基于DTMF技术与射频技术的远程控制的实现

摘 要：介绍了以AT89S52单片机为控制核心，利用DTMF发送／接收一体芯片MT8880和公共电话网以及全球移动通信网（GSM），并加上ASk方式的无线射频收发技术实现远程控制。

公共电话网和全球移动通信网（GSM）的语音和数据量的传输主要通过DTMF技术实现。本文介绍了一种基于DTMF收发技术和无线射频技术相结合实现远程控制的方法。例如在办公室打电话回家远程查询、开启或关闭家里的各种电器设各，使生活变得更加舒适安全便捷；也可以应用于对人有毒害的工作场合，工人可以通过远程操作相关的设各完成特定的工作内容。

1、 DTM F技术及其硬件电路设计

1.1 DTMF电话原理介绍

双音多频DTMF（Double Tone MultiFrequency）作为实现电话号码快速可靠传输的一种技术，具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，可用作电话的音频拨号，也可以在数据通信系统中用来实现各种数据流和语音等信息的远程传输。

DTMF是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信号以实现其功能的一种编码技术。国际上采用的频率有：697 Hz、770 Hz、852 Hz、941 Hz、1 209 Hz、1 336 Hz、1477 Hz和1633 Hz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，具体组合如表1所示。

表18种音频的16种组合表

DTMF信号的产生原理：双音频信号是两个正弦波信号的叠加，选定两个频率f1和f2后很容易地得到这种信号的数学表达式：

1.2电话通信的实现

1.2.1振铃青的检测

当用户被呼叫时，电话交换机发来铃流信号，振铃为（25±3）Hz的正弦波，谐铃失真不大于10％，电压有效值为（90±15）Ⅴ。振铃以5 s为周期，即1 s送、4 s断。根据振铃信号电压比较高的特点，可以先使用高压稳压二极管进行降压，然后输人至光电耦合器。经过光耦的隔离转换，从光电耦合器输出的波形是时通时断的正弦波，经过RC回路进行滤波输出标准的方波。方波信号就可以直接输出至单片机的中断计数器输人口，完成整个振铃音检测和计数的过程，如图1所示。

1.2.2 自动摘挂机

程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大至约30 mA，即当程控交换机检测到电话线回路中的电流变大时，则认为电话机已经摘机。

自动摘挂机电路可以通过单片机控制一个继电器的开关，继电器的控制端将一个约300Ω的电阻接人电话线两端，从而完成模拟摘挂机，如图1所示。

图1 MT8880与单片机接口电路

1.2.3双音频解码

本文使用电话专用的双音频编解码芯片MT8880进行输人双音频信号的解码。经过专用集成电路的解码，信号转换成为不同的码制信号，可以直接被单片机读取。

1．3 DTMF信号收、发芯片MT8880简介

MT8880是加拿大MITEL公司生产的DTMF收发一体的集成电路，该芯片集成度高，内部含有一个带增益可调放大器的DTMF接收器和一个DTMF发送器。接收器采用集频带分离滤波器和数字解码为一体的结构形式。其中滤波电路采取高频群和低频群两个六阶开关电容滤波器，解码采用数字计数器技术来确定输人DTMF信号的频率，并译成4位二进制码。发送器采用开关电容D／A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号。接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。

1．4 MT8880与单片机控制接口

MT8880使用标准的单片机控制接口，单片机可以精确地完成接收和发送功能，允许单片机访问其内部一个状态寄存器、2个控制寄存器和2个数据寄存器。

MT8880内部有2个数据寄存器，一个是只执行读操作的接收数据寄存器RDR；另一个是只执行写操作的发送数据寄存器TDR。另外，MT8880中还有2个4位的收、发控制寄存器ORA和CRB（这2个寄存器位于同一地址空间）。对CRB的操作通过CRA中的一个特定位b3来实现，在写CRA后，接着对同样地址进行特定操作以把数据写人CRB，再次写时又指向CRA。在上电时，内部设置电路先要清除控制寄存器，因此作为防范措施，软件应设置清除寄存器的初始化程序；而MT8880中的4位状态寄存器SR则用来反映收、发信号的工作状态。寄存器的选择与操作由RS0和R／W口线来控制，当需要接收DTMF信号时，首先往控制寄存器CRA和CRB写人相应的控制字，把MT8880芯片设置为DTMF模式，通过读取状态寄存器中的D2位，可以判断是否收到一个有效的DTMF信号并已译码。若已收到则读取内部“接收数据寄存器”的内容（从IV［T8880芯片的DO～D3脚读出）。当需要发送DTMF信号时，同样应先往控制寄存器CRA和CRB写人相应的控制字，把MT8880芯片设置为DTMF模式，通过读取状态寄存器中的Dl位，可以判断是否发送完一个DTMF信号。若已发送完，则把下一个