引　言

　　無繩電話CT（Cordless telephone）是連接市內(nèi)交換網(wǎng)用戶端的低功率雙工無線電話。一般無繩電話具備普通電話的所有功能,，如重?fù)?、暫停、掛斷,、免提,、記憶等。但由于無繩電話手座機(jī)之間為無線接續(xù),，這又決定了它具有一些普通電話所不具備的特點,，如信道轉(zhuǎn)換、身份 識別等,。

　　國外主要發(fā)達(dá)國家均投入大量人力,、物力積極進(jìn)行無繩電話的開發(fā)研制，并迅速投入商用,，短短十幾年內(nèi)已由CT-0發(fā)展到CT-3,；從模擬發(fā)展到數(shù)字；從室內(nèi)發(fā)展到室外公用,；由單區(qū)制發(fā)展到多區(qū)制,，且可進(jìn)行越區(qū)交換、漫游通信等,。多頻道掃描無繩電話（CT-1）,，國外 發(fā)達(dá)國家80年代中期就開始商用，并得到迅猛發(fā)展,。

　　1　系統(tǒng)框圖及原理

　　CT-1系統(tǒng)通常由一個座機(jī)和一個手機(jī)組成,，座機(jī)與手機(jī)之間使用多頻道接續(xù)方式建立無線 信號連接，工作方式為異頻雙工,。

　　現(xiàn)國際規(guī)定的無繩電話手座機(jī)發(fā)射頻率為48/45 MHz,，共10個信道，由于外界電磁干擾,，可能某些信道通訊效果不佳，使用者在使用過程中可以通過信道轉(zhuǎn)換來選擇最佳通道,。身份識別功能在無繩電話中非常重要,，早期的無繩電話由于沒采用單片機(jī)控制，常常造成電話被盜打,，而在單片機(jī)系統(tǒng)中,，只要采取手座機(jī)設(shè)定密碼就可以較好的解決這個問題。本系統(tǒng)采用 16位密碼，密碼個數(shù)達(dá)64 K,，從而使系統(tǒng)安全性大大提高,。

　　對照座機(jī)系統(tǒng)框圖（圖1），可知座機(jī)MCU涉及的主要功能是：（1）接收控制碼,。該控制碼由手機(jī)MCU發(fā)出,，經(jīng)手機(jī)調(diào)制、發(fā)射,，座機(jī)接收鑒頻后經(jīng)過濾波,、整形處理輸入座機(jī)MCU。（2）發(fā)送控制碼,。該控制碼由座機(jī)MCU輸出,，經(jīng)座機(jī)調(diào)制、發(fā)射給手機(jī)接收,。（3）雙鎖相回路（DPLL） 控制,。對鎖相回路進(jìn)行初始化、傳送鎖相數(shù)據(jù)（決定系統(tǒng)射頻頻點）,、實現(xiàn)射頻信道選擇功能,。（4）雙音頻產(chǎn)生器。實際上為MCU中一個DTMF（雙音多頻）子程序,。作為民用產(chǎn)品,，要求大批量、低成本,、高質(zhì)量,，需要采取各種措施降低成本。事實上已有成熟的,、本身帶有硬件DTMF 發(fā)生器的單片機(jī)產(chǎn)品,，但售價較高。而采用軟件產(chǎn)生DTMF信號,，則可以采用普通的通用MCU 實現(xiàn)同樣功能,。（5）振鈴檢測。檢測是否有鈴流從市話網(wǎng)內(nèi)傳來,。（6）繼電器控制,。用于控制線路摘機(jī)和脈沖撥號。（7）其他信號發(fā)生及信號控制,。諸如信道號顯示控制,、發(fā)射電路電源控制、發(fā)送回路和接收回路音頻閉音控制,、脈沖/雙音多頻撥號方式轉(zhuǎn)換控制等,。

　　手機(jī)系統(tǒng)框圖和座機(jī)類似，不同之處在于手機(jī)特有的一些模塊。其MCU涉及的主要功能除對應(yīng)上述座機(jī)的1,，2,，3項外，還包括手機(jī)電源控制,、鍵盤掃描控制,、手機(jī)振鈴信號發(fā)生、各種LED控制（通話指示,、低壓指示）,、充電檢測、電池低壓檢測等,。

　　圖1　座機(jī)方框圖

　　本文簡要說明手,、座機(jī)都具有的兩個模塊。一個是語音處理網(wǎng)絡(luò),，該網(wǎng)絡(luò)包括音頻濾波器和壓擴(kuò)器兩部分,，前者通常由運放（如LM324）組成二階低通網(wǎng)絡(luò)，后者采用TA3 1101集成塊,；另一個為DPLL雙鎖相回路,，本文采用MC145162集成塊，該集成塊為通用可編程 雙鎖相環(huán),，主要用于CT-1產(chǎn)品,。

　　2　單片機(jī)COP840C簡介

　　和一般工業(yè)控制系統(tǒng)不 同，無繩電話系統(tǒng)作為民用產(chǎn)品要求低成本,，而作為移動通信產(chǎn)品又要求功耗小,、工作電壓低。作者采用了美國國家半導(dǎo)體公司（NS）的COP840C單片機(jī),，它具有成本低（適合民用產(chǎn)品） ,、功耗小（適合手持機(jī)）等特點,。下面對其作簡要介紹,。

　　COP840C為NS公司生產(chǎn)的8位微控制 器，其主要特性為：8位CMOS處理器,；低功耗,、全靜態(tài)；I/O和寄存器被映射到數(shù)據(jù)內(nèi)存地址空間,；2 KROM,，128 ByteRAM和23個I/O口；可變,、軟件可重設(shè)置I/O；16位通用時鐘，帶一個相關(guān)的16位自動重裝載/捕捉寄存器,；時鐘工作三種模式：①PWM,；②外事件記數(shù)；③ 獨立的捕獲寄存器,；三個中斷源：外中斷,、時鐘中斷和軟件陷阱中斷。詳細(xì)性能,，可參看NS 公司相關(guān)手冊,。

　　3　接口電路

　　作為民用通訊產(chǎn)品的無繩電話無論是接口電路還是整個系統(tǒng)設(shè)計都與一般工業(yè)控制系統(tǒng)有很大差別。其差別主要體現(xiàn)在：（1）接口電路并不復(fù)雜也不允許復(fù)雜,，特別是作為移動通訊手機(jī),，其體積、重量,、耗電等都有著嚴(yán)格的要求,，所以接口設(shè)計力求簡潔。（2）由于整個電路系統(tǒng)是模,、數(shù)混合系統(tǒng),，所以在有些場合對信號處理如信令的整形、 濾波要求特別嚴(yán)格,。

　　3.1　手機(jī)電路

　　接收機(jī)電源控制,。通常手機(jī)都是采用掃描式接收方式以省電，即電源間歇式通斷,，電源通斷 比常用1∶3-1∶5,。如通200 ms，然后切斷600 ms,，采用這種接收方式可大大提高待機(jī)時間 ,，可做到手機(jī)守候時間達(dá)3～5天（270 mA時可充電電池組）。由于只是簡單的開關(guān)作用,，用普通PNP型三極管作為開關(guān)管即可,。這種簡單控制用得很多，如控制各種LED指示燈,、控制發(fā)送 回路,、接收回路閉音（閉音二極管）、發(fā)射電路電源控制等,。

　　電池電壓低檢測,，以便及時告警提醒用戶充電。電路上用了專用集成電路KIA7834,，當(dāng)電源 電壓低于3.4 V時,，KIA7834的3腳輸出低電平,，一方面通知CPU，同時控制低壓指示燈亮,。

　　接收信令處理電路,。如前所述，在本系統(tǒng)中,，信令的整形,、濾波電路尤為重要。本文利用了 鑒頻集成塊本身內(nèi)含的運放,。通常也用LM324運放做成二階濾波器,，以適應(yīng)無繩電話亞音頻 信令的要求。

　　3.2　座機(jī)電路

　　相對而言,，座機(jī)接口電路較復(fù)雜,。首先在接收信令輸入端。從鑒頻集成塊輸出的信令,，經(jīng)過由LM324組成的二階無限增益多路反饋有源低通濾波器,，其截止頻率為400 Hz左右。然后進(jìn)入LM324組成的整形電路,，實質(zhì)為一個比較器,，其輸出經(jīng)限幅電路輸入CPU，在調(diào)試過程中,，濾波器參數(shù)應(yīng)隨信令波特率不同而相應(yīng)調(diào)整,，才能達(dá)到滿意的通訊效果。

　　CPU通過控制74L S164,，控制8段LED顯示器,，產(chǎn)生目前手座機(jī)通訊用信道號。MCU的28腳是繼電器控制線,，控制信號經(jīng)三極管倒相后,，控制繼電器的通、斷,、來達(dá)到線路摘機(jī),、座機(jī)使用指示燈亮及脈沖撥號，而在有線電話中,，摘機(jī)功能是由專用開關(guān)（簧片）控制,，脈沖撥號功能是由專用集成塊 產(chǎn)生。

　　CPU軟件法產(chǎn)生的雙音多頻信號為數(shù)字信號,，可以采用分立元件D/A轉(zhuǎn)換法,。D/A轉(zhuǎn)換之后應(yīng)接二階有源濾波，然后通過變壓器傳送到市話線路中,。該濾波器也必須在樣機(jī)階段仔細(xì)調(diào)試,，以使DTMF信號的各種指標(biāo)滿足國標(biāo)要求,。對于來電鈴流檢測，采用光耦器件作為傳輸元件 ,，當(dāng)線路上有鈴流進(jìn)入時,，CPU檢測到低電平。

　　在本系統(tǒng)中,，抗干擾能力相當(dāng)重要。系統(tǒng)中有高頻,、低頻,、模擬和數(shù)字信號，各種干擾都會影響系統(tǒng)的工作,。主要采取以下措施：（1）高頻隔離,，給高頻部分加上屏蔽罩，尤其是發(fā)射部分,。（2）電源部分分級,、分模塊濾波，盡量減少不同功能塊之間的串?dāng)_,。（3）電路板設(shè)計注 意布局,，特別注意高頻低頻的隔離以及模擬數(shù)字的隔離。

　　4　軟件設(shè)計

　　座機(jī)程序主流程如圖2,，手機(jī)與其類似不贅述,。由于篇幅關(guān)系，不可能列出其各個模塊的詳 細(xì)流程,。下面主要介紹其中座機(jī)DTMF模塊的設(shè)計思想及程序,。該模塊流程圖如圖3。

         圖2　 座機(jī)程序主流程

         圖3 　DTMF模塊流程圖

　　DTMF 簡介,。它采用一對音頻信號標(biāo)志一個數(shù)據(jù)的方式,，一對音頻分別從高頻音頻組和低頻音頻組 中送取，其音頻-數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系國際規(guī)定如表1所示,。

　　表1　音頻-數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系

　　DTMF模塊的設(shè)計思想主要是：在CPU RO M中設(shè)置數(shù)據(jù)表來模擬各個音頻信號（包括低頻群和高頻群各個頻點信號）,，當(dāng)程序判斷要輸出某DTMF信號時，先找到該DTMF信號對應(yīng)的高,、低音頻對應(yīng)的數(shù)據(jù),，然后將其算術(shù)組合，合成值從L口的L0～L5管腳輸出,，通過一個D/A阻抗網(wǎng)絡(luò)之后得到DTMF信號,，DTMF信號輸出持續(xù) 時間為100 ms，而合成值每118 μs改變一次,。CPU定時器用于100 ms信號寬度的計數(shù),，到10 0 ms產(chǎn)生中斷以中止DTMF信號輸出,。

　　下面詳細(xì)介紹該DTMF模塊的原理、流程,。該模塊分為 兩個子模塊：KBDEC,，DTMFLP。前者用于DTMF鍵盤譯碼,，后者用于雙音頻產(chǎn)生,。

　　KBDEC子模 塊把低為真DTMF鍵盤輸入進(jìn)行譯碼，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的一個DTMF碼Code l,，其二進(jìn)制形式為0000 RRCC,，其中RR，CC分別代表四個行值和四個列值,。

　　DTMFLP模塊,。首先利用Code l，通過查ROM數(shù)據(jù)表Table 1,，得到四個與DTMF鍵有關(guān)的值,，這四個值分別表示高、低音頻ROM數(shù)據(jù)表Table 2的大小和相關(guān)起始地址,，利用這四個值,，每隔 117.33 μs，從ROM數(shù)據(jù)表Table 2中取出高,、低音頻正弦波頻率值,，算術(shù)組合之后輸出到L 口之L0-L5腳，通過外接阻抗階梯網(wǎng)絡(luò)后得到相應(yīng)DTMF信號,。高,、低音頻對應(yīng)Table 2中的數(shù) 據(jù)有不同的基準(zhǔn)值，高頻基準(zhǔn)值為16,，低頻基準(zhǔn)值為13,，其差值16-13=3是為滿足DTMF信號 要求而必需的：高頻群高于低頻群2 dB以補償傳輸損耗。

　　Table 2數(shù)據(jù)表的產(chǎn)生,。117.33 μs的倍數(shù)對于DTMF信號中的八個頻率成分而言,，均可達(dá)到很好的近似。以1 336 Hz為例：在Table 2中存有其三個周期共19個樣點,，則其合成信號周 期為［19×117．33　μs］/31 　345．73　Hz,，和1 336 Hz相比 ，相對該差為+0.73%,，在國標(biāo)DTMF誤差范圍以內(nèi),。至于如何確定各個音頻在Table 2中的周期數(shù)及樣點數(shù)，由于ROM容量限制,，不可能在ROM中放入太多數(shù)據(jù),，所以設(shè)定周期數(shù)不大于10 ,，再設(shè)定誤差最大值比如0.8%，則用窮舉法編一個簡單的高組語言程序就可,。根據(jù)各個音頻 在Table 2中的周期數(shù)及樣點數(shù)就可以計算出Table 2數(shù)據(jù),，實際上在計算時為得到最好的近 似，有所謂“正弦波面積準(zhǔn)則”,。

　　5　結(jié)　論

　　本單片機(jī)系統(tǒng)采用COP840C實現(xiàn) 了無繩電話各種控制,、通信功能，并采用軟件法產(chǎn)生DTMF信號,，降低了系統(tǒng)成本,，同時還具有工作可靠性好、耗電少,、待機(jī)時間長（達(dá)72 h）等特點。采用該單片機(jī)系統(tǒng)的無繩電話產(chǎn)品 已投入批量生產(chǎn),。

　　作者簡介：王曉　男,，碩士研究生，1970年6月生,。

　　作者單位：王曉　沈振宇　南京大學(xué)電子科學(xué)與工程系　南京,，210093

　　參考文獻(xiàn)

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