895191551DTMF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4×4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，4×4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 YN91011 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4×4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4×4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。4×4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 (0.7<K<0.9)。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：北京邮电大学出版社，2004.62陈永甫.实用无线电遥控电路.北京：北京邮电大学出版社，2007.73王俊峰，薛鸿德.现代遥控技术及应用.北京：北京邮电大学出版社，2005.94周小飞，张宏纲.认知无线电原理及应用.北京：北京邮电大学出版社，2008.15仓诗建，李方. 电子玩具设计与实例.北京：化学工业出版社，2007.16陈有卿.新颖电子模块应用手册北京：机械工业出版社，2004.2
