摘 要: 探討了FSK來電顯示技術及DTMF編解碼" title="編解碼">編解碼技術，給出了具有來電顯示和DTMF信號收發功能的智能控制模塊" title="控制模塊">控制模塊的硬件結構和軟件流程。采用AT89C52單片機控制HT9032C、MT8880等芯片，設計實現了基于電話網的DTMF信號的收發以及來電信息的采集智能控制模塊，并通過RS232接口與上位機" title="上位機">上位機通信，提出了軟硬件抗干擾的具體措施。
關鍵詞： 來電顯示； 頻移鍵控； HT9032C； MT8880
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隨著電信事業的迅速發展以用電話的普及程度的提高，電話的用途不只局限于人與人之間的語音通信上，許多借助于電話和計算機網絡所進行的功能擴展已對社會生活產生越來越重要的影響。
來電顯示業務，其專業名稱為主叫識別信息傳送及顯示業務，簡稱CID(Calling Identity Delivery)。其原理是交換機在給用戶提供正常電話業務的同時，按照一定的時序向用戶終端提供主叫號碼、日期、時間等信息，在用戶終端接收并顯示。在監控領域，可以利用電話網的現有通信資源組建基于電話網絡智能控制系統，利用DTMF信號傳輸控制數據,遠程控制監控對象，實現應用于電話網絡的、基于來電顯示技術的智能控制。
1 主要技術簡介
1．1 來電顯示技術
來電顯示數據傳送有兩種制式：頻移鍵控(FSK)和雙音多頻(DTMF)。由于DTMF制式自身存在的缺點，它將逐步被FSK制式所取代。
在FSK制式中，來電信號的發送時序是在第一次振鈴與第二次振鈴之間，根據信號格式的不同數據消息格式可以分為：單數據消息格式(Single Date Message Format)和復合數據消息格式(Multiple Date Message Format)。前者的結構簡單，但可容納的信息內容較少；后者的結構比較復雜，可容納的信息內容較多。
各地數據消息格式可能不一樣。經實測，筆者所在地使用復合數據消息格式，因此本模塊使用復合數據消息格式。
復合數據消息格式如圖1所示，它由同步信號" title="同步信號">同步信號、標志信號、消息類型（80H）、消息長度、若干參數消息（由參數類型、參數長度、參數字構成）及校驗字等組成。其中，參數類型有五種：01H、02H、04H、07H、08H。0lH表示來電日期和時間，02H表示主叫電話號碼，04H表示主叫者的電話號碼或姓名（來自長途線路），07H表示主叫姓名，08H表示話碼被有意隱藏而不能顯示。
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數據包格式舉例：
55H，55H，55H……??????? ；150對0、1相間的同步信號
80H，17H，01H，08H，30H，36H，30H，32H，31H，32H，32H，
35H，02H，0BH，31H，33H，39H，35H，32H，33H，34H，36H，37H，
31H，39H ????；復合數據消息格式
BCC校驗字??????????????? ；復合數據消息的所有字符按
??? 256的模求和取補
上例消息格式中：80H表示復合數據消息格式；17H表示數據長度（從其后到校驗字之前）為23字節，這個值是可變的，它隨著各地的電話號碼長度的不同而變化；01H表示第一消息類型，即時間類型；08H表示第一消息類型數據長度，月、日、時、分共8字節，且長度固定（本例為06月02日12時25分），采用ASCII碼表示；02H表示第二消息類型，即電話消息類型；0BH表示電話號碼長度，為11位，由于各地區的電話號碼長度不一致，其長度是可變的（本例為13952346719）。
1．2 DTMF技術
DTMF是用兩個特定的單音頻組合信號來代表數字信號以實現其功能的一種編碼技術，它具有很強的抗干擾能力和較高的傳輸速度，可廣泛用于電話通信系統中。雙音頻解碼電路是系統中的核心部分，它的工作狀況直接決定了系統的可靠性。本設計中使用雙音頻解碼集成芯片MT8880來完成DTMF信號的收發。
MT8880是MITEL公司生產的DTMF信號發送/接收芯片，該芯片功耗低、集成度高、可進行編程控制、可與多種單片機接口完成DTMF信號發送、接收、檢測等功能。
2?硬件電路設計
本智能控制模塊由MCU AT89C52、FSK解碼芯片HT9032C、DTMF編解碼芯片MT8880、RS232電平轉換芯片MAX232、串行EEPROM芯片AT24C02、看門狗芯片IMP813、模擬摘機電路、電源電路等組成。系統原理框圖如圖2所示。
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系統工作原理：在沒有振鈴的情況下，HT9032C的RDET端輸出高電平，當有振鈴時，RDET輸出低電平直到振鈴結束，RDET信號與單片機的P1.2相連。當有振鈴信號時，單片機在第一次振鈴結束后，設置HT9032C的PDWN信號端為低電平，使HT9032C脫離省電模式，并接收FSK信號，在MCU接收數據經校驗后，將接收到的主叫來電號碼通過光耦經MAX232電平轉換后送上位機（PC機），若接收有錯，則向上位機發送錯誤數據。
PC機驗證來電號碼有效后，則向下位機（AT89C52）發送控制命令，下位機設置DTMF編解碼芯片MT8880內的控制寄存器，使其根據需要工作于DTMF編碼或解碼狀態。控制和接收數據由PC機處理。看門狗電路防止程序跑飛或死機，AT24C02存儲所需電話號碼。系統中，MAX232和光耦采用隔離變壓器單獨供電。
3 軟件流程
主程序中主要完成各芯片初始化、波特率設置、來電號碼接收、DTMF信號接收和發送、串行EEPROM讀寫等工作；接收來電號碼子程序中，主要完成振鈴檢測、750ms延時、檢測同步信號、接收來電號碼數據、向上位機發送數據。由于來電顯示接收涉及比較精準的時序，因此在編程時應特別注意時序問題。本設計中，MCU串口" title="串口">串口設置了兩種波特率，一種為1 200b/s，用于與HT9032C通信，接收來電顯示數據；另一種為9 600b/s，用于與上位機的通信。主程序流程圖和接收來電號碼子程序流程圖分別如圖3、圖4所示。
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4 模塊抗干擾措施及系統調試
本模塊在電話網與PC機之間起橋梁作用，因此軟件編程對時序要求比較嚴格，解決模塊的抗干擾能力是本模塊的重點和難點問題，若不能很好地解決模塊的抗干擾能力，將直接導致無法進行FSK解碼或解碼經常出錯，或無法正確收發DTMF信號。系統的干擾源主要有以下幾種：電話線傳輸距離遠，容易受外界電磁干擾；電話線相對“大地”電阻很小，模塊和PC機相連受PC機“接地”影響；電話線上并機使用比較常見，模塊接收數據受并線話機影響。
為了提高模塊的抗干擾能力，主要從軟硬件兩方面去解決干擾源引起的解碼失效問題。對于電磁干擾，主要從軟件編程上加以解決：檢測振鈴信號時，采用延時并多次采樣的方法解決干擾問題。如圖1所示的70ms高電平標志信號最容易受電磁干擾，該信號檢測失效，將引起串口接收啟動，導致解碼失效。為了解決這類問題，采用了檢測同步信號和嚴格定時的方法，也就是在檢測同步信號(30字節的01010101串)結束后，精確延時65ms后再開串口中斷，這大大提高了模塊的抗干擾能力。
PC機“接地”干擾的原因是：計算機系統“地”與“大地”直接相連，而電話線相對“大地”內阻很小，當電話線上出現FSK或振鈴等交流信號時，信號被電容交流短路，這將導致不能正確解碼或解碼出錯。解決這一問題的辦法是:采用隔離電源對主控電路、RS232接口電路分別供電，效果很好。
本模塊中，由于仿真器與PC機相聯，PC機接“大地”，串口由隔離電源供電，因此系統調試時不會造成干擾的影響。否則，不能調試，這一點很重要。
筆者在進行模塊調試時發現，當并線的電話沒有人使用時，FSK解碼非常穩定，但當并線電話頻繁使用特別是第一次振鈴結束時，并線電話一摘機，則經常出現解碼失效。因此，筆者建議，本模塊應專線專用，或要求在兩次振鈴期間不要摘機。
接收DTMF信號之前，必須對MT8880進行初始化，否則其工作不正常；然后將MT8880設置為BUST發送模式，利用MCU模擬MT8880芯片的時序，發送數據，產生所需的DTMF信號，通過接口電路將DTMF信號發送到電話線上。接收DTMF信號時，將MT8880設置為接收模式，利用MCU模擬MT8880芯片的時序，接收DTMF信號。
電話號碼存儲要用到EEPROM芯片AT24C02，該芯片使用串行I2C總線方式，但AT89C52芯片沒有I2C總線接口。為了存儲電話號碼，要用AT89C52 P1.0、P1.1管腳模擬I2C總線接口時序，以便能對該芯片正確讀、寫。但要注意，在連續多字節讀取時，一次最多只能讀8個字節，多于8個字節時，要分兩次讀取。
本模塊基于電信網絡技術規范，利用MCU控制FSK解碼芯片及DTMF芯片，實現主叫電話號碼識別、DTMF數據收發，接收的來電號碼及收發的DTMF數據可通過RS232口送往上位PC機，實現各種控制功能。本文提出的智能控制模塊，其串口采用隔離變壓器單獨供電，硬軟件上采用多種抗干擾措施，性能穩定，可靠性高，最大的特點是具有RS232接口，能方便地實現上下位機的通信，實現基于來電顯示及DTMF技術的各種控制功能。
參考文獻?
[1]?徐玉峰,王珺艷,柴新禹.基于P89C668多功能智能報警控制系統的研制[J]. 電子技術應用，2005,31(11).
[2]?王萍，林善明，劉玉宏．單片機控制MODEM實現電話遠程報警[J].微計算機信息，2002，18(8).
[3]?楊穗，楊恢先．智能來電顯示器的設計[J]．電子器件，2005，28(2).
[4]?趙太飛，趙珂．短消息電話中數據鏈路層的控制技術.電子技術應用，2003，29(1).