AT89S52单片机卧室智能家居控制系统设计+源程序(4)
2.2 DTMF解码模块
2.2.1 DTMF技术概述
DTMF(Dual Tone Multi-Frequency)是有线电话中的拨号方式，由美国贝尔实验室于上个世纪七十年代发明。由于其具有速度快、误码低等优点被世界各国广泛应用于自动电话拨号中，DTMF技术还可以用于电力线载波通信等场合，近年来DTMF也应用在交互式控制中，诸如语言菜单、语言邮件、电话银行和ATM终端等。可见，DTMF拨号和解码在通信系统及其它方而有着广泛的应用。
DTMF信号是将拨号盘上的0~9，A~D及*／E，#／F共16个字符，用音频范围的8个频率来表示的一种编码方式。8个频率分为高频群和低频群两组，分别作为列频和行频。高频群的标准值分别为：1209Hz，1336Hz，1477Hz，1633Hz，低频群的标准值为697Hz，770Hz，852Hz，941Hz。每个字符的信号由来自列频和行频的两个频率的正弦信号叠加而成，频率组合方式如图2.4。
图2.4 用高频组中的一个频率与低频组的一个频率组合产生DTMF信号
DTMF信号具有很强的可靠性，DTMF是由低频组和高频组两组频率信号构成，每个数字信号由低频组和高频组的任意一个组合而成。设 为DTMF信号， 和 分别为构成 的两个信号，则它们满足下列关系式： ，式中两项分别表示低、高音频的值。根据CCITT的建议，DTMF的编译码定义如图3.4所示，可用下式表示： 式中两项分别表示低、高音群的值，低频组和高频组分别表示低音群和高音群的样值量化基线。同时规定，DTMF信号的频率偏差不应超过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30ms~40ms的信号时长可以正常地接收。
由于双音多频(DTMF)技术易于识别，抗干扰能力强，发号速度快并且一般控制系统的数据传输量不多，所以利用双音多频的方式进行数据传送是一种比较经济实用的方法。DTMF技术早期主要应用在程控交换、移动通信，近年来的研究发现它在远程控制、过程控制等自动控制领域方面，有着广阔的应用和发展前景。
由电话线传送过来的两个高、低音频的组合信号被中心控制器的DTMF双音多频编解码电路接收解码并以BCD码的形式送入单片机，单片机即可对相应设备进行控制操作：相反，由单片机送出的BCD码经DTMF双音多频编解码电路编码后，产生两个高、低音频的组合信号也可通过电话线向外发送出去。这样，根据DTMF的编解码原理，就可以借助遍及千家万户的电话线网实现家庭内部与外界的信息交换，它既可以检测由电话线传来的控制家电的双音频信号，也可以自动拨打预先设定的电话对家庭内的紧急情况进行报警。
2.2.4 DTMF解码功能的设计与实现
解码电路如图2.5所示。HM9270D是DTMF信号接收处理的专用芯片，其功能是将接收到的DTMF信号解码为4位二进制码，由Q1~Q4直接输出。电话线上出现振铃信号，五次振铃无人接听，振铃检测电路实现模拟摘／挂机功能，开始接收有效数据。双音多频信号经过耦合隔离变压器耦合入HM9270D输入脚。该双音频信号先经HM9270D内部的拨号音滤波器滤除拨号音信号后，再经前置放大器送入双音频滤波器，将双音频信号按高、低频信号分开，又经高、低频滤波器、幅度检测器送入译码电路，最后从HM9270D的数据输出端输出相应的编码。HM9270D的STD接89C51的INTO。当STD电平由低变高，经89C51检测，通过P1.0~P1.3接收有效拨号键值码。转换成数字信号输入到单片机，由控制模块实现来电信息及控制的显示，并实现对具体的家用电器的控制功能