越少，目前流行的是双音多频(DTMF)拨号方法。在该方法中，电话上的数字键被排成三列四行，见图3。按下一个数字键，会产生一个与行对应的音和一个与列对应的音。通过检测并解译音调的组合情况，MAXQ3120 就可确定拨出的号码。