实验三双音多频接收发送实验.docx

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1、实验三双音多频接收发送实验一、实验目的1、了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法。2、熟悉该电路的组成及工作过程。二、预习要求认真预习有关双音多频等相关内容。三、实验仪器仪表1、程控交换系统实验箱一台2、电话单机一台4、20MHz示波器一台5、万用表一台四、实验电路工作过程在做双音多频接收实验之前，很有必要对双音多频的发送和脉冲拨号及其工 作过程作一简要介绍，并对脉冲拨号方式作一简要比较。（一）双音多频拨号和脉冲拨号简单介绍在电话单机中，有两种拨号方式，即脉冲拨号和双音多频拨号。双音多频，简写 DTMF （Dual Tone Multi_frequer）cy双音多频拨号方式中

2、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数字键09, 6个功能键*，礼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 的编码方法。根据 CCITT 的建议，国际上采用 697Hz、770Hz、852 Hz、941 Hz、1209 Hz、 1336 Hz、1477 Hz和1633 Hz，把这8种频率分成两上群，即高频群和低频群， 从高频群和低频群中任意各抽出一种频率进行组合

3、，共有16种不同组合，代表 16种不同数字或功能，见表3-1表3-1高频 数字 低频1209133614471633697123A770456B852789C941*0#D表中*、#键作特殊功能用（如闭音、重发）等，A、B、C、D留作它用，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。（二）DTMF发送原理及电路DTMF发送器的原理与构成如图3-1所示，它主要包括：（1）晶体振荡器一外接晶体（通常采用3.5795MHz）与片内电路构成 振荡器，经分频产生参考信号。（2）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

4、辑单元组成。（3）正弦波产生电路，一般由正弦波编码器与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于时钟的速率和按键的号 码。（4）混合电路，将键盘所对应产生的行、列正弦波信号（即低、高群 fL、fH）相加、混合成双音信号输出。（5）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。OSB i0SC2 OscillatorCircuit控制寄存器A控制寄存器E状态寄德图3-1双

5、音多频发送电路原理框图DTMF发送器按输入控制方式可分为键盘行列控制和BCD接口控制两种。 它们的控制部分真值表分别示于表3-2、表3-3。表3-2键盘控制接口功能真值表输入行列R1R2R3R4C1C2C3C4发送频率fT (Hz)697770852941fH (Hz)1209133614771633脉冲拨号方式是按一定的断续比和速率来断、续电话线的环路而发出脉冲 的。目前，脉冲拨号与双音多频拨号相比，它有如下缺点：（1）拨号速度慢例如：拨打电话号码590850，它所用的时间为：（5+9+10+8+5+10）X 100+800 X5=8700ms=8.7s如果电话号码越长，所用的时间越长，占用

6、交换机的时间也长，这就使程控交换机接续速度快的优点得不到发挥，从而影响了交换机的接通率。（2）脉冲信号在线路传输中容易产生波形畸变，可能产生错号。（3）脉冲信号的幅度较容易产生线间干扰。表3-3 BCD码控制接口功能真值表FlowfhighDIGIT%D2Dia697120910001697133620010697147730011770120940100770133650101770147760110852120910111852133681000852147791001941133601010941120910119411477#11006971633A11017701633B111085

7、21633C11119411633D00000= LOGIC LOW, 1 = LOGIC HIGH签于上述原因，在本实验系统中就不安排脉冲拨号实验了，而双多音频电话 机是用两个单音频来代表一个数字，因此，采用音频信号传送的速度快，它发送 的每位号码所用的时间都是相同的，它的发号速度主要取决于打电话者的拨号速 度。现在还以拨打电话号码5908500为例，在双音多频方式下，看需要多少时间， 注意单频持续时间为120ms，位间隔为108ms，贝U 120X6+108X5=1260ms=1.26s一 .、一、 . 87s八可见，脉冲拨号所用的时间是双音多频拨号的 冷 6.4倍1.26s此外，采用双音

8、多频信号，可以提高电路的抗干扰能力，减少交换机的连续 差错，从而提高交换机的接通率。在实验系统中，发送芯片采用的是Mitel公司的MT8888CE，该芯片的内部 结构如图3-3所示，管脚分配图如图3-4所示，电路原理图如图3-8所示。鉴于 多方面的原因，在双音多频发送电路输入控制上，采用的是BCD接口控制方式。（三）双音多频接收电路DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图3-2 所示。图3-2典型DTMF接收器原理框图DTMF接收器先经高、低群带通滤波器进行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

9、冲，恢复成对应于16种DTMF信号音对的4比特二进制码（D1D4）。 在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8888CE芯片。图3-3是该芯片的逻辑功能框图，图3-4是该芯片的管脚排列图。1、该电路的基本特性（1）提供DTMF信号分离滤波和译码功能，输出相应16种DTMF频 组合的4位并行二进制码。（2）可外接3.5795MHZ晶体，与内含振荡器产生基准频率信号。（3）具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力。（4）二进制码为三态输出。（5）提供基准电压（Vdd2）输出。（6）电源+5V（7）功耗15mW（8）工艺CMOS（9）封装20引线双列直插图3-3 MT8888CE内部功能方

10、框图IIIN+120IN-219GS18VRet17vss16OSC1615OSC2714TONE813WR912OS101120 PIN PLASTIC DIPLOICVDDSt/GTESID3D2D1DOIRQ/CPPDRSO图3-4 MT8888CE管脚排列2、管脚简要说明引出端符号说明管脚功能IN+，IN-运放同、反相输入端，模拟信号或DTMF信号从此端输入。GS运放输出端，外接反馈电阻呆调节输入放大器的增益。VREF基准电压输出。VSS接地。OSC1，OSC2振荡器输入、输出端，两端外接3.5795MHz晶体。TONE内部DTMF发送器输出/WR微处理器写信号输入，TTL电平/CS片

11、选信号输入，低电平有效RS0内部寄存器选择输入/RD微处理器读信号输入，TTL电平/IRQ/CP中断请求/呼叫进行。在中断模式，有中断时输出低电平D0D3微处理器数据总线（双向），TTL电平ESt先期检测输出，检测到有效的音频信号时输出高电平St/Gt双向I/O 口VDD电源输入，+5V3、电路的基本工作原理它完成典型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 说来，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 频组合信号。如果高、低

12、频组信号同时被检测出来，便在ESt输出高电平作为有效检 测DTMF信号的标志；如果DTMF信号消失，则ESt即返至低电平，与此 同时ESt通过外接R向C充电，得到St，Gt。（通常此两端相短接）积分波 形，如图3-4示，若经tGTp延时后，St，Gt电压高于门了限值VTt时，产生 内部标志，这样，该电路在出现ESt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St标志出现时，则该码字送到三态 输出端D0D3。另外，St信号经形成和延时，从/IRQ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 vTt以下，使/IRQ也回到低电平。图3-

13、5是它的工作时序波形图，图3-6是 MT8888CE分离带通滤波器特性频谱图。图3-5 MT8888CE接收时序图图3-6频谱图图3-7是DTMF电路原理图，本实验系统中的MT8888CE的DTMF信号输 入脚通过一个电阻电容后与空份模块中的MT8816脚相连，用户1、2、3、4拨 号后信号通过AX1、AX2、AX3、AX4到达MT8816，通过控制系统编程使一路 用户的拨号信号到达MT8888CE o MT8888CE 的TONE 输出脚也与MT8816 一 个脚相连，可以通过CPU向MT8888CE的地址中写数字并通过MT8816使产生 的DTME音频信号到达个用户模块。MT8888CE的

14、译码表见表3-4所示表3-4： MT8888CE译码表图3-7 DTMF电路原理图五、实验内容1、用示波器观察并测量发送DTMF信号的波形，在用户线接口电路的输出端进 行测量，即在测量点AX1、AX2、AX3、AX4进行测量，在这些测量点所测 量的信号为电话机所发送的DTMF波形；2、用示波器观察并测量DTMF信号发送的波形，即在MT8888CE的TONE引 脚上测量，听电话的声音，此时是通过CPU向MT8888CE中写数来产生 DTMF音频信号。六、实验步骤1、接好实验系统电源，并在用户接口模块一接上电话单机。2、信号测量：a）接收实验部分：按实验箱键盘上的“3”，一位同学将用户接口模块一的用户摘机，拨打 电话号码，即按电话单机上的任意键，其中另一位同学对电路的测量点 AX1进行观察并记录波形。（此时提机后不送拨号音）b）发送实验部分再次按键盘上的“3”系统会每隔0.1秒发送话机上的从1开始的12个 键，用示波器观测TONE（MT8888CE第8脚）的输出；3、再次按“3”，进入接收部分，按“F”结束实验返回主菜单。七、实验报告要求1、画出DTMF接收电路的电原理图，并能简要分析工作过程。2、画出在接收DTMF过程中各有关测量点在有、无信号状态时的波形，并能作 简要的分析与说明。