Πρώτο μέρος αυτό το παράδειγμαΗ εφαρμογή περιγράφει τη δημιουργία σημάτων DTMF χρησιμοποιώντας τον μικροελεγκτή MSP430. Δίνεται μια επεξήγηση των πιο σημαντικών προδιαγραφών που χρησιμοποιούνται σε αυτή την περίπτωση και δίνεται η θεωρητική και μαθηματική αιτιολόγηση για τη δημιουργία ημιτονοειδών κυμάτων χρησιμοποιώντας τετραγωνικά κύματα χρησιμοποιώντας κατάλληλα αναλογικά φίλτρα. Το παράδειγμα περιλαμβάνει επίσης δοκιμασμένα προγράμματα επίδειξης για τη δημιουργία σημάτων τετραγωνικών κυμάτων με βάση διάφορες διαμορφώσεις χρονοδιακόπτη των μικροελεγκτών MSP430. Το τελευταίο μέρος παρέχει διάγραμμα κυκλώματος, το οποίο σας επιτρέπει να δημιουργείτε σήματα DTMF από σήματα τετραγωνικών κυμάτων.

2 Προδιαγραφές σήματος DTMF

Η συντομογραφία DTMF σημαίνει "Dual Tone Multi Frequency" και είναι μια μέθοδος αναπαράστασης ψηφίων σε διαφορετικές συχνότητες με σκοπό τη μετάδοσή τους μέσω αναλογικών γραμμών επικοινωνίας, π.χ. τηλεφωνική γραμμή. Κατά την ανάπτυξη του προτύπου, λήφθηκε υπόψη η συνθήκη - όλες οι συχνότητες πρέπει να βρίσκονται στο εύρος "φωνής", γεγονός που επέτρεψε τη μείωση των απαιτήσεων για το κανάλι μετάδοσης. Τα τηλεφωνικά δίκτυα χρησιμοποιούν σήματα DTMF για κλήση και άλλες πληροφορίες. Παρά το γεγονός ότι η μέθοδος παλμικής κλήσης εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως, η οποία είναι το πρότυπο, για παράδειγμα, στη Γερμανία, ο χρόνος κλήσης αυξάνεται σημαντικά, οδηγώντας σε μη παραγωγικό φορτίο στις γραμμές επικοινωνίας. Επιπλέον, πολλά Επιπρόσθετες υπηρεσίεςΟι επικοινωνίες είναι δυνατές μόνο με τονική κλήση. Κατά την κωδικοποίηση χρησιμοποιώντας τη μέθοδο DTMF, οι αριθμοί 0-9 και γράμματα Α-Δ, */E και #/F αντιπροσωπεύουν συνδυασμούς δύο συχνοτήτων:

Συχνότητα	1209 Hz	1336 Hz	1477 Hz	1633 Hz
697 Hz	1	2	3	ΕΝΑ
770 Hz	4	5	6	σι
852 Hz	7	8	9	ντο
941 Hz	*/ΜΙ	0	#/ΦΑ	ρε

Σε αυτό το σύστημα, η στήλη αντιπροσωπεύει τη συχνότητα από την «ανώτερη» ομάδα συχνοτήτων (Hi-Group: 1209-1633 Hz) και η σειρά αντιπροσωπεύει τη συχνότητα από την «κατώτερη» ομάδα συχνοτήτων (Lo-Group: 697-941 Hz) . Οι τονικές συχνότητες επιλέγονται για την εξάλειψη της επιρροής των αρμονικών. Οι συχνότητες δεν είναι πολλαπλάσια μεταξύ τους και καμία συχνότητα DTMF δεν μπορεί να ληφθεί προσθέτοντας ή αφαιρώντας άλλες συχνότητες. Για τη δημιουργία ενός dialer στο δίκτυο της Deutsche Telekom, απαιτούνται οι ακόλουθες προδιαγραφές (λαμβανόμενες από το Zulassungsvorschrift des Bundesamtes fur Post und Telekommunikation, BAPT 223 ZV 5 (Επίσημη Προδιαγραφή του Ομοσπονδιακού Υπουργείου Ταχυδρομείων και Τηλεπικοινωνιών):

3 Δημιουργήστε σήματα DTMF

Όπως περιγράφηκε παραπάνω, τα σήματα DTMF είναι αναλογικά και αποτελούνται από δύο ανεξάρτητα ημιτονοειδή κύματα. Έτσι, δεν είναι δυνατή η παραγωγή τέτοιων σημάτων μόνο ψηφιακά. Ψηφιακά σήματαπρέπει να μετατραπεί χρησιμοποιώντας ADC ή/και αναλογικά φίλτρα στην απαιτούμενη μορφή ημιτονοειδούς κύματος.

3.1 Δημιουργία με χρήση τετραγωνικών κυμάτων

Εάν χρησιμοποιούνται σήματα τετραγωνικού κύματος για τη δημιουργία σημάτων DTMF, το λογισμικό και σκεύη, εξαρτήματαελάχιστος. Οποιοδήποτε συνεχές σήμα που έχει περίοδο T μπορεί να αναπαρασταθεί από μια σειρά Fourier που αποτελείται από ένα άπειρο άθροισμα ημιτονικών και συνημιτονικών κυμάτων ως εξής:

Όπου a0/2 είναι η σταθερή συνιστώσα του σήματος. Το στοιχείο αθροίσματος με τη χαμηλότερη γωνιακή συχνότητα (w0) ονομάζεται κύρια (θεμελιώδης) αρμονική, τα υπόλοιπα είναι υπέρηχοι ή υψηλότερες αρμονικές.

Το απλούστερο συνεχές σήμα που υλοποιείται χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή είναι ένα τετράγωνο κύμα, η σειρά Fourier για το οποίο έχει τη μορφή:

Η συμβολή κάθε στοιχείου συχνότητας στο συνολικό σήμα αποδεικνύεται καλύτερα από το φάσμα πλάτους (βλ. Εικ. 2):

Ρύζι. 2: Φάσμα πλάτους σήματος τετραγωνικού κύματος

Κατά τη χρήση αναλογικού φίλτρου, η συνιστώσα DC και οι υψηλότερες αρμονικές καταστέλλονται αποτελεσματικά, ενώ στην έξοδο έχουμε ένα ημιτονοειδές σήμα με συχνότητα ίση με τη συχνότητα του αρχικού τετραγωνικού κύματος.

3.2 Λογισμικόγια να δημιουργήσετε έναν μαίανδρο

Το πρόγραμμα παραγωγής μαιάνδρου πρέπει να πληροί τις ακόλουθες απαιτήσεις:

• Να είναι σε θέση να συνθέσει δύο ανεξάρτητα ορθογώνια σήματα.
• Προκειμένου να διαχωριστούν τα σήματα, απαιτούνται δύο ακροδέκτες εξόδου για τη δημιουργία σημάτων από το "επάνω" (Hi-Group) και το "Lower" (Lo-Group) εύρη συχνοτήτωναντίστοιχα.
• Το λογισμικό θα πρέπει να μπορεί να ρυθμίσει την απαιτούμενη διάρκεια σήματος στο εύρος περίπου 65 ms - 100 ms.

Οι μικροελεγκτές της σειράς MSP430 διαθέτουν διάφορα ενσωματωμένα χρονόμετρα ικανά να παράγουν σήματα τετραγωνικών κυμάτων. Η οικογένεια '31x/'32x χρησιμοποιεί ένα χρονόμετρο 8-bit και μια θύρα χρονοδιακόπτη για τη δημιουργία και των δύο σημάτων τετραγωνικών κυμάτων. Αυτό το πρόγραμμαδοκιμάστηκε σε συχνότητα MCLK ίση με 1,048 MHz. Το Timer_A στην οικογένεια '33x μπορεί να παράγει ανεξάρτητα και τα δύο απαιτούμενα σήματα. Το δεύτερο πρόγραμμα χρησιμοποιεί αυτό το χρονόμετρο για τη δημιουργία τετραγωνικών κυμάτων και λειτουργεί με οποιεσδήποτε συχνότητες MCLK. Και τα δύο προγράμματα θα συζητηθούν αναλυτικά παρακάτω.

3.2.1 Δημιουργία τετραγωνικών κυμάτων με χρήση χρονοδιακόπτη 8-bit και θύρα χρονοδιακόπτη

Στο Σχ. 3 είναι ένα διάγραμμα ροής της διαδικασίας αρχικοποίησης για τη δημιουργία σημάτων DTMF. Για τη σύνθεση των δύο συχνοτήτων, χρησιμοποιούνται η θύρα χρονοδιακόπτη και οι μετρητές χρονοδιακόπτη 8 bit. Κάθε ένα από αυτά είναι ένας προγραμματιζόμενος καταχωρητής μετρητή απαραίτητος για την ακριβή σύνθεση των απαιτούμενων συχνοτήτων. Εάν οι μετρητές θυρών χρονοδιακόπτη ενταχθούν σε ένα μόνο χρονόμετρο 16-bit και χρονιστούν στη συχνότητα συστήματος MCLK, τότε οι συχνότητες υψηλού εύρους μπορούν να δημιουργηθούν με υψηλή ακρίβεια. Όταν συμβεί μια διακοπή, η αντίστοιχη έξοδος αλλάζει και οι δύο καταχωρητές μετρητή 8-bit επαναφέρονται. Οι φορτωμένες τιμές αποθηκεύονται σε δύο μεταβλητές στη μνήμη RAM για αποθήκευση εσωτερικών μητρώων για άλλες εργασίες.

Οι συχνότητες χαμηλού εύρους δημιουργούνται από ένα χρονόμετρο 8-bit. Δεδομένου ότι ο καταχωρητής μετρητή αυτού του χρονοδιακόπτη έχει πλάτος 8 bit, μόνο κάθε τρίτη διακοπή προκαλεί μια αλλαγή στάθμης στην απαιτούμενη ακίδα εξόδου, επιτρέποντας τη δημιουργία του ίδιου μετρητή συχνότητας.

Δύο έξοδοι χρονοδιακόπτη - θύρες χρησιμοποιούνται για να σχηματίσουν δύο μαιάνδρους διαφορετικών συχνοτήτων.

Ρύζι. 3 Διάγραμμα ροής διαδικασίας αρχικοποίησης για τη δημιουργία σημάτων DTMF

Η διαδικασία αρχικοποίησης εκτελείται μόνο μία φορά. Μετά την ολοκλήρωσή του, η δεκαεξαδική τιμή του μεταδιδόμενου χαρακτήρα διαβάζεται από την καθολική μεταβλητή στη μνήμη RAM. Μόλις δημιουργηθούν από τους δύο πίνακες οι δύο συχνότητες που σχηματίζουν τους τόνους DTMF υψηλής και χαμηλής, το μόνο που απαιτείται είναι να αρχικοποιήσετε και να ξεκινήσετε και τους δύο χρονοδιακόπτες. Η διάρκεια της αποστολής ελέγχεται μετρώντας τους μισούς κύκλους της «χαμηλότερης» συχνότητας και διαβάζεται από έναν επιπλέον πίνακα. Με την ολοκλήρωση αυτής της διαδικασίας, επιστρέφετε στη λειτουργία ψηφοφορίας. Οι αντίστοιχες ρουτίνες χειρισμού διακοπών αλλάζουν τις ακίδες της θύρας. Αυτή η διαδικασία φαίνεται στο Σχ. 4 και 5.

Οι εργασίες της θύρας χρονοδιακόπτη περιλαμβάνουν μόνο την εγγραφή του αρχείου καταγραφής. επίπεδο στην έξοδο της θύρας και επαναφόρτωση του μετρητή από τη μνήμη RAM, ενώ η λειτουργία ενός χρονοδιακόπτη 8 bit έχει μια ελαφρώς πιο περίπλοκη δομή: κάθε είσοδος στη διακοπή μετράται από έναν καταχωρητή μετρητή. Η έξοδος μπορεί να αλλάξει κατάσταση μόνο μετά από τρεις διακοπές. Επιπλέον, υπολογίζεται και κάθε μισός κύκλος. Η παραγωγή σταματά όταν επιτευχθεί ένας ορισμένος αριθμός μισών κύκλων.

Ρύζι. 4 Αποκλεισμός – κύκλωμα διακοπής από χρονόμετρο 8 bit (Lo-Group)

Ρύζι. 5 Μπλοκ – κύκλωμα διακοπής θύρας χρονοδιακόπτη (Hi-Group)

; Προσαρμοσμένοι ορισμοί FLLMPY equ 32 ; Πολλαπλασιαστής συχνότητας FLL στα 1,048 MHz TCLK equ FLLMPY*32768 ; TCLK: FLLMPY x f quartz DL equ 85 ; Διάρκεια Σήμα DTMF (65..100 ms) LO_OUT equ 02h ; Έξοδος «χαμηλότερης» συχνότητας HI_OUT equ 04h ; Έξοδος υψηλής συχνότητας RCOUNT equ r14 ; Μετρητής μήκους DTMF RTEMP equ r15 ; μητρώο υπηρεσίας.global DTMF_NR ; καθολική μεταβλητή στη μνήμη RAM. για τον αριθμό DTMF (0..F) ; Ορισμοί RAM.even .bss DTMF_TL ; Ομοιόμορφη στοίχιση διεύθυνσης.bss DTMF_TH .bss DTMF_NR ; καθολική μεταβλητή στη μνήμη RAM. για τον αριθμό DTMF (0..F). ακόμη και ; Ορισμοί για χρονοδιακόπτη 8 bit TCCTL EQU 42H TCPLD EQU 43H TCDAT EQU 44H ; Ορισμοί για τη θύρα γενικού χρονοδιακόπτη TPCTL equ 04bh ; Έλεγχος θυρών χρονοδιακόπτη TPCNT1 equ 04ch ; Μετρητής θύρας χρονοδιακόπτη 1 TPCNT2 equ 04dh ; Μετρητής θύρας χρονοδιακόπτη 2 TPD equ 04eh ; Δεδομένα χρονοδιακόπτη θύρας TPE equ 04fh ; Timer-port-resolution.text ; Πίνακες συχνοτήτων DTMF: ο πίνακας περιέχει αριθμός κύκλων MCLK για ένα μισό κύκλο. ; Πίνακας για την «ανώτερη» συχνότητα. Προστέθηκε διορθωτική τροπολογία. να ληφθεί υπόψη ο χρόνος εισόδου στη διακοπή DTMF_HI .word 0ffffh-(TCLK/(1336*2))+25 ; Υψηλή συχνότητα για 0 ​​.word 0ffffh-(TCLK/(1207*2))+28 ; Υψηλή συχνότητα για 1 .word 0ffffh-(TCLK/(1336*2))+25 ; Υψηλή συχνότητα για 2 .word 0ffffh-(TCLK/(1477*2))+24 ; Υψηλή συχνότητα για 3 λέξεις 0ffffh-(TCLK/(1207*2))+28 ; Υψηλή συχνότητα για 4 .word 0ffffh-(TCLK/(1336*2))+25 ; Υψηλή συχνότητα για 5 .word 0ffffh-(TCLK/(1477*2))+24 ; Υψηλή συχνότητα για 6 .word 0ffffh-(TCLK/(1207*2))+28 ; Υψηλή συχνότητα για 7 .word 0ffffh-(TCLK/(1336*2))+25 ; Υψηλή συχνότητα για 8 .word 0ffffh-(TCLK/(1477*2))+24 ; Υψηλή συχνότητα για 9 .word 0ffffh-(TCLK/(1633*2))+22 ; Υψηλή συχνότητα για A .word 0ffffh-(TCLK/(1633*2))+22 ; Υψηλή συχνότητα για B .word 0ffffh-(TCLK/(1633*2))+22 ; Υψηλή συχνότητα για C .word 0ffffh-(TCLK/(1633*2))+22 ; Υψηλή συχνότητα για D .word 0ffffh-(TCLK/(1207*2))+28 ; Υψηλή συχνότητα για * .word 0ffffh-(TCLK/(1477*2))+24 ; Υψηλή συχνότητα για # ; Πίνακας για τη «χαμηλότερη» συχνότητα DTMF_LO .byte 0ffh-(TCLK/(941*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για 0 ​​.byte 0ffh-(TCLK/(697*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για 1 .byte 0ffh-(TCLK/(697*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για 2 .byte 0ffh-(TCLK/(697*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για 3 .byte 0ffh-(TCLK/(770*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για 4 .byte 0ffh-(TCLK/(770*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για 5 .byte 0ffh-(TCLK/(770*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για 6 .byte 0ffh-(TCLK/(853*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για 7 .byte 0ffh-(TCLK/(853*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για 8 .byte 0ffh-(TCLK/(853*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για 9 .byte 0ffh-(TCLK/(697*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για A .byte 0ffh-(TCLK/(770*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για B .byte 0ffh-(TCLK/(853*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για C .byte 0ffh-(TCLK/(941*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για D .byte 0ffh-(TCLK/(941*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για *.byte 0ffh-(TCLK/(941*2*3)) ; Χαμηλή συχνότητα για # ; Πίνακας διάρκειας σήματος DTMF_L .byte 2*941*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για 0 ​​.byte 2*697*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για 1 .byte 2*697*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για 2 .byte 2*697*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για 3 .byte 2*770*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για 4 .byte 2*770*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για 5 .byte 2*770*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για 6 .byte 2*852*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για 7 .byte 2*852*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για 8 .byte 2*852*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για 9 .byte 2*697*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για A .byte 2*770*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για B .byte 2*852*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για C .byte 2*941*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για D .byte 2*941*DL/1000 ; Μισοί κύκλοι για *.byte 2*941*DL/1000 ; Ημίχρονοι για # ;************************************************ ********** ******************************** ; Υπορουτίνα DTMF-TX DTMF ;************************************************ ******************************** DTMF_TX mov.b DTMF_NR,RTEMP ; Αποθηκεύστε τον αριθμό σε έναν προσωρινό καταχωρητή mov.b DTMF_L(RTEMP),RCOUNT ; Μετρητής αποθήκευσης διάρκειας, ετοιμάστε χρονοδιακόπτη 8-bit για συχνότητα DTMF-Lo mov.b #0a8h,&TCCTL ; Ρολόι από το MCLK mov.b DTMF_LO(RTEMP),&TCLD ; Προετοιμασία μητρώου. προφόρτωση mov.b #000,&TCDAT ; Φόρτωση μετρητή από μητρώο. προφόρτωση bis.b #008h,&IE1 ; Ενεργοποίηση διακοπών. από ένα χρονόμετρο 8 bit? προετοιμασία μιας θύρας χρονοδιακόπτη για τη συχνότητα DTMF-Hi rla r15 . * 2 για κινήσεις πίνακα 16-bit DTMF_HI(RTEMP),&DTMF_TL ; αποθήκευση λέξης για κινήσεις υψηλής συχνότητας #003, RTEMP ; μετρητής για χρονοδιακόπτη 8 bit bis.b #008h,IE2 ; Ενεργοποίηση διακοπών. από timer-port mov.b &DTMF_TH,&TPCNT2 ; Φόρτωση του high byte στο TC2 mov.b &DTMF_TL,&TPCNT1 ; Φόρτωση χαμηλού byte στο TC1 bis.b #080h,&TPD ; Ενεργοποίηση χρονοδιακόπτη 16-bit bis.b #HI_OUT+LO_OUT,&TPE ; Ενεργοποίηση εξόδων DTMF-Hi/Lo mov.b #090h,&TPCTL ; Ενεργοποίηση επαναφοράς χρονοδιακόπτη ;************************************************ ******** ************************************ ; Διακοπή θυρίδας χρονοδιακόπτη;************************************************ *** ******************************* TP_INT xor.b #HI_OUT,&TPD ; Αναστροφή εξόδου DTMF-Hi mov.b &DTMF_TH,&TPCNT2 ; Φόρτωση του high byte στο TC2 mov.b &DTMF_TL,&TPCNT1 ; Φόρτωση χαμηλού byte στο TC1 bic.b #007h,&TPCTL ; Εκκαθάριση σημαιών reti ;**************************************************** ******** *************

3.2.2 1 Δημιουργία τετραγωνικών κυμάτων με χρήση Timer_A

Αυτή η ρουτίνα παραγωγής σήματος DTMF χρησιμοποιεί μόνο το Timer_A για να τετραγωνίσει και τις δύο επιθυμητές συχνότητες. Η διαδικασία συναρμολόγησης υπολογίζει τις κατάλληλες τιμές για το χρονόμετρο για να χρησιμοποιήσει το πρόγραμμα ανεξάρτητα από την τιμή συχνότητας MCLK. Η διάρκεια του σήματος εξόδου καθορίζεται από τη σταθερά DL σε χιλιοστά του δευτερολέπτου.

; Ορισμοί υλικού. FLLMPY .equ 32 ; Πολλαπλασιαστής συχνότητας FLL στα 1,048 MHz TCLK .equ FLLMPY*32768 ; TCLK: FLLMPY x f quartz DL .equ 82 ; Διάρκεια σήματος DTMF σε ms. (65..100 ms) STACK .equ 600h ; Διεύθυνση προετοιμασίας στοίβας. Ορισμοί RAM; STDTMF .equ 202h ; Κατάσταση συχνότητας Hi and Lo TIM32B .equ 204 ; Επέκταση καταχωρητή χρονοδιακόπτη LENGTH .equ 206h ; Μετρητής διάρκειας DTMF. .κείμενο 0F000h ; Διεύθυνση έναρξης του προγράμματος. ; Αρχικοποίηση Timer_A: MCLK, Συνεχής λειτουργία, ενεργοποιημένες διακοπές. Προετοιμασία μονάδων εξόδου χρονοδιακόπτη Timer_A MCLK = 1,048 MHz (αυτόματο) ; INIT MOV #STACK,SP ;Εκκίνηση του δείκτη στοίβας CALL #INITSR ;Εκκίνηση του πολλαπλασιαστή. Συχνότητες FLL και RAM MOV #ISMCLK+TAIE+CLR,&TACTL ; Εκκίνηση του χρονοδιακόπτη MOV.B #TA2+TA1,&P3SEL ; Έξοδοι TA2 και TA1 στις θύρες P3.5/4 CLR TIM32B. Διαγραφή εκτεταμένου μητρώου χρονοδιακόπτη BIS #MCONT,&TACTL ; Χρονοδιακόπτης έναρξης Timer_A EINT ; Γενική διακοπή ενεργοποίηση MAINLOOP...; Κύριος βρόχος; ;Πάτημα πλήκτρων: Το SDTMF περιέχει τη μετατόπιση πίνακα. για 2 συχνότητες (0..6,0..6) στο high και low byte. MOV&TAR,R5; Για άμεση εκκίνηση: ΠΡΟΣΘΗΚΗ FDTMFLO,R5 ; Μετατόπιση για μικρότερο χρόνο MOV R5,&CCR1 ; Πρώτη αλλαγή κατάστασης μετά από 0,71ms MOV R5,&CCR2 ; 1/(2x697) = 0,71ms MOV #OMT+CCIE,&CCTL1; Αναστροφή εξόδου, διακοπή bit. MOV #OMT+CCIE,&CCTL2; Αντιστροφή εξόδου, bit διακοπής MOV.B STDTMF,R5 ; 82 ms μετρητής RRA R5 ; αριθμός αλλαγών κατάστασης χαμηλότερης συχνότητας MOV.B DTMFL(R5),LENGTH ; για διάρκεια σήματος... ; συνέχιση του προγράμματος· ; Πρόγραμμα χειρισμού διακοπών από το CCR0 (δεν χρησιμοποιείται εδώ). TIMMOD0 ... RETI ; ; Εργαλείο χειρισμού διακοπής από καταχωρητές σύλληψης-σύγκρισης 1..4; TIM_HND ΠΡΟΣΘΗΚΗ &TAIV,PC ; Επεξεργασία του αιτήματος με το υψηλότερο. Προτεραιότητα RETI. χωρίς αίτημα διακοπής: RETI JMP HCCR1 ; αίτημα από CCR1 (DTMF χαμηλής συχνότητας) JMP HCCR2 ; αίτημα από CCR2 (DTMF υψηλής συχνότητας) JMP HCCR3 ; αίτημα από CCR3 JMP HCCR4 ; αίτημα από το CCR4. TIMOVH INC TIM32B ; Επέκταση Timer_A σε 32 bit RETI ; ; DTMF Low Frequency: Το TA1 αντιστρέφει την έξοδο της Μονάδας Εξόδου 1. Κάθε αλλαγή κατάστασης μετράται για τον έλεγχο της διάρκειας του σήματος. HCCR1 PUSH R5 ; Αποθήκευση χρησιμοποιημένων καταχωρητών MOV.B STDTMF,R5 ; Κατάσταση χαμηλής συχνότητας DTMF ADD FDTMFLO(R5),&CCR1 ; Προσθήκη διάρκειας μισού κύκλου ΜΗΚΟΣ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ ; Έχει ολοκληρωθεί η διάρκεια του σήματος DL; JNZ TARET ; Οχι; ; Ναι, διακοπή του σήματος DTMF: απενεργοποιήστε τις διακοπές. BIC #OMRS+OUT+CCIE,&CCTL1; Επαναφορά TA1 BIC #OMRS+OUT+CCIE,&CCTL2 ; Επαναφορά TA2 TARET POP R5 ; Επαναφορά R5 RETI; Επιστροφή από διακοπή. ; DTMF υψηλής συχνότητας: Το TA2 αντιστρέφει την έξοδο της Μονάδας Εξόδου 2. HCCR2 PUSH R5 ; Αποθήκευση χρησιμοποιημένων καταχωρητών MOV. B STDTMF+1,R5; Κατάσταση υψηλής συχνότητας DTMF ADD FDTMFHI(R5),&CCR2 ; Προσθήκη διάρκειας μισού κύκλου POP R5 ; Επαναφορά R5 RETI; Επιστροφή από διακοπή. HCCR3 ... ;Εργασία ελεγχόμενη από καταχωρητή CCR3 RETI HCCR4 ... ;Εργασία ελεγχόμενη από καταχωρητή CCR4 RETI ; ; Πίνακας συχνοτήτων DTMF: Ο πίνακας περιέχει: αριθμός κύκλων MCLK ανά μισό κύκλο. Τιμές προσαρμοσμένες για αποτελεσματική συχνότητα MCLK κατά τη διαδικασία συναρμολόγησης. και στρογγυλοποιούνται στο ελάχιστο πιθανό λάθοςσυχνότητες? FDTMFLO .word ((TCLK/697)+1)/2 ; Χαμηλής συχνότητας DTMF 697Hz .word ((TCLK/770)+1)/2 ; 770Hz .word ((TCLK/852)+1)/2 ; 852Hz .word ((TCLK/941)+1)/2 ; 941Hz FDTMFHI .word ((TCLK/1209)+1)/2 ; Υψηλή συχνότητα DTMF1209Hz .word ((TCLK/1336)+1)/2 ; 1336Hz .word ((TCLK/1477)+1)/2 ; 1477Hz .word ((TCLK/1633)+1)/2 ; 1633 Hz ; ; Ο πίνακας περιέχει τον αριθμό των μισών κύκλων για τη διάρκεια του σήματος DL (ms). ; Η χαμηλότερη συχνότητα DTMF χρησιμοποιείται για την καταμέτρηση. DTMFL .byte 2*697*DL/1000 ; Αριθμός μισών κύκλων.byte 2*770*DL/1000 ; για DL σε ms.byte 2*852*DL/1000 ; .byte 2*941*DL/1000 ; ; .sect "TIMVEC",0FFF0h ; Διανύσματα διακοπής χρονοδιακόπτη Timer_A .λέξη TIM_HND ; Διάνυσμα μονάδων 1..4 χρονόμετρα.λέξη TIMMOD0 ; Μονάδα χρονοδιακόπτη 0 vector.sect "INITVEC",0FFFEh ; Διάνυσμα Επαναφορά.λέξη INIT

Παρακάτω είναι μια ελαφρώς πιο γρήγορη λύση. Ωστόσο, απαιτεί περισσότερη μνήμη RAM επειδή... Τα δεδομένα που λαμβάνονται από τους πίνακες δεν υπολογίζονται εκ νέου κάθε φορά, αλλά αποθηκεύονται με λίγα λόγια σε RAM DTMFLO και DTMFHI. Η ανάγνωση πραγματοποιείται από τις ρουτίνες διακοπής του χρονοδιακόπτη Timer_A. Οι πίνακες που χρησιμοποιήθηκαν είναι πανομοιότυποι με αυτούς που φαίνονται στο προηγούμενο παράδειγμα.

FLLMPY .equ 32 ; Πολλαπλασιαστής συχνότητας FLL στα 1,048 MHz TCLK .equ FLLMPY*32768 ; TCLK: FLLMPY x f quartz DL .equ 82 ; Διάρκεια σήματος DTMF. σε ms (65..100 ms) STDTMF .equ 202h; Κατάσταση συχνότητας Hi and Lo TIM32B .equ 204 ; Επέκταση καταχωρητή χρονοδιακόπτη LENGTH .equ 206h ; Μετρητής διάρκειας DTMF DTMFLO .equ 208h ; Ημικύκλος της χαμηλότερης συχνότητας DTMFHI .equ 20Ah; Ανώτερη συχνότητα μισού κύκλου STACK .equ 600h ; Διεύθυνση προετοιμασίας στοίβας.κείμενο 0F000h ; Διεύθυνση έναρξης του προγράμματος. Αρχικοποίηση Timer_A: MCLK, Συνεχής λειτουργία, ενεργοποιημένες διακοπές. Προετοιμασία μονάδων εξόδου χρονοδιακόπτη Timer_A MCLK = 1,048 MHz (αυτόματο) ; INIT MOV #STACK,SP ; Εκκίνηση του δείκτη στοίβας CALL #INITSR ; Αρχικοποίηση πολλαπλασιαστή. Συχνότητες FLL και RAM MOV #ISMCLK+TAIE+CLR,&TACTL ; Έναρξη χρονοδιακόπτη MOV.B #TA2+TA1,&P3SEL ; Έξοδοι TA2 και TA1 στις θύρες P3.5/4 CLR TIM32B. Εκκαθάριση του καταχωρητή εκτεταμένου χρονοδιακόπτη BIS #MCONT,&TACTL ;Εκκίνηση του χρονοδιακόπτη Timer_A EINT ; Γενική διακοπή ενεργοποίηση MAINLOOP...; Κύριος βρόχος;Πάτημα πλήκτρων: Το SDTMF περιέχει μετατόπιση πίνακα. για 2 συχνότητες (0..6,0..6) στο high και low byte. MOV&TAR,R5 ; Για άμεση εκκίνηση ΠΡΟΣΘΗΚΗ FDTMFLO,R5 ; Μετατόπιση για μικρότερο χρόνο MOV R5,&CCR1 ; Πρώτη αλλαγή κατάστασης μετά από 0,71ms MOV R5,&CCR2 ; 1/(2x697) = 0,71ms; ; Λήψη των δύο μετρήσεων κύκλων για τις συχνότητες DTMF. MOV.B STDTMF+1,R5 ; Υψηλή συχνότητα DTMF MOV FDTMFHI(R5),DTMFHI ; Διάρκεια μισού κύκλου MOV.B STDTMF,R5 ; Χαμηλής συχνότητας DTMF MOV DTMFLO(R5),DTMFLO ; Διάρκεια μισού κύκλου; ; Μετρητής διάρκειας RRA R5 ; Προετοιμάστε ευρετήριο byte MOV.B DTMFL(R5),LENGTH ; αριθμός αλλαγών κατάστασης χαμηλότερης συχνότητας MOV #OMT+CCIE,&CCTL1 ; Αναστροφή εξόδου, διακοπή bit. MOV #OMT+CCIE,&CCTL2; Αναστροφή εξόδου, διακοπή bit. ... ; Επιστροφή στον κύριο βρόχο. ; Πρόγραμμα χειρισμού διακοπών από το CCR0 (δεν χρησιμοποιείται εδώ). TIMMOD0 ... RETI ; ; Εργαλείο χειρισμού διακοπής από καταχωρητές σύλληψης-σύγκρισης 1..4; TIM_HND ΠΡΟΣΘΗΚΗ &TAIV,PC ; Επεξεργασία του αιτήματος με το υψηλότερο. Προτεραιότητα RETI. χωρίς αίτημα διακοπής: RETI JMP HCCR1 ; αίτημα από CCR1 (DTMF χαμηλής συχνότητας) JMP HCCR2 ; αίτημα από CCR2 (DTMF υψηλής συχνότητας) JMP HCCR3 ; αίτημα από CCR3 JMP HCCR4 ; αίτημα από το CCR4. TIMOVH INC TIM32B ; Επέκταση Timer_A σε 32 bit RETI ; ; DTMF Low Frequency: Το TA1 αντιστρέφει την έξοδο της Μονάδας Εξόδου 1. HCCR1 ΠΡΟΣΘΗΚΗ DTMFLO,&CCR1; Προσθήκη διάρκειας μισού κύκλου ΜΗΚΟΣ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ ; Έχει ολοκληρωθεί η διάρκεια του σήματος DL; JNZ TARET ; Οχι; ; Ναι, διακοπή του σήματος DTMF: απενεργοποιήστε τις διακοπές. BIC #OMRS+OUT+CCIE,&CCTL1; Επαναφορά TA1 BIC #OMRS+OUT+CCIE,&CCTL2 ; Επαναφορά TA2 TARET RETI ; Επιστροφή από διακοπή. DTMF υψηλής συχνότητας: Το TA2 αντιστρέφει την έξοδο της Μονάδας Εξόδου 2. HCCR2 ΠΡΟΣΘΗΚΗ DTMFHI,&CCR2; Προσθήκη διάρκειας μισού κύκλου RETI ; Επιστροφή από διακοπή. HCCR3. .. ;Εργασία ελεγχόμενη από καταχωρητή CCR3 RETI HCCR4 ... ;Εργασία ελεγχόμενη από καταχωρητή CCR4 RETI ; ; Οι πίνακες και τα διανύσματα διακοπής είναι πανομοιότυπα με αυτά που φαίνονται στο προηγούμενο παράδειγμα.

3.3 Υλικό για την παραγωγή σημάτων DTMF

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, στην περιοχή συχνοτήτων 200 Hz.. 4600 Hz, το επίπεδο σήματος της συχνότητας μετάδοσης πρέπει να είναι τουλάχιστον 20 dB πάνω από το επίπεδο των εξωτερικών σημάτων (θόρυβος). Επιπλέον, βάσει των προδιαγραφών, τα σήματα από τις «άνω» και «κάτω» ομάδες πρέπει να έχουν διαφορετικά επίπεδα, επομένως κάθε σήμα απαιτεί το δικό του φίλτρο. Ημιτονοειδή πλάτη συχνότητας μπορούν να ληφθούν από τη σειρά Fourier.

Για να επιλέξετε συχνότητες αποκοπής κατά το σχεδιασμό ενός αναλογικού φίλτρου, πρέπει να τηρείτε τις ακόλουθες απαιτήσεις με βάση:

• Επειδή είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί η δυνατότητα οποιουδήποτε συνδυασμού συχνοτήτων της «κατώτερης» ομάδας με συχνότητες της «ανώτερης» ομάδας· η διαφορά στα επίπεδα μεταξύ της χαμηλότερης και της υψηλότερης συχνότητας στην ομάδα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 3 dB.
• Για τη χαμηλότερη συχνότητα στην ομάδα (f1), η αρμονική καταστολή (3f1) δεν πρέπει να είναι χειρότερη από 20 dB. Η εκπλήρωση αυτής της προϋπόθεσης είναι πιο κρίσιμη για τη χαμηλότερη συχνότητα στην ομάδα, επειδή είναι όσο το δυνατόν πιο μακριά από τη συχνότητα αποκοπής του φίλτρου.

Ο τύπος περιγράφει το τετράγωνο της απόλυτης τιμής στην έξοδο ενός υψηλοπερατού φίλτρου Butterworth τάξης n:

Αυτός ο τύπος αντιπροσωπεύει την εξάρτηση του κέρδους υψηλοπερατού φίλτρου Butterworth από τη συχνότητα. Οι παράμετροι fg και n καθορίζουν τη συχνότητα αποκοπής και τη σειρά του φίλτρου, αντίστοιχα.

Πρώτα απ 'όλα, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η απαιτούμενη σειρά φίλτρου, λαμβάνοντας υπόψη τη συμμόρφωση με τις παραπάνω απαιτήσεις.

Για να ικανοποιηθεί η πρώτη συνθήκη, ο λόγος των τετραγώνων των απόλυτων τιμών των χαμηλότερων και υψηλότερων συχνοτήτων στην ομάδα δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερος από 3 dB ή:

Η δεύτερη συνθήκη θα ικανοποιηθεί αυτόματα εάν ο λόγος των τετραγώνων των απόλυτων τιμών των συχνοτήτων f1 και 3f1 είναι μεγαλύτερος από 10/3, στην περίπτωση αυτή η τρίτη αρμονική στο ορθογώνιο σήμα είναι 1/3 μικρότερη (βλ. Fourier σειρά και Εικ. 2):

Ως αποτέλεσμα των υπολογισμών για τις συχνότητες και των δύο ομάδων, έχουμε την απαιτούμενη σειρά φίλτρων n=1,15. Έτσι, οι απαιτήσεις θα ικανοποιούνται από ένα φίλτρο 2ης τάξης, το οποίο μπορεί να κατασκευαστεί τελεστικος ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ. Εάν χρησιμοποιείτε φίλτρο 3ης τάξης, χρειάζεστε μόνο δύο επιπλέον στοιχεία. Ωστόσο, αυτό θα μειώσει τις απαιτήσεις για τη διασπορά των παραμέτρων των εξαρτημάτων. Και οι δύο παραπάνω απαιτήσεις θα πληρούνται εάν η συχνότητα αποκοπής είναι εντός των ακόλουθων ορίων:

Κάτω ομάδα	fg>880 Hz	fg<1418 Гц
Ανώτερη ομάδα	fg>1527 Hz	fg<2460 Гц

Εάν η συχνότητα αποκοπής είναι στο ελάχιστο της, θα συμβεί μέγιστη αρμονική μείωση. Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση η διαφορά μεταξύ της χαμηλότερης και της υψηλότερης συχνότητας στην ομάδα θα είναι 3 dB. Στην υψηλότερη δυνατή συχνότητα αποκοπής, η διαφορά στάθμης είναι ελάχιστη, αλλά οι αρμονικές συνιστώσες καταστέλλονται μόνο κατά 20 dB.

Κατά τον υπολογισμό του φίλτρου, δόθηκε αυξημένη προσοχή στην αρμονική καταστολή· η διαφορά επιπέδου εντός της ομάδας καθορίστηκε στα 2 dB. Ως αποτέλεσμα, οι συχνότητες αποκοπής είναι 977 Hz και 1695 Hz. Η προκύπτουσα αρμονική καταστολή υπερβαίνει σημαντικά τις απαιτήσεις. Η διαφορά στα επίπεδα συχνότητας στην ομάδα είναι εντός των απαιτήσεων ακόμη και στην περίπτωση απόκλισης της συχνότητας αποκοπής που σχετίζεται με την εξάπλωση στις παραμέτρους των χρησιμοποιούμενων εξαρτημάτων. Κατά τον υπολογισμό των τιμών των στοιχείων φίλτρου, επιλέχθηκαν αντιστάσεις με βάση τη μέγιστη εγγύτητά τους με τις τυπικές τιμές της σειράς E12.

Στις εξόδους του φίλτρου, το αποτέλεσμα είναι δύο ημιτονοειδή σήματα με σημαντικά κατασταλμένες αρμονικές. Για να συνδυαστούν αυτά τα σήματα, εισάγεται ένας πρόσθετος αθροιστής.

Έτσι, χρησιμοποιώντας μόνο 3 op-amp και μερικά παθητικά στοιχεία, είμαστε σε θέση να δημιουργήσουμε σήματα DTMF χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή χωρίς να χρησιμοποιήσουμε σημαντικούς υπολογιστικούς πόρους.

Χρησιμοποιώντας προγράμματα προσομοιωτών, ελέγχθηκαν οι κατά προσέγγιση τιμές. Η απόκριση των φίλτρων ταιριάζει πολύ με την υπολογισμένη απόκριση συχνότητας.

Ρύζι. 6: Φάσμα πλάτους ορθογώνιου σήματος με συχνότητα 697 Hz στην έξοδο φίλτρου 3ης τάξης

Στο Σχ. Το σχήμα 6 δείχνει το φάσμα πλάτους ενός ορθογώνιου σήματος με συχνότητα 697 Hz, που διέρχεται από ένα φίλτρο 3ης τάξης. Όπως φαίνεται από το σχήμα, η τρίτη και η πέμπτη αρμονική (2091 Hz και 3485 Hz) είναι σημαντικά εξασθενημένες (-25,6 dB).

Ρύζι. 7: Φάσμα πλάτους ορθογώνιου σήματος με συχνότητα 941 Hz στην έξοδο φίλτρου 3ης τάξης

Στο Σχ. Το σχήμα 7 δείχνει το φάσμα ενός σήματος τετραγωνικού κύματος με συχνότητα 941 Hz. Στην περιοχή συχνοτήτων που μας ενδιαφέρει, μέχρι τα 4600 Hz, υπάρχει μόνο μία αρμονική. Αφού περάσει το φίλτρο, αυτή η αρμονική των 2823 Hz εξασθενεί σημαντικά (-27,9 dB). Η διαφορά επιπέδου μεταξύ της χαμηλότερης και της υψηλότερης συχνότητας στην ομάδα δεν υπερβαίνει τα 1,9 dB.

Προκειμένου να χρησιμοποιηθούν εξαρτήματα χαμηλού κόστους με μεγάλη διακύμανση στις παραμέτρους, πραγματοποιήθηκε πρόσθετη μοντελοποίηση. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης έδειξαν ότι η επιτρεπόμενη διασπορά στις τιμές των αντιστάσεων και των πυκνωτών είναι 10%.

Εικόνα 8: Ιστόγραμμα – κατανομή των επιπέδων σήματος σε μια ομάδα

Εικόνα 9: Ιστόγραμμα – Αρμονική Καταστολή

Στο Σχ. Τα Σχήματα 8 και 9 δείχνουν ιστογράμματα που ελήφθησαν χρησιμοποιώντας ανάλυση Monte Carlo. Σε αυτήν την περίπτωση, οι τιμές των συστατικών κυμαίνονταν τυχαία μέσα σε μια διαφορά 10%. Μετά από 100 επαναλήψεις, τα αποτελέσματα για όλα τα προσομοιωμένα φίλτρα απεικονίζονται σε ιστογράμματα. Στο ιστόγραμμα στο Σχ. Το Σχήμα 8 δείχνει τη διαφορά επιπέδου μεταξύ των συχνοτήτων εντός της ομάδας. Η μέγιστη επιτρεπόμενη διαφορά των 3 dB μεταξύ της ελάχιστης και της μέγιστης συχνότητας δεν επιτεύχθηκε σε καμία περίπτωση. Η μέση τιμή είναι 1,6 dB, η οποία είναι ελαφρώς καλύτερη από την υπολογιζόμενη τιμή των 2 dB.

Στο Σχ. Το σχήμα 9 δείχνει την εξασθένηση των αρμονικών για την ομάδα «χαμηλότερης» συχνότητας. Η απαιτούμενη τιμή των 20 dB επιτυγχάνεται σε όλες τις περιπτώσεις, η μέση τιμή είναι περίπου 27 dB. Στη χειρότερη περίπτωση, η αρμονική καταστέλλεται κατά 24,2 dB.

Οι τιμές που υπολογίζονται για το φίλτρο της «κατώτερης» ομάδας συχνοτήτων πραγματοποιούνται επίσης για το φίλτρο της «ανώτερης» ομάδας συχνοτήτων.

Και τα δύο φίλτρα έχουν το ίδιο κύκλωμα. Η μόνη διαφορά είναι στις συχνότητες αποκοπής των φίλτρων για τις ομάδες ανώτερης και χαμηλότερης συχνότητας. Τα R1 και C1 σχηματίζουν ένα υψιπερατό φίλτρο 1ης τάξης. Επειδή η αντίσταση εισόδου του κυκλώματος εξαρτάται επίσης από το R1, η τιμή αυτού του στοιχείου δεν πρέπει να είναι πολύ μικρή. Διαφορετικά, οι έξοδοι του μικροελεγκτή θα υπερφορτωθούν και η τετραγωνική κυματομορφή θα παραμορφωθεί. Σε αυτή την περίπτωση, πρόσθετες συχνότητες που προκύπτουν από παραμόρφωση ενδοδιαμόρφωσης θα προστεθούν στο σήμα, οι οποίες θα επηρεάσουν αρνητικά την αναλογία σήματος προς θόρυβο.

Η λειτουργία μεταφοράς φίλτρων υψηλότερης τάξης δεν μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας μόνο παθητικά στοιχεία.

Επομένως, το φίλτρο 2ης τάξης πρέπει να περιέχει έναν ενισχυτή λειτουργίας. Το ενεργό κέρδος φίλτρου ρυθμίζεται στο 0,2 χρησιμοποιώντας αντιστάσεις R1-1 και R1-2. Όπως μπορείτε να δείτε, το σήμα είναι κάπως εξασθενημένο. Αυτό είναι απαραίτητο για να αποφευχθεί η υπερφόρτωση του op-amp, επειδή το μέγιστο πλάτος της θεμελιώδους ημιτονοειδούς αρμονικής του σήματος τετραγωνικού κύματος υπερβαίνει το πλάτος του ίδιου του σήματος τετραγωνικού κύματος (Βλ. σειρά Fourier και Σχ. 2). Ένας πρόσθετος αθροιστής προσαρμόζει το απαιτούμενο επίπεδο εξόδου. Λόγω της σταθερής συνιστώσας του ορθογώνιου σήματος, το σημείο λειτουργίας του op-amp ρυθμίζεται στο επίπεδο Vcc/2 (Βλέπε επίσης σειρά Fourier και Εικ. 2). Σε αυτήν την περίπτωση, η σταθερή συνιστώσα δεν μπορεί να εξαλειφθεί από το διαιρέτη εισόδου R1-1/R1-2. Για την αποσύνδεση του κυκλώματος του λειτουργικού συστήματος με τάση DC, χρησιμοποιείται πυκνωτής C3.

Σε κάθε μία από τις εξόδους του αναλογικού φίλτρου, παράγεται ένα σήμα της ανώτερης και κατώτερης ομάδας συχνότητας, αντίστοιχα. Σε έναν επιπλέον αθροιστή, αυτά τα σήματα προστίθενται. Σε αυτό το στοιχείο κυκλώματος, μπορείτε να ρυθμίσετε τη σχέση μεταξύ της «κατώτερης» και της «ανώτερης» συχνότητας στο συνολικό σήμα και της στάθμης του σήματος εξόδου χρησιμοποιώντας τις αντιστάσεις R4 και R5. Έτσι, το πλάτος εξόδου μπορεί εύκολα να προσαρμοστεί ώστε να ταιριάζει σε διαφορετικές απαιτήσεις σε διαφορετικές χώρες.

Κατά τον υπολογισμό των τιμών των εξαρτημάτων, οι τιμές του πυκνωτή ήταν, ως συνήθως, σταθερές και οι τιμές των αντιστάσεων υπολογίστηκαν σύμφωνα με αυτές. Σε αυτό το κύκλωμα, χρησιμοποιήθηκαν πυκνωτές και αντιστάσεις της τυπικής σειράς E12 με διάδοση 10%.

Στο Σχ. Το σχήμα 10 δείχνει ένα σχηματικό διάγραμμα αναλογικών φίλτρων και έναν αθροιστή:

Ρύζι. 10: Σχηματικό διάγραμμα αναλογικών φίλτρων με πρόσθετο αθροιστή

Οι πυκνωτές C1-1 και C1-2 συνδυάζουν τα δύο σήματα μαζί στο σημείο λειτουργίας Vcc/2. Δεν πρέπει να επιλέξετε πολύ μεγάλες τιμές για αυτά τα στοιχεία, γιατί είναι στοιχεία φίλτρου χαμηλής διέλευσης για την εξάλειψη των υποαρμονικών χαμηλών συχνοτήτων. Ο πυκνωτής φίλτρου C5 εξαλείφει τον θόρυβο της τάσης αναφοράς. Ένας πρόσθετος πυκνωτής C6 που συνδέεται παράλληλα με την αντίσταση ανάδρασης R6 σχηματίζει ένα υψηλοπερατό φίλτρο πρώτης τάξης. Εάν επιλεγεί η χαμηλότερη συχνότητα αποκοπής φίλτρου, το πρόσθετο φιλτράρισμα των παρεμβολών ενδοδιαμόρφωσης υψηλής συχνότητας βελτιώνει την ποιότητα του σήματος εξόδου, αλλά θα υπάρξει κάποια εξασθένηση των υψηλότερων συχνοτήτων της «ανώτερης» ομάδας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η δημιουργία της υψηλότερης συχνότητας DTMF των 1633 Hz δεν είναι απαραίτητη γιατί χρησιμοποιείται μόνο για τον σχηματισμό συμβόλων υπηρεσίας A-D και η αναλογία σήματος προς θόρυβο μπορεί να βελτιωθεί μειώνοντας τη συχνότητα αποκοπής του φίλτρου. Έτσι, η αύξηση της συχνότητας αποκοπής οδηγεί σε αύξηση του επιπέδου παρεμβολής υψηλής συχνότητας, αλλά ταυτόχρονα μειώνεται ο αρνητικός αντίκτυπος στις συνιστώσες υψηλότερης συχνότητας του σήματος DTMF.

4 Αποτελέσματα μελετών σημάτων πομπού DTMF

Τα παρακάτω φασματογράμματα (Εικ. 11 και 12) δείχνουν τα σήματα εξόδου του πομπού DTMF σε διάφορες συχνότητες. Στο Σχ. Το σχήμα 11 δείχνει το φάσμα πλάτους του συμβόλου "1". Οι συχνότητες που απαιτούνται για τη μετάδοσή του - 697 και 1207 Hz - είναι στα επίπεδα των -10,5 dB και -8,5 dB, αντίστοιχα. Οι αρμονικές στα 2091 και 3621 Hz καταστέλλονται κατά σχεδόν 30 dB. Για τη μετάδοση του συμβόλου "D", δημιουργούνται οι δύο υψηλότερες συχνότητες - 941 και 1633 Hz. Όπως φαίνεται από το Σχ. 12, το επίπεδο χαμηλής συχνότητας είναι -12 dB, το επίπεδο υψηλής συχνότητας είναι -11 dB. Οι αντίστοιχες αρμονικές εξασθενούν περισσότερο από 30 dB. Έτσι, οι μετρούμενες τιμές αντιστοιχούν στα αποτελέσματα της προσομοίωσης και στις απαιτήσεις προδιαγραφών.

Ρύζι. 11: Φάσμα πλάτους συμβόλου "1": 697 και 1207 Hz

Ρύζι. 12: Φάσμα πλάτους του συμβόλου "D": 941 και 1633 Hz

Η απόλυτη ακρίβεια συχνότητας των παραγόμενων τετραγωνικών σημάτων δεν μπορεί να επιτευχθεί όταν χρησιμοποιούνται δύο διαφορετικοί χρονομετρητές· το αποτέλεσμα θα εξαρτηθεί από τον συνδυασμό των δύο συχνοτήτων και τον τύπο των χρονομετρητών που χρησιμοποιούνται. Ο λόγος για αυτό είναι μια σύγκρουση διακοπής χρονοδιακόπτη. Ωστόσο, η απαιτούμενη ακρίβεια ±1,8% συναντάται με μεγάλο περιθώριο.

Εάν ένας χρονοδιακόπτης 8-bit και ένας χρονοδιακόπτης θύρας χρονοδιακόπτη χρησιμοποιούνται σε συχνότητα συστήματος MCLK 1,048 MHz, τότε οι συχνότητες της «κατώτερης» ομάδας δημιουργούνται με ακρίβεια όχι χειρότερη από 0,3%. Για τις συχνότητες της «ανώτερης» ομάδας, στην πράξη, ελήφθη απόκλιση όχι μεγαλύτερη από 0,5%.

Η μόνη εξαίρεση είναι ο χαρακτήρας DTMF "D", για τον οποίο δημιουργούνται οι υψηλότερες συχνότητες. Ως αποτέλεσμα, σε αυτόν τον συνδυασμό η συχνότητα της «ανώτερης» ομάδας 1633 Hz έχει απόκλιση -0,97%.

Χωρίς αυτήν την εξαίρεση, ακόμη και η υψηλότερη συχνότητα των 1633 Hz παράγεται με ακρίβεια μεγαλύτερη από 0,5%. Οι μέγιστες αποκλίσεις για διάφορες συχνότητες δίνονται στον πίνακα:

Εάν το Timer_A χρησιμοποιείται για τη δημιουργία συχνοτήτων, το σφάλμα θα εξαρτηθεί από τη συχνότητα MCLK που χρησιμοποιείται:

MCLK, MHz	1,048	2,096	3,144	3,800
Πολλαπλασιαστής FLL	32	64	96	116
697 Hz	+0,027%	+0,027%	+0,027%	+0,027%
770 Hz	-0,015%	-0,016%	+0,033%	-0,016%
852 Hz	+0,059%	-0,023%	+0,005%	+0,031%
941 Hz	+0,029%	+0,029%	+0,029%	+0,035%
1209 Hz	-0,079%	+0,036%	+0,036%	-0,003%
1336 Hz	+0,109%	-0,018%	+0,025%	+0,025%
1447 Hz	-0,009%	-0,009%	-0,009%	-0,009%
1633 Hz	+0,018%	+0,018%	+0,018%	+0,018%

5. Συμπέρασμα

Το λογισμικό για αυτό το παράδειγμα είναι πολύ απλό και, καταλαμβάνοντας περίπου 300 Byte, απαιτεί μικρή ποσότητα μνήμης RAM και ROM. Χάρη στην ενσωματωμένη μονάδα χρονοδιακόπτη, οι απαιτούμενες συχνότητες παράγονται με υψηλή ακρίβεια χωρίς να χάνεται το φορτίο της CPU. Σε μια διαμόρφωση όπου χρησιμοποιείται ένας χρονοδιακόπτης 8-bit και ένας χρονοδιακόπτης/Θύρα για τη δημιουργία, οι ρουτίνες διακοπής καταλαμβάνουν περίπου το 12% του πόρου της CPU. Στην περίπτωση που οι συχνότητες δημιουργούνται από τον χρονοδιακόπτη Timer_A, το φορτίο της CPU για τις ρουτίνες διακοπής επεξεργασίας μειώνεται στο 6%. Ως αποτέλεσμα, ενδέχεται να εκτελούνται άλλες εργασίες κατά τη μετάδοση σημάτων DTMF ή η CPU μπορεί να τεθεί σε λειτουργία χαμηλής κατανάλωσης για να μειωθεί η κατανάλωση ρεύματος.

Η καλή λειτουργικότητα της περιγραφόμενης μονάδας για τη δημιουργία σημάτων DTMF χρησιμοποιώντας σήματα τετραγωνικών κυμάτων αποδεικνύεται από τη σχεδίαση κυκλώματος υλικού. Επειδή Είναι δυνατή η χρήση εξαρτημάτων με ένα ευρύ φάσμα παραμέτρων στο κύκλωμα· η τιμή μιας τέτοιας λύσης είναι πολύ χαμηλή. Όλες οι απαιτήσεις προδιαγραφών πληρούνται σε μεγάλο βαθμό, επομένως δεν απαιτείται ξεχωριστή μονάδα γεννήτριας σήματος DTMF σε όργανα που χρησιμοποιούν το MSP430 ως ελεγκτή ελέγχου.

Εάν σε μια συγκεκριμένη περίπτωση είναι απαραίτητο να αυξηθεί η αναλογία σήματος προς θόρυβο, χρησιμοποιώντας έναν πρόσθετο ενισχυτή λειτουργίας, μπορεί να κατασκευαστεί ένα φίλτρο για την περαιτέρω καταστολή της παραμόρφωσης της ενδοδιαμόρφωσης. Ένας τέτοιος πρόσθετος λειτουργικός ενισχυτής υπάρχει ήδη στον quad op-amp του πακέτου DIL14.

6 Σύνδεσμοι

Bundesamt fur Post und Telekommunikation (Ομοσπονδιακό Γραφείο Ταχυδρομείων και Τηλεπικοινωνιών): BAPT 223 ZV 5, Zulassungsvorschrift fur Endeinrichtungen zur Anschaltung an analoge Wahlanschlusse (ausgenommen Notruf- und Durchwahlangue συνδεδεμένες συσκευές τηλεφωνίας offphonesschlusse) αποκλείοντας απαιτήσεις ασφάλειας και κλήσεων) / ISDN της Deutschen Bundespost Telekom. Bundesministerium fur Post und Telekommunikation, Draft, Βόννη Απρίλιος 1994 Papula: Mathematik fur Ingenieure 2 (Mathematics for Engineers); Vieweg Verlag, Braunschweig 1990 Tietze / Schenk: Halbleiterschaltungstechnik; (Titze/Schenk, Semiconductor Circuit Engineering), 10th.Edition; Springer Verlag, Βερολίνο 1993 Lutz Bierl / Texas Instruments: MSP430 Family, Metering Application Report, Texas Instruments, Issue 2.1, Jan 1997, SLAAE10B Texas Instruments: MSP430 Family, Architecture User's Guide and Module Library, Texas1 Instruments, Texas1 Instruments MSP430 Family, Software User's Guide, Texas Instruments, 1996 Texas Instruments: MSP430 Family, Assembly Language Tools Guide, Texas Instruments, 1996 Siwy, Robert: Systementwicklung einer Telekom-Aplikation zum Senden und Empfangen vonn DTMF-Signeve τηλεπικοινωνιακό σύστημα λήψης και μετάδοσης ψηφιακών σημάτων με βάση τον μικροελεγκτή MSP430). Diplomarbeit, Fachhochschule Landshut, Mai 1997

Χαρακτηριστικά γνωρίσματα:

• Δημιουργία ημιτονοειδών κυμάτων με χρήση διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM)
• Συνδυασμός διαφορετικών σημάτων ημιτονοειδούς κύματος σε ένα σήμα DTMF
• Πηγαίοι κώδικες σε γλώσσες assembly και C
• Σχεδιασμένο για να λειτουργεί με STK500
• Μέγεθος κώδικα προγράμματος 260 byte / σταθερό μέγεθος πίνακα 128 byte
• Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μετατροπής πίνακα

Εισαγωγή

Αυτό το έγγραφο περιγράφει μια τεχνική για τη δημιουργία σημάτων DTMF (σήματα πολλαπλών συχνοτήτων διπλού τόνου) με χρήση οποιουδήποτε μικροελεγκτή AVR που περιέχει μονάδα διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM) και στατική RAM. Αυτά τα σήματα χρησιμοποιούνται ευρέως στην τηλεφωνία, όπου αναπαράγονται όταν πατάτε τα κουμπιά κλήσης μιας τηλεφωνικής συσκευής. Για να δημιουργηθεί σωστά ένα σήμα DTMF, δύο συχνότητες πρέπει να τοποθετηθούν μεταξύ τους: μια χαμηλή συχνότητα (fb) και μια υψηλή συχνότητα (fa). Ο Πίνακας 1 δείχνει πώς αναμειγνύονται διαφορετικές συχνότητες για την παραγωγή ήχων DTMF όταν πατηθούν διαφορετικά πλήκτρα.

Εικόνα 1 – Κύκλωμα γεννήτριας σήματος DTMF

Πίνακας 1 – Πίνακας δημιουργίας σήματος τόνου

fb/fa	1209 Hz	1336 Hz	1477 Hz	1633 Hz
697 Hz	1	2	3	ΕΝΑ
770 Hz	4	5	6	σι
852 Hz	7	8	9	ντο
941 Hz	*	0	#	ρε

Οι σειρές του Πίνακα 1 δείχνουν τιμές χαμηλής συχνότητας και οι στήλες δείχνουν τιμές υψηλής συχνότητας. Για παράδειγμα, ο πίνακας δείχνει ότι όταν πατάτε το κουμπί "5", οι συχνότητες fb = 770 Hz και fa = 1336 Hz πρέπει να αναμειχθούν. Ως αποτέλεσμα της προσθήκης δύο ημιτονοειδών σημάτων διαφορετικών συχνοτήτων, σχηματίζεται ένα σήμα DTMF

πού είναι ο λόγος πλάτους Κ=Α β /Α ατα σήματα πηγής πρέπει να πληρούν την προϋπόθεση

Λειτουργική αρχή

Εκτός από τις γενικές πληροφορίες σχετικά με τη χρήση της διαμόρφωσης πλάτους παλμού, θα παρουσιαστεί παρακάτω πώς η διαμόρφωση πλάτους παλμού σας επιτρέπει να δημιουργείτε ημιτονοειδή σήματα. Η επόμενη παράγραφος περιγράφει τον τρόπο χρήσης της βασικής συχνότητας μεταγωγής για τη λήψη διαφορετικών συχνοτήτων. Μετά την ανασκόπηση των θεωρητικών θεμελίων, θα δοθεί μια περιγραφή της ίδιας της γεννήτριας σήματος DTMF. Δημιουργία ημιτονοειδών κυμάτων

Ανάλογα με την αναλογία της διάρκειας των υψηλών επιπέδων τάσης VH και χαμηλών VL, η μέση τιμή στην έξοδο PWM αλλάζει. Εάν η αναλογία μεταξύ των διάρκειων και των δύο επιπέδων παραμείνει σταθερή, ως αποτέλεσμα θα δημιουργηθεί ένα σταθερό επίπεδο τάσης VAV. Το σχήμα 2 δείχνει ένα διαμορφωμένο σήμα πλάτους παλμού.

Σχήμα 2 – Παραγωγή επιπέδου τάσης DC

Το επίπεδο τάσης καθορίζεται από την έκφραση:

(3)

Μπορεί να δημιουργηθεί ένα ημιτονοειδές σήμα υπό τον όρο ότι η μέση τιμή της τάσης που παράγεται από τη διαμόρφωση πλάτους παλμού αλλάζει κάθε κύκλο PWM. Η σχέση μεταξύ υψηλών και χαμηλών επιπέδων πρέπει να ρυθμιστεί σύμφωνα με το επίπεδο τάσης του ημιτονοειδούς κύματος την αντίστοιχη χρονική στιγμή. Το σχήμα 3 απεικονίζει αυτή τη διαδικασία. Τα δεδομένα πηγής για το PWM υπολογίζονται για κάθε περίοδο και καταγράφονται στον πίνακα μετατροπών (TC).

Το Σχήμα 3 απεικονίζει επίσης τη σχέση μεταξύ της συχνότητας του θεμελιώδους ημιτονοειδούς κύματος και του αριθμού των δειγμάτων. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των δειγμάτων (Nc), τόσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια της μοντελοποίησης του προκύπτοντος σήματος:

(4)

Η συχνότητα PWM εξαρτάται από την ανάλυση PWM. Σε ανάλυση 8 bit, η τελική τιμή (πάνω από την μέτρηση) του χρονοδιακόπτη είναι 0xFF (255). Επειδή Ο χρονοδιακόπτης μετρά προς τα εμπρός και προς τα πίσω, τότε αυτή η τιμή πρέπει να διπλασιαστεί. Επομένως, η συχνότητα PWM μπορεί να υπολογιστεί διαιρώντας τη συχνότητα ρολογιού του χρονοδιακόπτη f CK με 510. Έτσι, με συχνότητα ρολογιού χρονοδιακόπτη 8 MHz, η προκύπτουσα συχνότητα PWM θα είναι 15,6 kHz.

Εικόνα 3 – Δημιουργία ημιτονοειδούς σήματος χρησιμοποιώντας PWM

Αλλαγή της συχνότητας ενός ημιτονοειδούς κύματος

Ας υποθέσουμε ότι τα ημιτονοειδή δείγματα διαβάζονται από τον πίνακα αναζήτησης όχι διαδοχικά, αλλά ένα κάθε φορά. Σε αυτή την περίπτωση, με τον ίδιο ρυθμό δειγματοληψίας, θα δημιουργηθεί ένα σήμα με διπλάσια συχνότητα (βλ. Εικόνα 4).

Εικόνα 4 – Διπλασιασμός της προκύπτουσας συχνότητας (XSW = 2)

Κατ' αναλογία, αν διαβάζετε όχι κάθε δεύτερη τιμή, αλλά κάθε τρίτη, τέταρτη, πέμπτη (αντίστοιχα, το πλάτος του βήματος είναι 3, 4, 5...) κ.λπ. είναι δυνατή η δημιουργία συχνοτήτων Nc στην περιοχή . Σημειώστε ότι για τις υψηλές συχνότητες η προκύπτουσα κυματομορφή δεν θα είναι ημιτονοειδής. Συμβολίζουμε το πλάτος του βήματος σύμφωνα με τον πίνακα μετατροπών ως XSW, Οπου

(5)

Ο υπολογισμός της τρέχουσας θέσης στο TP για την επόμενη περίοδο PWM (όταν ο χρονοδιακόπτης υπερχειλίζει) πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας την έκφραση (6). Νέα τιμή στη θέση X LUTεξαρτάται από την προηγούμενη κατάστασή του X" LUTμε αυξανόμενο πλάτος βήματος XSW

(6)

Προσθήκη διαφορετικών συχνοτήτων για λήψη σήματος DTMF

Το σήμα DTMF μπορεί να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας τις εκφράσεις (1) και (2). Για απλότητα των αριθμητικών πράξεων, η τιμή του συντελεστή Κ λαμβάνεται ίση με 0,75 προκειμένου να αντικατασταθεί η αριθμητική πράξη με λογικές μετατοπίσεις. Λαμβάνοντας υπόψη την έκφραση (6), η τρέχουσα τιμή για τον έλεγχο PWM μπορεί να υπολογιστεί από την έκφραση:

και λαμβάνοντας υπόψη ότι X LUTa=Χ" Λούτα + XSWa ,X LUTb=X" LUTb + XSWb, ας το γράψουμε επιτέλους

Υλοποίηση γεννήτριας DTMF

Αυτό το παράρτημα εξετάζει την κατασκευή μιας γεννήτριας τόνου DTMF χρησιμοποιώντας μια έξοδο PWM 8-bit (OC1A) και έναν πίνακα με δείγματα 128 ημιτονοειδών συναρτήσεων (Nc), καθένα από τα οποία καθορίζεται από 7 bit (n). Οι ακόλουθες εκφράσεις δείχνουν αυτήν την εξάρτηση και δείχνουν επίσης τον τρόπο υπολογισμού των καταχωρήσεων του πίνακα αναζήτησης:

(9)

Το πλεονέκτημα της χρήσης 7 bit είναι ότι το άθροισμα των τιμών του σήματος υψηλής και χαμηλής συχνότητας είναι ένα byte σε μέγεθος. Για την υποστήριξη του πλήρους συνόλου των τόνων DTMF, πρέπει να υπολογιστούν 8 τιμές για κάθε συχνότητα DTMF από τον Πίνακα 1 και να εισαχθούν στον πίνακα αναζήτησης.

Για να επιτευχθεί υψηλότερη ακρίβεια, εφαρμόστηκε η ακόλουθη λύση: οι τιμές που υπολογίζονται χρησιμοποιώντας την έκφραση 5 απαιτούν μόνο 5 byte. Για να χρησιμοποιήσετε και τα 8 byte, τα οποία θα μειώσουν τα σφάλματα στρογγυλοποίησης, αυτή η τιμή πολλαπλασιάζεται επί 8. Ο δείκτης στον πίνακα αναζήτησης γράφεται με τον ίδιο τρόπο. Αλλά σε αυτήν την περίπτωση χρειάζονται δύο byte για να αποθηκευτεί 8 φορές η τιμή. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να εκτελεστούν 3 μετατοπίσεις προς τα δεξιά και μια πράξη μέτρου Nc ρίζας (λογικός πολλαπλασιασμός με Nc-1) πριν χρησιμοποιηθούν αυτά τα byte ως δείκτης στις τιμές ημιτονοειδούς κύματος στο

Εικόνα 5 – Διάγραμμα μονάδας για σύνδεση στο STK500

Το σήμα PWM παράγεται στον ακροδέκτη OC1A (PD5). Ένα πρόσθετο φίλτρο εξόδου θα βοηθήσει να γίνει το σήμα πιο συμβατό με την ημιτονοειδή κυματομορφή. Όταν μειώνετε τη συχνότητα PWM, μπορεί να χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε ένα φίλτρο με πιο απότομη απόκριση συχνότητας για να έχετε ένα καλό αποτέλεσμα.

Η σύνδεση του πληκτρολογίου φαίνεται στο Σχήμα 1. Η λειτουργία του πληκτρολογίου πρέπει να οργανωθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατός ο προσδιορισμός του πλήκτρου που πατήθηκε. Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο αλγόριθμο:

1. Προσδιορισμός της συμβολοσειράς του πατημένου πλήκτρου
   • διαμορφώστε το σημειωματάριο χαμηλής τάξης της θύρας Β ως έξοδο και ορίστε το αρχείο καταγραφής. "0"
   • διαμορφώστε το υψηλό τετράδιο της θύρας Β ως είσοδο με τη σύνδεση αντιστάσεων έλξης
   • η γραμμή με το πατημένο κουμπί ορίζεται ως το ψηφίο της υψηλότερης τετραάδας με ημερολόγιο. "0"
2. Καθορισμός της στήλης πατημένου πλήκτρου
   • διαμορφώστε το high notebook της θύρας Β ως έξοδο και ορίστε το αρχείο καταγραφής. "0"
   • διαμορφώστε το τετράδιο χαμηλής τάξης της θύρας Β ως είσοδο συνδέοντας αντιστάσεις έλξης
   • η στήλη με το πατημένο κουμπί ορίζεται ως το ψηφίο της τετραάδας χαμηλής τάξης με το ημερολόγιο. "0"

Σημείωση: Στο STK200, οι αντιστάσεις συνδέονται σε σειρά μεταξύ των ακροδεκτών σύνδεσης PORTB και των ακροδεκτών του μικροελεγκτή BP5, PB6 και PB7 (βλ. διάγραμμα STK200). Αυτό θα προκαλέσει προβλήματα εάν το πληκτρολόγιο είναι συνδεδεμένο στην υποδοχή PORTB.

Το σχήμα 6 απεικονίζει τη λειτουργία της υπορουτίνας για τον προσδιορισμό του πατημένου πλήκτρου. Ανάλογα με το πλήκτρο που πατάτε, προσδιορίζεται η διάρκεια του διαστήματος. Η ρουτίνα διακοπής χρησιμοποιεί αυτήν την τιμή για να υπολογίσει τις ρυθμίσεις PWM για τα δύο τονικά ημιτονικά κύματα DTM. Η διαδικασία χειρισμού διακοπών φαίνεται στα Σχήματα 7 και 8.

Αυτή η ρουτίνα υπολογίζει μια τιμή για σύγκριση με την έξοδο του χρονοδιακόπτη για την επόμενη περίοδο PWM. Η ρουτίνα διακοπής υπολογίζει πρώτα τη θέση της επόμενης τιμής δείγματος στον πίνακα αναζήτησης και διαβάζει την τιμή που είναι αποθηκευμένη εκεί.

Η θέση του δείγματος στον πίνακα αναζήτησης προσδιορίζεται από το πλάτος του παλμού και το πραγματικό πλάτος παλμού προσδιορίζεται από τη συχνότητα που δημιουργείται.

Η τελική τιμή που γράφεται στον καταχωρητή σύγκρισης χρονοδιακόπτη προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο (7), ο οποίος λαμβάνει υπόψη τις τιμές δείγματος και των δύο συχνοτήτων DTMF.

Εικόνα 6 – Μπλοκ διάγραμμα του κύριου προγράμματος

Η εφεύρεση αναφέρεται στο πεδίο της ψηφιακής παραγωγής σημάτων συχνότητας διπλού τόνου (DTMF) που προορίζονται για μετάδοση δεδομένων, για παράδειγμα, στον τομέα της τηλεφωνίας. Το επιτευχθέν τεχνικό αποτέλεσμα είναι η μείωση του αριθμού των περιττών στοιχείων κυκλώματος, αυξάνοντας την οικονομική απόδοση. Η γεννήτρια σημάτων DTMF, η οποία εφαρμόζει τη Μέθοδο για τη δημιουργία σημάτων DTMF, περιέχει δύο αθροιστικούς αθροιστές, δύο καταχωρητές συγκράτησης, δύο συσκευές αποθήκευσης, έναν τελικό αθροιστή, έναν μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό, έναν μετατροπέα κωδικών σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων. , ένας διαιρέτης της συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης, ένας μετατροπέας σήματος DTMF κωδικοποιεί σε κωδικό συντελεστή διαίρεσης. 2 δευτ. και 3 μισθός f-ly, 2 ill.

Η εφεύρεση αναφέρεται σε μεθόδους παραγωγής σημάτων DTMF (συχνότητα διπλού τόνου) με ψηφιακές μεθόδους, που προορίζονται για μετάδοση δεδομένων, για παράδειγμα, στον τομέα της τηλεφωνίας κατά την κλήση συχνότητας τόνου.Το πλησιέστερο στην τεχνική ουσία και το αποτέλεσμα που έχει επιτευχθεί Η μέθοδος είναι η μέθοδος για τη δημιουργία σημάτων DTMF, που παρουσιάζεται στο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Η.Π.Α. αρ. 23.07.91, Μ. τάξη. 5 N 04 M 1/00 ​​Μια γνωστή μέθοδος για τη δημιουργία σημάτων DTMF περιλαμβάνει την επιλογή του πρώτου και του δεύτερου κωδικού γωνίας δειγματοληψίας που αντιστοιχούν στην πρώτη και δεύτερη συχνότητα των στοιχείων του σήματος DTMF, αθροίζοντας χωριστά τους πρώτους και δεύτερους κωδικούς γωνίας δειγματοληψίας με αντίστοιχα περιοδικά σταθερά, με περίοδο που αντιστοιχεί στη συχνότητα δειγματοληψίας ρολογιού, το πρώτο και το δεύτερο αποτέλεσμα της αθροιστικής άθροισης, λαμβάνοντας την πρώτη και τη δεύτερη διακριτές τιμές των στοιχείων του σήματος DTMF που είναι αποθηκευμένα σε κελιά που βρίσκονται στη διεύθυνση των αντίστοιχων πινάκων διακριτών τις τιμές των στοιχείων του σήματος DTMF, διαβάζοντας από τους αντίστοιχους πίνακες στις διευθύνσεις που αντιστοιχούν στα αποτελέσματα της αθροιστικής άθροισης των κωδικών γωνίας δειγματοληψίας, άθροιση της πρώτης και της δεύτερης διακριτών τιμών των στοιχείων του σήματος DTMF σε λάβετε την τρίτη διακριτή τιμή που αντιστοιχεί στην τιμή του σήματος DTMF Μια γνωστή μέθοδος για τη δημιουργία σημάτων DTMF είναι η εξής: ανάλογα με τον κωδικό του σήματος DTMF, μετατρέποντας πρώτα τους κωδικούς των σημάτων DTMF, επιλέγεται ένας πρώτος κωδικός που καθορίζει τη γωνία δειγματοληψίας του σήματος με συχνότητα , που αντιστοιχεί στην ομάδα υψηλών συχνοτήτων - στηλών, και μέσω της δεύτερης μετατροπής κωδικών σήματος DTMF, επιλέγεται ένας δεύτερος κωδικός που καθορίζει τη γωνία δειγματοληψίας του σήματος με συχνότητα που αντιστοιχεί σε η ομάδα χαμηλών συχνοτήτων - σειρών, περιοδικά, με περίοδο που αντιστοιχεί στη συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας, ο πρώτος κωδικός γωνίας δειγματοληψίας αθροίζεται στον αντίστοιχο αθροιστικό αθροιστή και καταγράφεται στον αντίστοιχο καταχωρητή, η έξοδος του οποίου είναι το αποτέλεσμα, της οποίας η τιμή αντιστοιχεί στη διεύθυνση του κελιού του πίνακα που είναι αποθηκευμένο στην αντίστοιχη μνήμη μόνο για ανάγνωση και στην οποία βρίσκονται οι αντίστοιχες διακριτές τιμές των ημιτόνων που καθορίζουν την ανώτερη συχνότητα του σήματος DTMF με τον ίδιο τρόπο, περιοδικά, με μια περίοδο που αντιστοιχεί στη συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας, ο δεύτερος κωδικός γωνίας δειγματοληψίας αθροίζεται στον αντίστοιχο αθροιστικό αθροιστή και καταγράφεται στον αντίστοιχο καταχωρητή, η έξοδος του οποίου είναι το αποτέλεσμα, η τιμή του οποίου αντιστοιχεί στη διεύθυνση του αποθηκευμένου κελιού πίνακα στην αντίστοιχη συσκευή μνήμης μόνο για ανάγνωση και στην οποία αθροίζονται οι αντίστοιχες διακριτές τιμές των ημιτονιών που καθορίζουν τη χαμηλότερη συχνότητα του σήματος DTMF, οι διακριτές τιμές των ημιτονιών που καθορίζουν τις ανώτερες και κατώτερες συχνότητες του σήματος DTMF στον τελικό αθροιστή, προσδιορίζοντας τη διακριτή τιμή του σήματος DTMF και, μέσω μετατροπής ψηφιακού σε αναλογικό, παρέχεται στην έξοδο, σχηματίζοντας ένα σήμα DTMF βηματικού ημιτόνου που αντιστοιχεί στον κωδικό εισόδου του σήματος DTMF. Η γνωστή μέθοδος είναι αναποτελεσματική, γεγονός που οφείλεται στους χαμηλούς τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες και τεχνολογικούς δείκτες της.Οι τεχνικοί και οικονομικοί δείκτες καθορίζονται από το απαραίτητο κόστος κατά την εφαρμογή της μεθόδου για την επίτευξη των απαραίτητων παραμέτρων που απαιτούνται για τα σήματα DTMF. Στη γνωστή μέθοδο, η ακρίβεια της δημιουργίας συχνότητας εξαρτάται από το βάθος bit του κώδικα που αντιστοιχεί στη γωνία δειγματοληψίας, η οποία απαιτεί μεγάλο πλάτος bit του συσσωρευτικού αθροιστή, γεγονός που καθιστά δύσκολη την εφαρμογή της μεθόδου με απλό υλικό. Συγκεκριμένα, ο κωδικός γωνίας δειγματοληψίας στη γνωστή μέθοδο προσδιορίζεται από την έκφραση K = (F/F t)32..., (1.1) όπου K είναι ο κωδικός που αντιστοιχεί στη γωνία δειγματοληψίας· F είναι η παραγόμενη συχνότητα· F t είναι η συχνότητα δειγματοληψίας. Όπως φαίνεται, η ακρίβεια της παραγόμενης συχνότητας εξαρτάται σαφώς από την αναλογία της παραγόμενης συχνότητας και της συχνότητας δειγματοληψίας. Για να επιτευχθεί η απαιτούμενη ακρίβεια της παραγόμενης συχνότητας, δηλαδή όχι χειρότερη από 1,5%, προφανώς, σε απαιτούνται τουλάχιστον δύο σημαντικά ψηφία μετά την υποδιαστολή, η οποία απαιτεί την παρουσίαση δεδομένων με βάθος bit για χαμηλότερες συχνότητες τουλάχιστον 8 bit και για υψηλές συχνότητες τουλάχιστον 9 bit και για αθροιστική άθροιση, αντίστοιχα, τουλάχιστον 12 bit , γεγονός που οδηγεί σε αύξηση του αριθμού των στοιχείων των συσκευών που εφαρμόζουν τη γνωστή μέθοδο. Γνωστές συσκευές για την εφαρμογή της γνωστής μεθόδου, δηλαδή αθροιστές, καταχωρητές και συσκευές μόνιμης αποθήκευσης έχουν εισόδους/εξόδους με πλάτος 4 και 8 bit. Επομένως, με μεγαλύτερη χωρητικότητα bit, απαιτείται πρόσθετο τεχνικό και οικονομικό κόστος κατά την εφαρμογή εξίσου λειτουργικών συσκευών. Επιπλέον, στη γνωστή μέθοδο, η μείωση του αριθμού των δεκαδικών ψηφίων οδηγεί σε σφάλμα συχνότητας που υπερβαίνει το επιτρεπτό. Οι τεχνολογικοί δείκτες καθορίζονται από την ευελιξία και την ενοποίηση στην εφαρμογή της μεθόδου, για παράδειγμα, το σύγχρονο επίπεδο τεχνολογίας, που περιλαμβάνει η μείωση της κατανάλωσης υλικών, εξαρτημάτων και η αύξηση της ευελιξίας των συσκευών, απαιτεί τη χρήση μικροελεγκτών. Οι ευρέως διαδεδομένοι μικροελεγκτές που χρησιμοποιούνται σε μετρήσεις τηλεφωνίας και τηλεμετρίας χρησιμοποιούν δεδομένα 8 bit και μια αριθμητική-λογική μονάδα 8 bit, η οποία απαιτεί, κατά την εφαρμογή της γνωστής μεθόδου, πρόσθετες υπολογιστικές πράξεις που σχετίζονται με άθροιση δεδομένων με πλάτος άνω των 8 bit και ανάλυση το σήμα μεταφοράς, το οποίο αυξάνει τον αριθμό των εντολών και, κατά συνέπεια, τη συχνότητα ρολογιού του μικροελεγκτή, καθώς και την ποσότητα μνήμης RAM του μικροελεγκτή, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση του κόστους των συσκευών που χρησιμοποιούν τη γνωστή μέθοδο για τη δημιουργία DTMF σήματα. Αυτό το συμπέρασμα προκύπτει κατά την ανάλυση της χρήσης της γνωστής μεθόδου σε έναν τονικό επιλογέα που βασίζεται σε μικροελεγκτές που κατασκευάζονται από την Atmel, τη Microchip tnc κ.λπ. Έτσι, η γνωστή μέθοδος είναι θεμελιωδώς αναποτελεσματική, γεγονός που οφείλεται σε χαμηλούς τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες, εκφραζόμενους σε αυξημένες κατανάλωση υλικού, κατανάλωση ενέργειας και χαμηλούς τεχνολογικούς δείκτες, καθώς έχει περιορισμούς κατά τη χρήση της μεθόδου, συμπεριλαμβανομένων των ευρέως χρησιμοποιούμενων μικροελεγκτών, που εκφράζεται σε αυξημένα τεχνικά χαρακτηριστικά που απαιτούνται από τους μικροελεγκτές, γεγονός που μειώνει την ευελιξία τους. Το επιτευχθέν αποτέλεσμα για τη διεκδικούμενη γεννήτρια σημάτων DTMF είναι τα σήματα γεννήτριας DTMF, που παρουσιάζονται στην ευρεσιτεχνία ΗΠΑ αρ. 5034977 με ημερομηνία 04/04/89, δημοσίευση. 23.07.91, Μ. τάξη. 5 N 04 M 1/00. Η γνωστή γεννήτρια σήματος DTMF περιλαμβάνει: έναν πρώτο συσσωρευτικό αθροιστή, έναν πρώτο καταχωρητή ασφάλισης, μια πρώτη συσκευή μνήμης, έναν δεύτερο συσσωρευτικό αθροιστή, έναν δεύτερο καταχωρητή κλειδώματος, μια δεύτερη συσκευή μνήμης, έναν τελικό αθροιστή, μια μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό, όπου η έξοδος του πρώτου αθροιστικού αθροιστή συνδέεται με την είσοδο του πρώτου καταχωρητή μανδάλωσης, η έξοδος του πρώτου καταχωρητή μανδάλωσης συνδέεται στην είσοδο της πρώτης συσκευής μνήμης, καθώς και σε μία από τις οι είσοδοι του πρώτου αθροιστικού αθροιστή, η έξοδος της πρώτης συσκευής μνήμης συνδέεται με μία από τις εισόδους του τελικού αθροιστή, η έξοδος του δεύτερου αθροιστικού αθροιστή συνδέεται με την είσοδο του δεύτερου καταχωρητή ασφάλισης, η έξοδος του δεύτερου Ο καταχωρητής αποθήκευσης συνδέεται στην είσοδο της δεύτερης συσκευής αποθήκευσης, καθώς και σε μία από τις εισόδους του δεύτερου αθροιστή, η έξοδος της δεύτερης συσκευής αποθήκευσης συνδέεται με μια άλλη είσοδο του τελικού αθροιστή, την έξοδο του τελικού αθροιστή συνδέεται με την είσοδο του μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό, η έξοδος του οποίου είναι η έξοδος της γεννήτριας σήματος DTMF. Γνωστή η γεννήτρια περιέχει επίσης έναν πρώτο μετατροπέα κωδικών σήματος DTMF σε αντίστοιχους κωδικούς γωνιών δειγματοληψίας που αντιστοιχούν στις ανώτερες συχνότητες του σήματος DTMF, ένας δεύτερος μετατροπέας κωδικών σήματος DTMF σε αντίστοιχους κωδικούς γωνιών δειγματοληψίας που αντιστοιχούν στις χαμηλότερες συχνότητες του σήματος DTMF, όπου η έξοδος του πρώτου μετατροπέα κωδικών σήματος DTMF συνδέεται με μια άλλη είσοδο του πρώτου αθροιστικού αθροιστή, η έξοδος του δεύτερου μετατροπέα κωδικού σήματος DTMF συνδέεται με μια άλλη είσοδο του δεύτερου αθροιστή, οι είσοδοι του πρώτου και του δεύτερου μετατροπέα κωδικού σήματος DTMF είναι οι είσοδοι της γεννήτριας σήματος DTMF και οι είσοδοι ρολογιού της πρώτης και της δεύτερης ασφάλισης Οι καταχωρητές είναι διασυνδεδεμένοι και αποτελούν την είσοδο της συχνότητας ρολογιού δειγματοληψίας της γεννήτριας σήματος DTMF. Η γνωστή γεννήτρια σήματος DTMF παρέχει χαμηλό τεχνικό αποτέλεσμα λόγω του υπερβολικού αριθμού στοιχείων κυκλώματος που σχετίζονται με διαφορετικά, καθώς και της υπερβολικής χωρητικότητας bit εξίσου λειτουργικών στοιχείων. Επιπλέον, η υλοποίηση της γνωστής τεχνικής λύσης είναι αποτελεσματικά δυνατή με τη μορφή ενός ξεχωριστού ολοκληρωμένου κυκλώματος, ωστόσο, αυτό απαιτεί την οργάνωση εξειδικευμένης παραγωγής, αλλά δεδομένου ότι οι γεννήτριες σήματος DTMF αποτελούν μέρος πολυλειτουργικών συσκευών (τηλεφωνικές συσκευές με προηγμένες δυνατότητες, συσκευές για τη μετάδοση τηλεμετρικών πληροφοριών μέσω τηλεφωνικών γραμμών, κ.λπ.) κ.λπ.), που υλοποιούνται επί του παρόντος με βάση γενικούς μικροελεγκτές, η παραγωγή μεμονωμένων μικροκυκλωμάτων σήματος DTMF είναι οικονομικά αναποτελεσματική. Η βάση της προτεινόμενης τεχνικής λύσης είναι η δημιουργία μιας μεθόδου για παραγωγή σημάτων DTMF με χρήση γεννήτριας σημάτων DTMF, στην οποία, αλλάζοντας τις συνθήκες και τη σειρά των λειτουργιών, εφαρμόζεται μια μέθοδος με υψηλούς τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες, λόγω μείωσης της χωρητικότητας bit παρόμοιων λειτουργιών, υψηλών τεχνολογικών δεικτών, όταν εφαρμόζοντας τη μέθοδο, τόσο σε σχεδιασμό κυκλώματος με απλό υλικό, όσο και ως μέρος ενός πολυλειτουργικού μικροελεγκτή, που σχετίζεται με επαναληψιμότητα, κατά την υλοποίηση, πανομοιότυπων λειτουργικών στοιχείων. με την εισαγωγή νέων στοιχείων και την πραγματοποίηση νέων συνδέσεων, αυξάνεται το τεχνικό αποτέλεσμα που σχετίζεται με τη μείωση του αριθμού των περιττών στοιχείων κυκλώματος και, κατά συνέπεια, αυξάνεται η οικονομική απόδοση που σχετίζεται με τη δυνατότητα υλοποίησης της προτεινόμενης τεχνικής λύσης με ευρέως διαθέσιμα μέσα. επιλύθηκε στο ότι στη γνωστή μέθοδο παραγωγής σημάτων DTMF, συμπεριλαμβανομένης της επιλογής του πρώτου και του δεύτερου κωδικού γωνιών δειγματοληψίας που αντιστοιχούν στην πρώτη και δεύτερη συχνότητα των στοιχείων του σήματος DTMF, η αθροιστική άθροιση του πρώτου και του δεύτερου κωδικού γωνίες δειγματοληψίας χωριστά, αντίστοιχα, περιοδικά σταθερές, με περίοδο που αντιστοιχεί στη συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας, το πρώτο και το δεύτερο αποτέλεσμα της αθροιστικής άθροισης, λαμβάνοντας την πρώτη και τη δεύτερη διακριτές τιμές των στοιχείων σήματος DTMF που είναι αποθηκευμένα σε κελιά που βρίσκονται στη διεύθυνση του αντίστοιχους πίνακες διακριτών τιμών των στοιχείων σήματος DTMF, διαβάζοντας από τους αντίστοιχους πίνακες στις διευθύνσεις που αντιστοιχούν στα αποτελέσματα της αθροιστικής άθροισης των κωδικών γωνίας δειγματοληψίας, αθροίζοντας την πρώτη και τη δεύτερη διακριτές τιμές των στοιχείων σήματος DTMF σε αποκτήστε την τρίτη διακριτή τιμή που αντιστοιχεί στην τιμή του σήματος DTMF, το νέο είναι ότι η λήψη της πρώτης και της δεύτερης διακριτής τιμής των στοιχείων σήματος DTMF που είναι αποθηκευμένα στα διευθυνσιοδοτούμενα κελιά των αντίστοιχων πινάκων διακριτών τιμών του DTMF τα στοιχεία του σήματος πραγματοποιείται διαβάζοντας από τους αντίστοιχους πίνακες στις διευθύνσεις που αντιστοιχούν στα αποτελέσματα της αθροιστικής άθροισης της πρώτης και δεύτερης ακολουθίας ακεραίων αριθμών, αντίστοιχα, η μέση τιμή των οποίων αντιστοιχεί στους κωδικούς των γωνιών δειγματοληψίας που αντιστοιχούν στις συνιστώσες του το σήμα DTMF. Επιπλέον, η μέση τιμή της ακολουθίας των ακεραίων που σχηματίζει το αποτέλεσμα της αθροιστικής άθροισης μπορεί να είναι ο αριθμητικός μέσος όρος αυτών των αριθμών. συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας, η οποία είναι διαφορετική για διαφορετικά σήματα DTMF Το πρόβλημα που τίθεται λύνεται επίσης από το γεγονός ότι στη γνωστή γεννήτρια σημάτων DTMF, συμπεριλαμβανομένου ενός πρώτου συσσωρευτικού αθροιστή, ενός πρώτου καταχωρητή κλειδώματος, μιας πρώτης συσκευής μνήμης, ενός δεύτερου αθροιστή , ένας δεύτερος καταχωρητής μανδάλωσης, μια δεύτερη συσκευή μνήμης, ένας τελικός αθροιστής, ένας μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό και η έξοδος του πρώτου αθροιστικού αθροιστή συνδέεται στην είσοδο του πρώτου καταχωρητή ασφάλισης, η έξοδος του πρώτου καταχωρητή μανδάλωσης συνδέεται στην είσοδο της πρώτης συσκευής μνήμης, καθώς και σε μία από τις εισόδους του πρώτου αθροιστή, η έξοδος της πρώτης συσκευής μνήμης συνδέεται σε μία από τις εισόδους του τελικού αθροιστή, η έξοδος του δεύτερου αθροιστή είναι συνδέεται στην είσοδο του δεύτερου καταχωρητή μανδάλωσης, η έξοδος του δεύτερου καταχωρητή μανδάλωσης συνδέεται στην είσοδο της δεύτερης συσκευής αποθήκευσης, καθώς και σε μία από τις εισόδους του δεύτερου αθροιστή, η έξοδος της δεύτερης συσκευής αποθήκευσης είναι συνδέεται με μια άλλη είσοδο του τελικού αθροιστή, η έξοδος του τελικού αθροιστή συνδέεται με την είσοδο του μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό, η έξοδος του οποίου είναι η έξοδος της γεννήτριας σήματος DTMF, νέα, σύμφωνα με Η εφεύρεση είναι ότι η γεννήτρια σήματος DTMF περιέχει επιπλέον έναν μετατροπέα κωδικών σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων, έναν διαιρέτη της συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης, έναν μετατροπέα κωδικών σήματος DTMF σε έναν κωδικό συντελεστή διαίρεσης και τον πρώτο η έξοδος του μετατροπέα κωδικών σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων αριθμών συνδέεται με μια άλλη είσοδο του πρώτου αθροιστικού αθροιστή, η δεύτερη έξοδος του μετατροπέα κωδικού σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων συνδέεται με μια άλλη είσοδο του δεύτερου αθροιστικού αθροιστή, η έξοδος του κύριου διαιρέτη συχνότητας της γεννήτριας σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης συνδέεται με την είσοδο ρολογιού του μετατροπέα κωδικού σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων αριθμών, καθώς και με την είσοδο ρολογιού του πρώτου καταχωρητή ασφάλισης και του ρολογιού είσοδος του δεύτερου καταχωρητή ασφάλισης, η έξοδος του μετατροπέα κωδικού σήματος DTMF στον κωδικό συντελεστή διαίρεσης συνδέεται με την είσοδο ρύθμισης του συντελεστή διαίρεσης του κύριου διαιρέτη συχνότητας της γεννήτριας σήματος DTMF, η είσοδος του κύριου διαιρέτη συχνότητας του Η γεννήτρια σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης είναι η είσοδος της συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας σήματος DTMF, η είσοδος του μετατροπέα κωδικών σήματος DTMF στον κωδικό συντελεστή διαίρεσης συνδέεται με την είσοδο του μετατροπέα κωδικών σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακέραιους αριθμούς και είναι η είσοδος της γεννήτριας σήματος DTMF. Επιπλέον, ο μετατροπέας των κωδικών σήματος DTMF σε ακολουθίες ακεραίων μπορεί να γίνει με τη μορφή μιας ελεγχόμενης προγραμματιζόμενης συσκευής μνήμης, η μνήμη της οποίας αποτελείται από, που αντιστοιχεί στον αριθμό των σημάτων DTMF, περιοχές μνήμης που αποτελούνται από κελιά μνήμης που αντιστοιχούν στο μήκος της ακολουθίας των ακεραίων, τα κελιά μνήμης έχουν σχεδιαστεί έτσι ώστε το μισό του κελιού μνήμης αποθηκεύει έναν αριθμό που σχετίζεται με την πρώτη ακολουθία ακεραίων και το άλλο μισό του κελιού μνήμης αποθηκεύει έναν αριθμό που σχετίζεται, αντίστοιχα, με μια άλλη ακολουθία ακεραίων που είναι όροι των αντίστοιχων αθροιστικών αθροιστών και ο έλεγχος της προγραμματιζόμενης συσκευής μνήμης έχει ρυθμιστεί ώστε να ελέγχει την επιλογή χωριστά περιοχή μνήμης και ξεχωριστή κυψέλη μνήμης Νέα χαρακτηριστικά της μεθόδου παραγωγής σημάτων DTMF και της γεννήτριας σημάτων DTMF, μαζί με τα γνωστά χαρακτηριστικά αυτών των αντικειμένων, παρέχουν νέες τεχνικές ιδιότητες των αντικειμένων και, ως συνέπεια αυτών των ιδιοτήτων, παρέχεται ένα νέο απαραίτητο τεχνικό αποτέλεσμα Σχέση αιτίου-αποτελέσματος μεταξύ του συνόλου των χαρακτηριστικών Η προτεινόμενη μέθοδος και το τεχνικό αποτέλεσμα εξηγείται ως εξής: Για να αποκαλυφθεί η ουσία της προτεινόμενης τεχνικής λύσης, θα είναι βολικοί οι ακόλουθοι υπολογισμοί: y(P)=sin(n) (1.2), όπου y(P) είναι η διακριτή τιμή της συνάρτησης ημιτόνου;=wT =27F/Fr (1,3) - γωνία δειγματοληψίας, μετρημένη σε ακτίνια, n - σειριακός αριθμός δείγματος - δείγμα, F t = F OSC / kd - συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας, όπου F OSC - συχνότητα ρύθμισης της συσκευής, kd - ρυθμιζόμενη συντελεστής διαίρεσης Τότε = 2FC D / F O S C . (1.4) Όπως είναι γνωστό, η συνάρτηση ημιτόνου είναι περιοδική με περίοδο 2. Για να μετατρέψουμε τη γωνία δειγματοληψίας από ακτίνια σε σχετικές μονάδες και να λάβουμε τον κωδικό γωνίας δειγματοληψίας, διαιρούμε ολόκληρη την περίοδο σε m μέρη, όπου το m είναι δυαδικό ακέραιος αριθμός. Έτσι, λαμβάνουμε ένα ελάχιστο διακριτό μέρος της περιόδου: = 2/m. (1.5) Ο κωδικός γωνίας δειγματοληψίας είναι η σχετική τιμή της γωνίας δειγματοληψίας σύμφωνα με ένα μέρος της περιόδου, δηλαδή K=/=2F/F t: 2P/m=Fm/F t. (1.6) Για παράδειγμα, για δημιουργούμενες συχνότητες 1477 Hz και 697 Hz (αντιστοιχεί στον κωδικό σήματος DTMF "3"), με m = 64, και συχνότητα ρολογιού F t = 32768 Hz K 697 = 1,36, K l477 = 2,88 Προφανώς, για το δυαδικό εμφάνιση του κωδικού γωνίας δειγματοληψίας K 697 =1,36 V, αντίστοιχα, το 136 απαιτεί 8 bit (1281+640+320+160+81+40+20+10), και το K 1477 =2,88 V, αντίστοιχα, το 288 απαιτεί 9 bit ( 2561+1280+640+321+ 160+80+40+ 20+10).Ταυτόχρονα, για αθροιστική άθροιση, αντίστοιχα, σε δυαδική αναπαράσταση απαιτούνται 12 bit, τα οποία προσδιόρισαν τα προαναφερθέντα μειονεκτήματα των γνωστών λύση. Η προτεινόμενη τεχνική λύση ορίζει, για παράδειγμα, τον αριθμό 1,36 ως τη μέση τιμή μιας ακολουθίας ακεραίων αριθμών 1 και 2, δηλαδή 1,36=(1x+2y)/(x+y), όπου x και y είναι ο αριθμός των αριθμών 1 και 2, αντίστοιχα, περιοδικά επαναλαμβανόμενες με τελεία (x+y).Η τιμή του κώδικα γωνίας δειγματοληψίας αποτελείται από ένα ακέραιο μέρος C και ένα κλασματικό, δηλ. για παράδειγμα, 1,36=1+0,36. Η σχετική ακρίβεια μιας τέτοιας αντικατάστασης σύμφωνα με την έκφραση (1.7) = K/C (1.7) αυξάνεται με την αύξηση του ακέραιου μέρους της τιμής του κωδικού γωνίας δειγματοληψίας. Για παράδειγμα, για μια παραγόμενη συχνότητα 697 Hz, m = 64 και συχνότητα ρολογιού F t = 32768 Hz, το σφάλμα αντικατάστασης του K 697 = 1,36 με τις τιμές των αριθμών 1 και 2 είναι 36 και 32%, αντίστοιχα Ταυτόχρονα, εάν αυξήσετε την τιμή του m = 256, τότε το σφάλμα αντικατάστασης του K 697 = 5,45 με τις τιμές των αριθμών 5 και 6 μειώνεται κατά 9 και 10%, αντίστοιχα. Ταυτόχρονα, το σφάλμα της παραγόμενης συχνότητας, για παράδειγμα, κατά την αντικατάσταση του K 697 = 5,45 με τις τιμές των αριθμών 5 και 6 κατά την περίοδο επανάληψης, ίσο με 16, 5,45=(5x+6y)/(x+y), όπου ( x+y)=16. Λύνοντας την εξίσωση παίρνουμε x=9, y=7, δηλ. από δεκαέξι αθροιστικές πράξεις αθροίσματος, ο όρος 5 αθροίζεται εννέα φορές και ο όρος 6 αθροίζεται επτά φορές, ενώ στην πραγματικότητα K 697 = 5,4375, αντικαθιστώντας αυτή την τιμή στην έκφραση (1,6) για m = 256, F t = 32768 Hz, προσδιορίζουμε το πραγματική υπολογιζόμενη τιμή της παραγόμενης συχνότητας F = 696 Hz, ενώ το σφάλμα παρέμεινε 0,1%.Έτσι, η σωρευτική άθροιση μιας ακολουθίας ακεραίων, η μέση τιμή της οποίας αντιστοιχεί στις αντίστοιχες γωνίες δειγματοληψίας, καθιστά δυνατή την επίτευξη υψηλών τεχνικών και οικονομικών δείκτες μειώνοντας τη χωρητικότητα bit των πράξεων αθροιστικής άθροισης, λόγω της δυνατότητας μεταβολής των συνιστωσών των παραπάνω παραστάσεων και κατά συνέπεια μειώνοντας τη χωρητικότητα bit των συσκευών που εφαρμόζουν την προτεινόμενη μέθοδο, γεγονός που οδηγεί σε μείωση του κόστους υλικού και ενέργειας κατά την εφαρμογή της μεθόδου , και για να διασφαλιστεί η υψηλή τεχνολογική απόδοση της προτεινόμενης μεθόδου όταν χρησιμοποιείται σε πολυλειτουργικές συσκευές λόγω μειωμένων τεχνικών απαιτήσεων Η σχέση αιτίου-αποτελέσματος μεταξύ του συνόλου Τα χαρακτηριστικά της προτεινόμενης τεχνικής λύσης και το επιτευχθέν τεχνικό αποτέλεσμα εξηγούνται ως εξής. Το υψηλό τεχνικό αποτέλεσμα της γεννήτριας σήματος DTMF διασφαλίζεται με την εισαγωγή νέων στοιχείων ενός μετατροπέα κωδικού σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων αριθμών, ενός διαιρέτη συχνότητας αναφοράς γεννήτριας σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης, ενός μετατροπέα κωδικού σήματος DTMF σε συντελεστή διαιρέτη κώδικα, που εξασφαλίζει την εφαρμογή της μεθόδου από στοιχεία κυκλώματος με το ίδιο βάθος bit, που δεν υπερβαίνει τα 8 bit, ενώ δεν υπάρχει πλεονασμός στοιχείων που είναι απαραίτητα για την επίλυση πολλών προβλημάτων, για παράδειγμα, τόσο για την καταγραφή του αποτελέσματος της αθροιστικής άθροισης όσο και για την διεύθυνση στην αντίστοιχη συσκευή αποθήκευσης, χρησιμοποιείται ο ίδιος αριθμός bit, τα οποία δεν υλοποιούνται περισσότερο από έναν καταχωρητή 8 bit, ο οποίος μπορεί να υλοποιηθεί με δημόσια διαθέσιμα μέσα με τη μορφή ενός μικροκυκλώματος ή, σε μια έκδοση μικροεπεξεργαστή, ενός κύτταρο μνήμης. Επιπλέον, η υλοποίηση αθροιστικών αθροιστών μπορεί να γίνει με τη μορφή πανομοιότυπων συσκευών, με το ίδιο βάθος bit, με τη μορφή δημοσίως διαθέσιμων μικροκυκλωμάτων αθροιστών που λειτουργούν με προσθήκες 4 bit. Φυσικά, εννοείται ότι οι αριθμοί και , κατά συνέπεια, οι συσκευές που σχηματίζουν τις προαναφερθείσες ακολουθίες ακεραίων, το σύνολο των οποίων καθορίζει τους αντίστοιχους κώδικες γωνίας δειγματοληψίας μπορεί να είναι με διαφορετικό βάθος bit, αλλά οι βέλτιστες, από την άποψη της εκπλήρωσης των στόχων που έχουν τεθεί από το προτεινόμενη λύση, είναι αριθμοί 4 bit. Επιπλέον, εξασφαλίζεται υψηλό τεχνικό αποτέλεσμα και κατά την υλοποίηση της προτεινόμενης τεχνικής λύσης ως μέρος των μικροελεγκτών, όπου οι εντολές του μικροελεγκτή συστήματος περιλαμβάνουν απαραίτητα εντολές που λειτουργούν με αριθμούς 4 bit - nibbles. η προτεινόμενη τεχνική λύση της γεννήτριας σήματος DTMF επιτρέπει υψηλά τεχνικά αποτελέσματα που σχετίζονται με τη μείωση του αριθμού των στοιχείων του κυκλώματος και παρέχει επίσης ευελιξία κατά την εφαρμογή της γεννήτριας σήματος DTMF ως δημοσίως διαθέσιμο υλικό και ως μέρος πολυλειτουργικών μικροελεγκτών, που καθορίζει υψηλή οικονομική απόδοση της τεχνικής λύσης Η εφεύρεση απεικονίζεται στο σχέδιο, όπου το Σχήμα 1 δείχνει λειτουργικά μια γεννήτρια σημάτων DTMF που εφαρμόζει μια μέθοδο για τη δημιουργία σημάτων DTMF Η γεννήτρια σημάτων DTMF περιλαμβάνει έναν μετατροπέα 1 κωδικών σήματος DTMF σε ακέραιους αριθμούς ακολουθίας , διαιρέτης 2 της συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης, μετατροπέας 3 κωδικών σήματος DTMF σε κωδικό συντελεστή διαίρεσης, πρώτος συσσωρευτικός αθροιστής 4, πρώτος καταχωρητής ασφάλισης 5, πρώτη συσκευή μνήμης 6, δεύτερη συσκευή μνήμης 7, δεύτερος καταχωρητής μανδάλωσης 8, ο δεύτερος συσσωρευτικός αθροιστής, ο τελικός αθροιστής 10, ο μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό 11. Η λειτουργία της γεννήτριας σήματος DTMF απεικονίζεται με το παράδειγμα εφαρμογής μιας μεθόδου για τη δημιουργία σημάτων DTMF. στις εκφράσεις (1.4, 1.6) και στα τεχνικά δεδομένα, ιδίως στη συχνότητα ρύθμισης της συσκευής όπου θα εφαρμοστεί η προτεινόμενη μέθοδος, υπολογίζονται οι ακολουθίες ακεραίων που ορίζουν τους αντίστοιχους κωδικούς γωνιών δειγματοληψίας και κωδικούς συντελεστών διαίρεσης για τον διαιρέτη 2 της συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης, που γράφονται στα αντίστοιχα κελιά των περιοχών μνήμης του μετατροπέα 1 των κωδικών σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων και του μετατροπέα 3 των κωδικών σήματος DTMF στη διαίρεση κωδικοί συντελεστών, οι διακριτές τιμές των αντίστοιχων συναρτήσεων ημιτονοειδούς υπολογίζονται επίσης εκ των προτέρων, ο αριθμός των οποίων καθορίζεται από τον αριθμό των διακριτών m και γράφεται στις αντίστοιχες μνήμες 6 και 7, όταν δημιουργείται ένα σήμα DTMF, στο οι είσοδοι του μετατροπέα 1 και του μετατροπέα 3, που είναι οι είσοδοι της γεννήτριας, για λίγη ώρα του σήματος DTMF, θα οριστεί ο κωδικός του παραγόμενου σήματος DTMF, στην έξοδο του μετατροπέα 3 θα οριστεί ένας κωδικός που καθορίζει τον συντελεστή διαίρεσης για τον διαιρέτη 2, ενώ στην έξοδο του διαιρέτη 2 η συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας θα ρυθμίζεται περιοδικά, με περίοδο που αντιστοιχεί στη συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας, από την πρώτη έξοδο του μετατροπέα 1 θα υπάρχουν οι δυαδικοί αριθμοί που περιλαμβάνονται στην πρώτη ακολουθία ακεραίων αριθμών θα τροφοδοτηθεί στην είσοδο του πρώτου αθροιστικού αθροιστή 4 και από τη δεύτερη έξοδο του μετατροπέα 1 οι δυαδικοί αριθμοί που περιλαμβάνονται στη δεύτερη ακολουθία ακεραίων που αντιστοιχούν στις συνιστώσες του σήματος DTMF θα τροφοδοτηθούν στην είσοδο του δεύτερου αθροιστικού αθροιστής 9, τα αποτελέσματα της αθροιστικής άθροισης παρέχονται από τις εξόδους των αθροιστικών αθροιστών στις εισόδους των αντίστοιχων καταχωρητών μανδάλωσης 5 και 8, από τις εξόδους των καταχωρητών μανδάλωσης 5 και 8, τα αποτελέσματα της αθροιστικής άθροισης, με περίοδος που αντιστοιχεί στη συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας, αποστέλλονται σε άλλες εισόδους των αντίστοιχων αθροιστικών αθροιστών 4 και 9, καθώς και στις εισόδους των αντίστοιχων συσκευών αποθήκευσης 6 και 7, ορίζοντας τις διευθύνσεις των διακριτών τιμών των ημιτονοειδών τα αντίστοιχα εξαρτήματα του σήματος DTMF, από τις εξόδους των συσκευών αποθήκευσης 6 και 7, οι διακριτές τιμές των αντίστοιχων στοιχείων του σήματος DTMF παρέχονται στις αντίστοιχες εισόδους του τελικού αθροιστή 10, στην έξοδο του οποίου μια διακριτή Σχηματίζεται δυαδικό σήμα DTMF, το οποίο τροφοδοτείται στην είσοδο του μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό 11, η έξοδος του οποίου παράγει ένα κλιμακωτό ημιτονοειδές σήμα DTMF που αντιστοιχεί στον κωδικό εισόδου του σήματος DTMF. Ο μετατροπέας 1 των κωδικών σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων αριθμών (Εικ. 1) μπορεί να γίνει με τη μορφή που φαίνεται στο Σχ. 2, όπου ο μετατροπέας των κωδικών σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων περιλαμβάνει μια συσκευή ελέγχου 12, μια προγραμματιζόμενη μνήμη συσκευή 13. Η λειτουργία της γεννήτριας σήματος DTMF απεικονίζεται Παρακάτω είναι ένα συγκεκριμένο παράδειγμα εφαρμογής της προτεινόμενης μεθόδου σε τηλεφωνικό επιλογέα φωνητικής συχνότητας. υπολογίζεται ότι καθορίζει τους αντίστοιχους κωδικούς γωνίας δειγματοληψίας και κωδικούς συντελεστών διαίρεσης για το διαιρέτη 2 της συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο λόγο διαίρεσης. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η υλοποίηση της μεθόδου περιλαμβάνει τον ίδιο τύπο υπολογισμών, για την απεικόνιση της εργασίας, ένα συγκεκριμένο παράδειγμα δείχνει την εφαρμογή μιας μεθόδου για τη δημιουργία σήματος DTMF που αντιστοιχεί στο πάτημα του πλήκτρου «7» ως μέρος ενός τονικού παλμού επιλογέα. Η συχνότητα χαλαζία που είναι συνηθέστερη στην τηλεφωνική τεχνολογία, δηλαδή F OSC =3579545 Hz, ορίζεται ως η συχνότητα αναφοράς της γεννήτριας. Το πάτημα του πλήκτρου «7» αντιστοιχεί σε σήμα DTMF με συχνότητα άνω (στήλες) 1209 Hz και χαμηλότερη (σειρές) συχνότητα 852 Hz. Δεδομένου ότι το σήμα DTMF εκπέμπει ταυτόχρονα δύο συχνότητες, οι συντελεστές διαίρεσης υπολογίζονται για τη μεγαλύτερη - ανώτερη συχνότητα, έτσι ώστε ο αντίστοιχος κωδικός γωνίας δειγματοληψίας σύμφωνα με την έκφραση (1.6) να είναι κοντά στη μέγιστη τιμή - 16, η οποία εφαρμόζεται σε όχι περισσότερο από Δεδομένα 4 bit. Έτσι, με F OSC = 3579545 Hz, ο αριθμός των διακριτών τιμών των ημιτόνων m = 128, οι υπολογισμένες τιμές του συντελεστή διαίρεσης για τον διαιρέτη 2 της συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης K D = 240 = 460, ενώ οι αντίστοιχοι κωδικοί γωνίας δειγματοληψίας για την ανώτερη συχνότητα είναι Κ 1209 /852 =10,376, για την κάτω συχνότητα Κ 852/1209 = 7,312 Σύμφωνα με την εφεύρεση, αντικαθιστούμε τους κωδικούς γωνίας δειγματοληψίας με ακολουθίες ακεραίων αντίστοιχα 10/11 και 7/8.10.375 = (10x+11y)/(x+y), ενώ στην πραγματικότητα K 1209 / 852 = 10.3757.312 = (7x+8y)/(x+y), ενώ στην πραγματικότητα K 952/1209 = 7,313, με (x+y) = 16. Έτσι, το 10,375 αντικαθίσταται από περιοδικά μια επαναλαμβανόμενη ακολουθία ακεραίων 10 x 10 φορές και 11 x 6 φορές, και το 7,312 αντικαθίσταται ως 7 x 11 φορές και 8 x 5 φορές Η περιοχή μνήμης για τον κωδικό σήματος DTMF "7" σε δυαδική αναπαράσταση είναι η εξής:
Με αυτόν τον τρόπο, υπολογίζονται δεκαέξι πίνακες που αντιστοιχούν στους κωδικούς σήματος DTMF, δηλαδή 0, 1, 2...9, *, #, A, B, C, D και προηγουμένως εγγράφονται στη μνήμη της προγραμματιζόμενης συσκευής μνήμης 13 (μετατροπέας κωδικού χαρακτήρων DTMF σε ακολουθίες ακεραίων). Όταν πατάτε ένα πλήκτρο, για παράδειγμα, "7" στην είσοδο της γεννήτριας κατά τη διάρκεια του σήματος DTMF, ο δυαδικός κωδικός του σήματος DTMF "7" (0111) είναι σύνολο, ο μετατροπέας 3 του κωδικού σήματος DTMF στον συντελεστή διαίρεσης μετατρέπει τον κωδικό σήματος DTMF στον κωδικό συντελεστή διαίρεσης kd για τον διαιρέτη 2 της συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης, τη συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας F t =F OSC /K D θα ρυθμιστεί στην έξοδο του διαιρέτη 2. Ο κωδικός σήματος DTMF φθάνει επίσης στις εισόδους διευθύνσεων των πιο σημαντικών δυαδικών ψηφίων της προγραμματιζόμενης συσκευής μνήμης 13 (μετατροπέας κωδικών σήματος DTMF σε ακολουθίες ακεραίων) και υπάρχει εκεί κατά τη διάρκεια του σήματος DTMF. Η ελεγχόμενη συσκευή 12, κατασκευασμένη, για παράδειγμα, με τη μορφή μετρητή (μετατροπέας κωδικών σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων), υπό την επίδραση σημάτων ρολογιού με συχνότητα t αλλάζει κυκλικά την τιμή της στις παράλληλες εξόδους διαδοχικά από 0000 στο 1111, αλλάζοντας ανάλογα τις τιμές των εισόδων διεύθυνσης των bit χαμηλής τάξης της προγραμματιζόμενης συσκευής μνήμης 13 (μετατροπέας κωδικών σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων), αριθμοί 8-bit (byte) εμφανίζονται στην έξοδο του η προγραμματιζόμενη συσκευή μνήμης 13 με συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας, και σύμφωνα με τον Πίνακα 1, τα πιο σημαντικά τέσσερα bit (το πιο σημαντικό τσιμπολόγημα) σχηματίζουν μια ακολουθία ακεραίων αριθμών, το σύνολο των οποίων, δηλαδή ο αριθμητικός μέσος όρος, καθορίζει τον κωδικό γωνίας δειγματοληψίας που αντιστοιχεί στην ανώτερη συχνότητα (στήλες) και τα λιγότερο σημαντικά τέσσερα bit (χαμηλή κοπή) σχηματίζουν μια ακολουθία ακεραίων, το σύνολο των οποίων, δηλαδή ο αριθμητικός μέσος όρος, καθορίζει τον κωδικό γωνίας δειγματοληψίας που αντιστοιχεί στην χαμηλότερη (γραμμή) συχνότητα, τέσσερα δεδομένα bit, σύμφωνα με τον Πίνακα 1, από την έξοδο της προγραμματιζόμενης συσκευής μνήμης 13 (μετατροπέας κωδικών σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων) παρέχονται χωριστά στις εισόδους των αντίστοιχων αθροιστικών αθροιστών 4 και 9, στις εξόδους του στους αντίστοιχους αθροιστές 4 και 9 τα δεδομένα αλλάζουν με συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας από 0 σε m (στην περίπτωση αυτή m=128), προσδιορίζοντας και καθορίζοντας με τη διατήρηση των καταχωρητών 5 και 8 τις διευθύνσεις για τις συσκευές αποθήκευσης 6 και 7, στις οποίες δυαδικές διακριτές Οι τιμές των αντίστοιχων ημιτονοειδών στοιχείων του σήματος DTMF γράφονται αντίστοιχα, από τις συσκευές αποθήκευσης εξόδων 6 και 7, οι δυαδικές διακριτές τιμές των αντίστοιχων ημιτονοειδών στοιχείων του σήματος DTMF παρέχονται στις αντίστοιχες εισόδους του τελικού αθροιστή 10 , στην έξοδο του οποίου σχηματίζονται δυαδικές διακριτές τιμές του σήματος DTMF, οι οποίες στη συνέχεια παρέχονται στην είσοδο του μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό 11, στην έξοδο του οποίου παράγεται ένα κλιμακωτό ημιτονοειδές σήμα DTMF. Η γεννήτρια σήματος DTMF μπορεί να υλοποιηθεί με βάση γνωστά τεχνικά μέσα, που περιγράφονται, για παράδειγμα, στο: Εφαρμογή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων στην τεχνολογία ηλεκτρονικών υπολογιστών. Εγχειρίδιο / Εκδ. B.N. Fayzulaeva, B.V. Ταραμπρίνα. - M.: Radio and Communications, 1986. Σε αυτήν την περίπτωση, ο μετατροπέας 3 των κωδικών σήματος DTMF σε κωδικούς συντελεστών διαίρεσης μπορεί να γίνει, για παράδειγμα, με τη μορφή ενός τσιπ μνήμης μόνο για ανάγνωση 155PE 3 (σελ. 343), η υλοποίηση των μητρώων περιγράφεται στη σελ. 108, η υλοποίηση των αθροιστικών αθροιστών περιγράφεται στη σελ. 114. Η μέθοδος της εφεύρεσης και η γεννήτρια σήματος DTMF υλοποιούνται επίσης με βάση το υλικό της Microchip Inc. (8-bit μικροελεγκτές μονού τσιπ τύπου pic16f628), ως μέρος του τηλεφωνικού επιλογέα παλμικού τόνου "Kadran - NKT - 01" που παράγεται από την εταιρεία "Kadran" (Ουκρανία, Zaporozhye). Το σύστημα εντολών και η εσωτερική δομή των κόμβων μικροελεγκτή περιγράφονται στο: Prokopenko B.Ya. Μικροελεγκτές ενός τσιπ. Dodeka, 2000, ISBN8-87835-056-4 Περιγραφή των παραμέτρων του σήματος DTMF δίνεται, για παράδειγμα, στο: Ολοκληρωμένα κυκλώματα: Τσιπ για τηλεφωνία. Τεύχος 1. - Μ.: Δώδεκα, 1994, 256 σελ. - ISBN-5-87835-003-3., σελ. 12, 13.

ΑΠΑΙΤΗΣΗ

1. Μια μέθοδος για τη δημιουργία σημάτων συχνότητας διπλού τόνου (DTMF), συμπεριλαμβανομένης της επιλογής του πρώτου και του δεύτερου κωδικού γωνίας δειγματοληψίας που αντιστοιχούν στην πρώτη και δεύτερη συχνότητα των στοιχείων του σήματος DTMF, αθροίζοντας χωριστά τους πρώτους και δεύτερους κωδικούς γωνίας δειγματοληψίας με αντίστοιχα περιοδικά σταθερές περιόδους που αντιστοιχούν στη συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας, το πρώτο και το δεύτερο αποτέλεσμα της αθροιστικής άθροισης, λαμβάνοντας την πρώτη και τη δεύτερη διακριτές τιμές των στοιχείων σήματος DTMF που είναι αποθηκευμένα σε κελιά που βρίσκονται στη διεύθυνση των αντίστοιχων πινάκων διακριτών τιμών του Στοιχεία σήματος DTMF, διαβάζοντας από τους αντίστοιχους πίνακες στις διευθύνσεις που αντιστοιχούν στα αποτελέσματα της αθροιστικής άθροισης των κωδικών γωνίας δειγματοληψίας, αθροίζοντας την πρώτη και τη δεύτερη διακριτές τιμές των στοιχείων σήματος DTMF για να ληφθεί η τρίτη διακριτή τιμή που αντιστοιχεί στην τιμή του σήματος DTMF, που χαρακτηρίζεται από το ότι η πρώτη και η δεύτερη διακριτές τιμές των στοιχείων σήματος DTMF που είναι αποθηκευμένες στα διευθυνσιοδοτούμενα κελιά των αντίστοιχων πινάκων διακριτών τιμών των στοιχείων σήματος DTMF λαμβάνονται με ανάγνωση από τους αντίστοιχους πίνακες στο διευθύνσεις , που αντιστοιχούν στα αποτελέσματα της αθροιστικής άθροισης της πρώτης και της δεύτερης ακολουθίας ακεραίων, αντίστοιχα, η μέση τιμή των οποίων αντιστοιχεί στους κωδικούς των γωνιών δειγματοληψίας, των αντίστοιχων συνιστωσών του σήματος DTMF.2. 2. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι η μέση τιμή της ακολουθίας ακεραίων που σχηματίζει το αποτέλεσμα της αθροιστικής άθροισης είναι ο αριθμητικός μέσος όρος αυτών των αριθμών.3. 2. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι το πρώτο και το δεύτερο αποτέλεσμα της αθροιστικής άθροισης καταγράφονται περιοδικά με περίοδο που αντιστοιχεί στη συχνότητα ρολογιού δειγματοληψίας, η οποία είναι διαφορετική για διαφορετικά σήματα DTMF.4. Μια γεννήτρια σήματος DTMF, που περιλαμβάνει έναν πρώτο αθροιστή, έναν πρώτο καταχωρητή μανδάλωσης, μια πρώτη συσκευή μνήμης, έναν δεύτερο συσσωρευτικό αθροιστή, έναν δεύτερο καταχωρητή κλειδώματος, μια δεύτερη συσκευή μνήμης, έναν τελικό αθροιστή, έναν μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό, όπου το Η έξοδος του πρώτου αθροιστικού αθροιστή συνδέεται με την είσοδο του πρώτου καταχωρητή μανδάλωσης, η έξοδος του πρώτου καταχωρητή μανδάλωσης συνδέεται στην είσοδο της πρώτης συσκευής μνήμης, καθώς και σε μία από τις εισόδους του πρώτου αθροιστή, τον Η έξοδος της πρώτης συσκευής μνήμης συνδέεται σε μία από τις εισόδους του τελικού αθροιστή, η έξοδος του δεύτερου αθροιστικού αθροιστή συνδέεται με την είσοδο του δεύτερου καταχωρητή μανδάλωσης, η έξοδος του δεύτερου καταχωρητή μανδάλωσης συνδέεται με την είσοδο του δεύτερη συσκευή μνήμης, καθώς και με μία από τις εισόδους του δεύτερου αθροιστή, η έξοδος της δεύτερης συσκευής αποθήκευσης συνδέεται με μια άλλη είσοδο του τελικού αθροιστή, η έξοδος του τελικού αθροιστή συνδέεται με την είσοδο ενός ψηφιακού μετατροπέας σε αναλογικό, η έξοδος του οποίου είναι η έξοδος μιας γεννήτριας σήματος DTMF, που χαρακτηρίζεται από το ότι η γεννήτρια σήματος DTMF περιέχει επιπλέον κωδικούς μετατροπέα σημάτων DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων, έναν διαιρέτη της συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης, μετατροπέας κωδικών σήματος DTMF σε κωδικό συντελεστή διαίρεσης, όπου η πρώτη έξοδος του μετατροπέα κωδικών σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων συνδέεται με μια άλλη είσοδο του πρώτου αθροιστικού αθροιστή, τη δεύτερη έξοδο του Οι κωδικοί μετατροπέα των σημάτων DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων συνδέονται με μια άλλη είσοδο του δεύτερου συσσωρευτικού αθροιστή, η έξοδος του διαιρέτη καθορισμένης συχνότητας της γεννήτριας σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης συνδέεται με την είσοδο ρολογιού του μετατροπέα κωδικών Σήματα DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων αριθμών, καθώς και στην είσοδο ρολογιού του πρώτου καταχωρητή ασφάλισης και στην είσοδο ρολογιού του δεύτερου καταχωρητή συγκράτησης, η έξοδος του μετατροπέα κωδικού σήματος DTMF σε κωδικό συντελεστή διαίρεσης συνδέεται στην είσοδο ρύθμισης ο συντελεστής διαίρεσης του διαιρέτη συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας σήματος DTMF, η είσοδος του διαιρέτη συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας σήματος DTMF με ρυθμιζόμενο συντελεστή διαίρεσης είναι η είσοδος της συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας σήματος DTMF, η είσοδος του μετατροπέα κωδικού σήματος DTMF στο Ο κωδικός συντελεστή διαίρεσης συνδέεται με την είσοδο του μετατροπέα κωδικού σήματος DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων αριθμών και είναι η είσοδος της γεννήτριας σήματος DTMF. 5. Η γεννήτρια σήματος DTMF σύμφωνα με την αξίωση 4, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο μετατροπέας κωδικού των σημάτων DTMF σε μια ακολουθία ακεραίων αριθμών κατασκευάζεται με τη μορφή μιας ελεγχόμενης προγραμματιζόμενης συσκευής μνήμης, η μνήμη της οποίας αποτελείται από τον αριθμό των σημάτων DTMF , περιοχές μνήμης που αποτελούνται από κελιά που αντιστοιχούν στο μήκος της ακολουθίας μνήμης ακεραίων αριθμών, σχεδιασμένα έτσι ώστε στο ένα μισό του κελιού μνήμης να αποθηκεύεται ένας αριθμός που σχετίζεται με την πρώτη ακολουθία ακεραίων και στο άλλο μισό του κελιού μνήμης Ο αριθμός αποθηκεύεται που αντιστοιχεί σε μια άλλη ακολουθία ακεραίων που είναι όροι των αντίστοιχων αθροιστικών αθροιστών και ο έλεγχος της προγραμματιζόμενης συσκευής μνήμης εκτελείται με τη δυνατότητα χωριστού ελέγχου της επιλογής μιας περιοχής μνήμης και μιας ξεχωριστής κυψέλης μνήμης.

Η τονική κλήση (Dual-tone multi-frequency signaling, DTMF) αναπτύχθηκε από την Bell Labs τη δεκαετία του '50 του περασμένου αιώνα για το τότε επαναστατικό τηλέφωνο με κουμπιά. Για την αναπαράσταση και τη μετάδοση ψηφιακών δεδομένων σε λειτουργία τόνου, χρησιμοποιείται ένα ζεύγος συχνοτήτων (τόνων) του εύρους συχνοτήτων ομιλίας. Το σύστημα ορίζει δύο ομάδες των τεσσάρων συχνοτήτων και οι πληροφορίες κωδικοποιούνται μεταδίδοντας δύο συχνότητες ταυτόχρονα, μία από κάθε ομάδα. Αυτό δίνει συνολικά δεκαέξι συνδυασμούς που αντιπροσωπεύουν δεκαέξι διαφορετικούς αριθμούς, σύμβολα και γράμματα. Η κωδικοποίηση DTMF χρησιμοποιείται πλέον σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών επικοινωνιών και ελέγχου, όπως αποδεικνύεται, για παράδειγμα, από τη Σύσταση Q.23 της Διεθνούς Ένωσης Τηλεπικοινωνιών (ITU).

Αυτό το άρθρο περιγράφει το κύκλωμα μιας γεννήτριας τόνου DTMF που αναπαράγει και τις οκτώ συχνότητες και δημιουργεί το προκύπτον δίχρωμο σήμα εξόδου. Το εν λόγω σύστημα κατασκευάστηκε γύρω από το τσιπ Silego GreenPAK™ SLG46620V και τους λειτουργικούς ενισχυτές Silego SLG88104V. Το σήμα που προκύπτει είναι το άθροισμα δύο συχνοτήτων που καθορίζονται από τη γραμμή και τη στήλη του πληκτρολογίου του τηλεφώνου.

Το προτεινόμενο κύκλωμα χρησιμοποιεί τέσσερις εισόδους για να επιλέξει τον συνδυασμό συχνοτήτων που θα δημιουργηθεί. Το κύκλωμα έχει επίσης μια είσοδο ενεργοποίησης, η οποία ενεργοποιεί την παραγωγή και καθορίζει το χρονικό διάστημα μετάδοσης του σήματος. Η συχνότητα εξόδου της γεννήτριας συμμορφώνεται με το πρότυπο ITU για DTMF.

Ήχοι DTMF

Το πρότυπο DTMF ορίζει την κωδικοποίηση των αριθμών 0-9, των γραμμάτων A, B, C και D, και των χαρακτήρων * και # ως συνδυασμό δύο συχνοτήτων. Αυτές οι συχνότητες χωρίζονται σε δύο ομάδες: μια ομάδα υψηλής συχνότητας και μια ομάδα χαμηλής συχνότητας. Ο Πίνακας 1 δείχνει τις συχνότητες, τις ομάδες και τις αντίστοιχες αναπαραστάσεις συμβόλων.

Τραπέζι 1. Κωδικοποίηση τόνου DTMF

	Ομάδα Τρεμπλ
Ομάδα χαμηλών περασμάτων

Οι συχνότητες επιλέχθηκαν για την αποφυγή πολλαπλών αρμονικών. Επιπλέον, το άθροισμα ή η διαφορά τους δεν οδηγεί σε διαφορετική συχνότητα DTMF. Με αυτόν τον τρόπο, αποφεύγονται οι αρμονικές ή η παραμόρφωση διαμόρφωσης.

Το πρότυπο Q.23 διευκρινίζει ότι το σφάλμα κάθε εκπεμπόμενης συχνότητας πρέπει να είναι εντός ±1,8% της ονομαστικής τιμής και η συνολική παραμόρφωση (λόγω αρμονικών ή διαμόρφωσης) πρέπει να είναι 20 dB κάτω από τις θεμελιώδεις συχνότητες.

Το προκύπτον σήμα που περιγράφεται παραπάνω μπορεί να περιγραφεί ως:

s(t) = Acos(2πfhight)+ Acos(2πflowt),

όπου fhigh και flow είναι οι αντίστοιχες συχνότητες από τις ομάδες υψηλής και χαμηλής συχνότητας.

Το Σχήμα 1 δείχνει το σήμα που προκύπτει για το ψηφίο "1". Το σχήμα 2 δείχνει το φάσμα συχνοτήτων που αντιστοιχεί σε αυτό το σήμα.

Ρύζι. 1. Τόνος DTMF

Ρύζι. 2. Φάσμα τόνου DTMF

Η διάρκεια των τόνων DTMF μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τη συγκεκριμένη εφαρμογή που χρησιμοποιεί τονική κωδικοποίηση. Για τις πιο κοινές εφαρμογές, οι τιμές διάρκειας συνήθως πέφτουν μεταξύ χειροκίνητης και αυτόματης κλήσης. Ο Πίνακας 2 δείχνει μια σύνοψη της τυπικής χρονικής διάρκειας για τους δύο τύπους πρόσληψης.

Πίνακας 2. Διάρκεια των σημάτων τονικής κλήσης

Τύπος καντράν	Ομάδα Τρεμπλ		Ομάδα Τρεμπλ
Χειροκίνητη κλήση
Αυτόματη κλήση

Για μεγαλύτερη ευελιξία, η γεννήτρια DTMF που προσφέρεται σε αυτό το εγχειρίδιο είναι εξοπλισμένη με είσοδο ενεργοποίησης, η οποία χρησιμοποιείται για την έναρξη της παραγωγής σήματος και τον προσδιορισμό της διάρκειάς της. Σε αυτήν την περίπτωση, η διάρκεια του σήματος είναι ίση με τη διάρκεια του παλμού στην είσοδο ενεργοποίησης.

Αναλογικό τμήμα του κυκλώματος γεννήτριας DTMF

Η Σύσταση Q.23 της ITU ορίζει τα σήματα DTMF ως αναλογικά σήματα που δημιουργούνται από δύο ημιτονοειδή κύματα. Στο προτεινόμενο κύκλωμα γεννήτριας DTMF, το IC Silego GreenPAK SLG46620V παράγει σήματα τετραγωνικών κυμάτων με τις επιθυμητές συχνότητες DTMF. Για να ληφθούν ημιτονοειδή σήματα της απαιτούμενης συχνότητας και να σχηματιστεί το σήμα που προκύπτει (το άθροισμα δύο ημιτονοειδών κυμάτων), απαιτούνται αναλογικά φίλτρα και αθροιστής. Για το λόγο αυτό, σε αυτό το έργο αποφασίστηκε η χρήση φίλτρων και συνδυασμού βασισμένου στους λειτουργικούς ενισχυτές SLG88104V.

Το σχήμα 3 δείχνει τη δομή του προτεινόμενου αναλογικού τμήματος της συσκευής.

Ρύζι. 3. Αναλογικό κύκλωμα επεξεργασίας για λήψη σήματος DTMF

Τα αναλογικά φίλτρα χρησιμοποιούνται για τη λήψη ημιτονοειδών σημάτων από ορθογώνιους παλμούς. Αφού πραγματοποιηθεί το φιλτράρισμα, τα δύο σήματα αθροίζονται και παράγεται το επιθυμητό σήμα εξόδου δύο τόνων DTMF.

Το σχήμα 4 δείχνει το αποτέλεσμα του μετασχηματισμού Fourier που χρησιμοποιήθηκε για να ληφθεί το φάσμα του σήματος τετραγωνικού κύματος.

Ρύζι. 4. Φάσμα σήματος τετραγωνικού κύματος

Όπως μπορείτε να δείτε, το τετραγωνικό κύμα περιέχει μόνο περιττές αρμονικές. Αν παριστάνουμε ένα τέτοιο σήμα με πλάτος Α με τη μορφή σειράς Fourier, τότε θα έχει την εξής μορφή:

Η ανάλυση αυτής της έκφρασης μας επιτρέπει να συμπεράνουμε ότι εάν τα αναλογικά φίλτρα έχουν επαρκή εξασθένηση για αρμονικές, τότε είναι πολύ πιθανό να ληφθούν ημιτονοειδή σήματα με συχνότητα ίση με τη συχνότητα του αρχικού σήματος τετραγωνικού κύματος.

Λαμβάνοντας υπόψη την ανοχή επιπέδου παρεμβολής που ορίζεται στο πρότυπο Q.23, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι όλες οι αρμονικές εξασθενούν κατά 20 dB ή περισσότερο. Επιπλέον, οποιαδήποτε συχνότητα από την ομάδα χαμηλής διέλευσης πρέπει να συνδυαστεί με οποιαδήποτε συχνότητα από την ομάδα υψηλών διέλευσης. Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις απαιτήσεις, αναπτύχθηκαν δύο φίλτρα, ένα για κάθε ομάδα.

Και τα δύο φίλτρα ήταν χαμηλοπερατά φίλτρα Butterworth. Η εξασθένηση ενός φίλτρου σειράς n Butterworth μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:

A(f)[dB] = 10 log(A(f) 2) = 10log(1+(f/fc) 2n),

όπου fc είναι η συχνότητα αποκοπής του φίλτρου, n είναι η σειρά φίλτρου.

Η διαφορά στην εξασθένηση μεταξύ της χαμηλότερης συχνότητας και της υψηλότερης συχνότητας κάθε ομάδας δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 3 dB, επομένως:

A(fHIGHER)[dB] - A(FLOWER)[dB] > 3 dB.

Δίνονται απόλυτες τιμές:

A(fHIGHER) 2 / A(FLOWER) 2 > 2.

Επίσης, όπως είπαμε νωρίτερα, η αρμονική εξασθένηση πρέπει να είναι 20 dB ή περισσότερο. Σε αυτήν την περίπτωση, η χειρότερη περίπτωση θα είναι η χαμηλότερη συχνότητα στην ομάδα, επειδή η 3η αρμονική της είναι η χαμηλότερη συχνότητα και είναι πιο κοντά στη συχνότητα αποκοπής του φίλτρου. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η 3η αρμονική είναι 3 φορές μικρότερη από τη θεμελιώδη, το φίλτρο πρέπει να πληροί την συνθήκη (απόλυτες τιμές):

A(3fLOWER) 2 / A(FLOWER) 2 > 10/3.

Εάν αυτές οι εξισώσεις εφαρμόζονται και στις δύο ομάδες, τότε τα φίλτρα που χρησιμοποιούνται πρέπει να είναι φίλτρα δεύτερης τάξης. Αυτό σημαίνει ότι θα έχουν δύο αντιστάσεις και δύο πυκνωτές το καθένα εάν υλοποιηθούν με χρήση ενισχυτών λειτουργίας. Εάν χρησιμοποιούνταν φίλτρα τρίτης τάξης, η ευαισθησία στις ανοχές των εξαρτημάτων θα ήταν χαμηλότερη. Οι επιλεγμένες συχνότητες αποκοπής φίλτρου είναι 977 Hz για την ομάδα χαμηλής διέλευσης και 1695 Hz για την ομάδα υψηλής διέλευσης. Σε αυτές τις τιμές, οι διαφορές στα επίπεδα σήματος στις ομάδες συχνοτήτων είναι σύμφωνες με τις παραπάνω απαιτήσεις και η ευαισθησία στις αλλαγές στη συχνότητα αποκοπής λόγω των ανοχών των εξαρτημάτων είναι ελάχιστη.

Τα σχηματικά διαγράμματα των φίλτρων που εφαρμόζονται με χρήση SLG88104V παρουσιάζονται στο Σχήμα 5. Οι βαθμολογίες του πρώτου ζεύγους R-C επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε να περιορίζεται το ρεύμα εξόδου του τσιπ SLG46620V. Ο δεύτερος σύνδεσμος φίλτρου καθορίζει το κέρδος, το οποίο είναι 0,2. Το πλάτος των σημάτων τετραγωνικού κύματος θέτει το σημείο λειτουργίας του λειτουργικού ενισχυτή στα 2,5 V. Οι ανεπιθύμητες τάσεις μπλοκάρονται από πυκνωτές φίλτρου εξόδου.

Ρύζι. 5. Σχηματικά διαγράμματα φίλτρων εξόδου

Στην έξοδο, τα σήματα του φίλτρου αθροίζονται και το σήμα που προκύπτει είναι το άθροισμα των αρμονικών που επιλέγονται από την ομάδα χαμηλών και υψηλών συχνοτήτων. Για να αντισταθμιστεί η εξασθένηση του φίλτρου, το πλάτος του σήματος εξόδου μπορεί να ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας δύο αντιστάσεις R9 και R10. Το σχήμα 6 δείχνει το κύκλωμα αθροιστή. Το σχήμα 7 δείχνει ολόκληρο το αναλογικό τμήμα του κυκλώματος.

Ρύζι. 6. Σχηματικό διάγραμμα του αθροιστή

Ρύζι. 7. Αναλογικό τμήμα του κυκλώματος

Ψηφιακό τμήμα του κυκλώματος γεννήτριας τόνου DTMF

Το ψηφιακό τμήμα του κυκλώματος γεννήτριας τόνων DTMF περιλαμβάνει ένα ολόκληρο σύνολο γεννητριών τετραγωνικών κυμάτων - μία για κάθε συχνότητα DTMF. Δεδομένου ότι απαιτούνται οκτώ μετρητές για τη δημιουργία αυτών των γεννητριών, το τσιπ GreenPAK SLG46620V επιλέχθηκε για την υλοποίησή τους. Στις εξόδους του ψηφιακού κυκλώματος παράγονται δύο ορθογώνια σήματα, ένα για κάθε ομάδα συχνοτήτων.

Τα σήματα τετραγωνικών κυμάτων παράγονται χρησιμοποιώντας μετρητές και D flip-flops και έχουν κύκλο λειτουργίας 50%. Για το λόγο αυτό, η συχνότητα μεταγωγής μετρητή είναι διπλάσια από την απαιτούμενη συχνότητα DTMF και το flip-flop DFF διαιρεί το σήμα εξόδου στα δύο.

Η πηγή ρολογιού για τους μετρητές είναι ένας ενσωματωμένος ταλαντωτής RC 2 MHz, η συχνότητα του οποίου διαιρείται περαιτέρω με το 4 ή το 12. Ο διαιρέτης επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη τη χωρητικότητα bit και τη μέγιστη τιμή κάθε μετρητή που απαιτείται για να ληφθεί ένα συγκεκριμένο συχνότητα.

Για τη δημιουργία υψηλών συχνοτήτων, απαιτούνται λιγότερα δείγματα, επομένως χρησιμοποιούνται μετρητές 8-bit για τη δημιουργία τους, χρονισμένοι από έναν εσωτερικό ταλαντωτή RC του οποίου το σήμα διαιρείται με το 4. Για τον ίδιο λόγο, οι χαμηλότερες συχνότητες υλοποιούνται χρησιμοποιώντας μετρητές 14-bit.

Το SLG46620V έχει μόνο τρεις τυπικούς μετρητές 14 bit, επομένως μία από τις χαμηλότερες συχνότητες υλοποιήθηκε χρησιμοποιώντας έναν μετρητή CNT8 8 bit. Προκειμένου ο αριθμός των δειγμάτων να είναι εντός του εύρους 0...255, για να χρονιστεί αυτό το CNT8 ήταν απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί ένα σήμα ταλαντωτή RC διαιρούμενο με το 12. Για αυτό το κύκλωμα, η συχνότητα με τον μεγαλύτερο αριθμό δειγμάτων, που είναι, η χαμηλότερη συχνότητα, επιλέχθηκε. Αυτό μας επέτρεψε να ελαχιστοποιήσουμε το σφάλμα.

Ο Πίνακας 3 δείχνει τις παραμέτρους κάθε τετραγωνικού κύματος.

Πίνακας 3. Παράμετροι τετράγωνων γεννητριών παλμών

		Ρολόι		Σφάλμα συχνότητας [%]
Ομάδα χαμηλών περασμάτων
Ομάδα Τρεμπλ

Όπως φαίνεται από τον πίνακα, όλες οι συχνότητες έχουν σφάλμα μικρότερο από 1,8%, επομένως συμμορφώνονται με το πρότυπο DTMF. Αυτά τα υπολογιζόμενα χαρακτηριστικά, με βάση την ιδανική συχνότητα ταλαντωτή RC, μπορούν να ρυθμιστούν μετρώντας τη συχνότητα εξόδου του ταλαντωτή RC.

Αν και στο προτεινόμενο κύκλωμα όλες οι γεννήτριες λειτουργούν παράλληλα, το σήμα μιας μόνο γεννήτριας από κάθε ομάδα θα σταλεί στην έξοδο του μικροκυκλώματος. Η επιλογή συγκεκριμένων σημάτων καθορίζεται από τον χρήστη. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας τέσσερις εισόδους GPIO (δύο bit για κάθε ομάδα) με έναν πίνακα αλήθειας που φαίνεται στον Πίνακα 4.

Πίνακας 4. Πίνακας επιλογής συχνοτήτων από την ομάδα χαμηλών συχνοτήτων

Ομάδα χαμηλών περασμάτων

Πίνακας 5. Πίνακας επιλογής συχνότητας από την ομάδα υψηλών συχνοτήτων

Ομάδα Τρεμπλ

Το σχήμα 8 δείχνει το λογικό κύκλωμα μιας γεννήτριας τετραγωνικών κυμάτων 852 Hz. Αυτό το μοτίβο επαναλαμβάνεται για κάθε συχνότητα με κατάλληλες ρυθμίσεις μετρητή και διαμόρφωση LUT.

Ρύζι. 8. Ορθογώνια γεννήτρια παλμών

Ο μετρητής παράγει μια συχνότητα εξόδου που καθορίζεται από τις ρυθμίσεις του. Αυτή η συχνότητα είναι ίση με τη διπλάσια συχνότητα από τον αντίστοιχο τόνο DTMF. Οι παράμετροι διαμόρφωσης του μετρητή φαίνονται στο σχήμα 9.

Ρύζι. 9. Παράδειγμα ρύθμισης ενός ορθογώνιου μετρητή γεννήτριας παλμών

Το σήμα εξόδου μετρητή συνδέεται στην είσοδο ρολογιού του flip-flop D-Flip Flop. Δεδομένου ότι η έξοδος DFF έχει διαμορφωθεί ως ανεστραμμένη, εάν συνδέσετε την έξοδο DFF στην είσοδό της, το D flip-flop μετατρέπεται σε T flip-flop. Οι παράμετροι διαμόρφωσης DFF φαίνονται στο Σχήμα 10.

Ρύζι. 10. Παράδειγμα ρύθμισης μιας ορθογώνιας σκανδάλης γεννήτριας παλμών

Το σήμα από την έξοδο DFF τροφοδοτείται στην είσοδο του πίνακα αληθείας LUT. Τα LUT χρησιμοποιούνται για την επιλογή ενός σήματος για κάθε συγκεκριμένο συνδυασμό R1-R0. Ένα παράδειγμα διαμόρφωσης LUT φαίνεται στο Σχήμα 11. Σε αυτό το παράδειγμα, εάν το R1 λάβει ένα 1 και το R0 λάβει ένα 0, το σήμα εισόδου αποστέλλεται στην έξοδο. Σε άλλες περιπτώσεις, η έξοδος περιέχει "0".

Ρύζι. 11. Παράδειγμα ρύθμισης του πίνακα αλήθειας μιας τετράγωνης γεννήτριας παλμών

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το προτεινόμενο κύκλωμα έχει είσοδο ενεργοποίησης Enable. Εάν υπάρχει μια λογική μονάδα "1" στην είσοδο Enable permission, τότε τα παραγόμενα ορθογώνια σήματα παρέχονται σε ένα ζεύγος εξόδων του μικροκυκλώματος. Η διάρκεια μετάδοσης είναι ίση με τη διάρκεια του παλμού στην είσοδο ενεργοποίησης. Για την εφαρμογή αυτής της δυνατότητας, απαιτήθηκαν πολλά περισσότερα LUT.

Η ομάδα υψηλής διέλευσης χρησιμοποιεί ένα LUT 4-bit και ένα LUT 2-bit, όπως φαίνεται στο Σχήμα 12.

Ρύζι. 12. Κύκλωμα εξόδου ομάδας πρίμων

Το 4-bit LUT1 έχει ρυθμιστεί ως πύλη OR, επομένως εξάγει μια λογική 1 εάν υπάρχει ένα 1 σε οποιαδήποτε από τις εισόδους του. Οι πίνακες αλήθειας C1/C0 επιτρέπουν την επιλογή μόνο ενός από τους ταλαντωτές, επομένως το 4-bit LUT1 καθορίζει ποιο σήμα εξέρχεται. Η έξοδος αυτού του LUT συνδέεται με 2-bit LUT4, το οποίο μεταδίδει σήμα μόνο εάν η είσοδος ενεργοποίησης είναι λογικό "1". Τα σχήματα 13 και 14 δείχνουν τις διαμορφώσεις των 4-bit LUT1 και 2-bit LUT4.

Ρύζι. 13. Διαμόρφωση 4-bit LUT1

Ρύζι. 14. Διαμόρφωση 2-bit LUT4

Δεδομένου ότι δεν υπήρχαν πλέον LUT πίνακες αλήθειας 4-bit, χρησιμοποιήθηκαν δύο LUT 3-bit για την ομάδα χαμηλής διέλευσης.

Ρύζι. 15. Κύκλωμα εξόδου ομάδας χαμηλής διέλευσης

Το πλήρες εσωτερικό κύκλωμα του GreenPAK SLG46620V φαίνεται στο Σχήμα 16. Το Σχήμα 17 δείχνει το τελικό διάγραμμα κυκλώματος της γεννήτριας DTMF.

Ρύζι. 16. Μπλοκ διάγραμμα της γεννήτριας τόνου DTMF

Ρύζι. 17. Σχηματικό διάγραμμα γεννήτριας τόνων DTMF

Δοκιμή του κυκλώματος γεννήτριας DTMF

Στο πρώτο στάδιο της δοκιμής της προτεινόμενης γεννήτριας DTMF, αποφασίστηκε να ελεγχθούν οι συχνότητες όλων των παραγόμενων ορθογώνιων σημάτων χρησιμοποιώντας έναν παλμογράφο. Για παράδειγμα, τα σχήματα 18 και 19 δείχνουν τις εξόδους τετραγωνικών κυμάτων για 852 Hz και 1477 Hz.

Ρύζι. 18. Τετράγωνο κύμα 852 Hz

Ρύζι. 19. Τετράγωνο κύμα 1477 Hz

Αφού ελέγχθηκαν οι συχνότητες όλων των σημάτων τετραγωνικών κυμάτων, ξεκίνησε η δοκιμή του αναλογικού τμήματος του κυκλώματος. Εξετάστηκαν τα σήματα εξόδου για όλους τους συνδυασμούς χαμηλών και υψηλών συχνοτήτων. Για παράδειγμα, το Σχήμα 20 δείχνει το άθροισμα των σημάτων 770 Hz και 1209 Hz και το Σχήμα 21 δείχνει το άθροισμα των σημάτων 941 Hz και 1633 Hz.

Ρύζι. 20. Τόνος DTMF 770 Hz και 1209 Hz

Ρύζι. 21. Τόνος DTMF 941 Hz και 1633 Hz

συμπέρασμα

Σε αυτό το άρθρο, προτάθηκε ένα κύκλωμα για μια γεννήτρια τόνου DTMF που βασίζεται στο τσιπ Silego GreenPAK SLG46620V και στους λειτουργικούς ενισχυτές Silego SLG88104V. Η γεννήτρια επιτρέπει στο χρήστη να επιλέξει συνδυασμούς επιθυμητών συχνοτήτων χρησιμοποιώντας τέσσερις εισόδους και να ελέγξει την είσοδο ενεργοποίησης, η οποία καθορίζει τη διάρκεια των σημάτων εξόδου.

Χαρακτηριστικά του τσιπ SLG46620V:

• Τύπος: Προγραμματιζόμενο IC μικτού σήματος.
• Αναλογικά μπλοκ: ADC 8-bit, δύο DAC, έξι συγκριτές, δύο φίλτρα, ION, τέσσερις ενσωματωμένοι ταλαντωτές.
• Ψηφιακά μπλοκ: Έως 18 θύρες I/O, μήτρα διασύνδεσης και συνδυαστική λογική, προγραμματιζόμενα κυκλώματα καθυστέρησης, προγραμματιζόμενη γεννήτρια συναρτήσεων, έξι μετρητές 8 bit, τρεις μετρητές 14 bit, τρεις ταλαντωτές/συγκριτές PWM.
• Διεπαφή επικοινωνίας: SPI;
• Εύρος τάσης τροφοδοσίας: 1,8…5 V;
• Εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας: -40…85 °C;
• Έκδοση πακέτου: 2 x 3 x 0,55 mm STQFN 20 ακίδων.

Χαρακτηριστικά γνωρίσματα

• Δημιουργία ημιτονοειδών κυμάτων με χρήση διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM)
• Συνδυασμός διαφορετικών σημάτων ημιτονοειδούς κύματος σε ένα σήμα DTMF
• Πηγαίοι κώδικες σε γλώσσες assembly και C
• Σχεδιασμένο για να λειτουργεί με STK500
• Μέγεθος κώδικα προγράμματος 260 byte / σταθερό μέγεθος πίνακα 128 byte
• Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μετατροπής πίνακα

Εισαγωγή

Αυτό το έγγραφο περιγράφει μια τεχνική για τη δημιουργία σημάτων DTMF (σήματα πολλαπλών συχνοτήτων διπλού τόνου) με χρήση οποιουδήποτε μικροελεγκτή AVR που περιέχει μονάδα διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM) και στατική RAM. Αυτά τα σήματα χρησιμοποιούνται ευρέως στην τηλεφωνία, όπου αναπαράγονται όταν πατάτε τα κουμπιά κλήσης μιας τηλεφωνικής συσκευής. Για να δημιουργηθεί σωστά ένα σήμα DTMF, δύο συχνότητες πρέπει να τοποθετηθούν μεταξύ τους: μια χαμηλή συχνότητα (fb) και μια υψηλή συχνότητα (fa). Ο Πίνακας 1 δείχνει πώς αναμειγνύονται διαφορετικές συχνότητες για την παραγωγή ήχων DTMF όταν πατηθούν διαφορετικά πλήκτρα.

Εικόνα 1. Κύκλωμα γεννήτριας σήματος DTMF

Πίνακας 1. Πίνακας δημιουργίας τόνου

fb/fa	1209 Hz	1336 Hz	1477 Hz	1633 Hz
697 Hz	1	2	3	ΕΝΑ
770 Hz	4	5	6	σι
852 Hz	7	8	9	ντο
941 Hz	*	0	#	ρε

Οι σειρές του Πίνακα 1 δείχνουν τιμές χαμηλής συχνότητας και οι στήλες δείχνουν τιμές υψηλής συχνότητας. Για παράδειγμα, ο πίνακας δείχνει ότι όταν πατάτε το κουμπί "5", οι συχνότητες fb = 770 Hz και fa = 1336 Hz πρέπει να αναμειχθούν. Ως αποτέλεσμα της προσθήκης δύο ημιτονοειδών σημάτων διαφορετικών συχνοτήτων, σχηματίζεται ένα σήμα DTMF

όπου ο λόγος πλάτους K=A b /A a των αρχικών σημάτων πρέπει να πληροί την συνθήκη

Λειτουργική αρχή

Εκτός από τις γενικές πληροφορίες σχετικά με τη χρήση της διαμόρφωσης πλάτους παλμού, θα παρουσιαστεί παρακάτω πώς η διαμόρφωση πλάτους παλμού σας επιτρέπει να δημιουργείτε ημιτονοειδή σήματα. Η επόμενη παράγραφος περιγράφει τον τρόπο χρήσης της βασικής συχνότητας μεταγωγής για τη λήψη διαφορετικών συχνοτήτων. Μετά την ανασκόπηση των θεωρητικών θεμελίων, θα δοθεί μια περιγραφή της ίδιας της γεννήτριας σήματος DTMF. Δημιουργία ημιτονοειδών κυμάτων

Ανάλογα με την αναλογία της διάρκειας των υψηλών επιπέδων τάσης VH και χαμηλών VL, η μέση τιμή στην έξοδο PWM αλλάζει. Εάν η αναλογία μεταξύ των διάρκειων και των δύο επιπέδων παραμείνει σταθερή, ως αποτέλεσμα θα δημιουργηθεί ένα σταθερό επίπεδο τάσης VAV. Το σχήμα 2 δείχνει ένα διαμορφωμένο σήμα πλάτους παλμού.

Εικόνα 2. Παραγωγή επιπέδου τάσης DC

Το επίπεδο τάσης καθορίζεται από την έκφραση:

(3)

Μπορεί να δημιουργηθεί ένα ημιτονοειδές σήμα υπό τον όρο ότι η μέση τιμή της τάσης που παράγεται από τη διαμόρφωση πλάτους παλμού αλλάζει κάθε κύκλο PWM. Η σχέση μεταξύ υψηλών και χαμηλών επιπέδων πρέπει να ρυθμιστεί σύμφωνα με το επίπεδο τάσης του ημιτονοειδούς κύματος την αντίστοιχη χρονική στιγμή. Το σχήμα 3 απεικονίζει αυτή τη διαδικασία. Τα δεδομένα πηγής για το PWM υπολογίζονται για κάθε περίοδο και καταγράφονται στον πίνακα μετατροπών (TC).

Το Σχήμα 3 απεικονίζει επίσης τη σχέση μεταξύ της συχνότητας του θεμελιώδους ημιτονοειδούς κύματος και του αριθμού των δειγμάτων. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των δειγμάτων (Nc), τόσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια της μοντελοποίησης του προκύπτοντος σήματος:

(4)

Η συχνότητα PWM εξαρτάται από την ανάλυση PWM. Σε ανάλυση 8 bit, η τελική τιμή (πάνω από την μέτρηση) του χρονοδιακόπτη είναι 0xFF (255). Επειδή Ο χρονοδιακόπτης μετρά προς τα εμπρός και προς τα πίσω, τότε αυτή η τιμή πρέπει να διπλασιαστεί. Επομένως, η συχνότητα PWM μπορεί να υπολογιστεί διαιρώντας τη συχνότητα ρολογιού του χρονοδιακόπτη f CK με 510. Έτσι, με συχνότητα ρολογιού χρονοδιακόπτη 8 MHz, η προκύπτουσα συχνότητα PWM θα είναι 15,6 kHz.

Εικόνα 3. Δημιουργία ημιτονοειδούς κύματος χρησιμοποιώντας PWM

Αλλαγή της συχνότητας ενός ημιτονοειδούς κύματος

Ας υποθέσουμε ότι τα ημιτονοειδή δείγματα διαβάζονται από τον πίνακα αναζήτησης όχι διαδοχικά, αλλά ένα κάθε φορά. Σε αυτή την περίπτωση, με τον ίδιο ρυθμό δειγματοληψίας, θα δημιουργηθεί ένα σήμα με διπλάσια συχνότητα (βλ. Εικόνα 4).

Εικόνα 4. Διπλασιάζοντας τη συχνότητα που προκύπτει (XSW = 2)

Κατ' αναλογία, αν διαβάζετε όχι κάθε δεύτερη τιμή, αλλά κάθε τρίτη, τέταρτη, πέμπτη (αντίστοιχα, το πλάτος του βήματος είναι 3, 4, 5...) κ.λπ. είναι δυνατή η δημιουργία συχνοτήτων Nc στην περιοχή . Σημειώστε ότι για τις υψηλές συχνότητες η προκύπτουσα κυματομορφή δεν θα είναι ημιτονοειδής. Συμβολίζουμε το πλάτος βήματος σύμφωνα με τον πίνακα μετατροπών ως X SW, όπου

(5)

Ο υπολογισμός της τρέχουσας θέσης στο TP για την επόμενη περίοδο PWM (όταν ο χρονοδιακόπτης υπερχειλίζει) πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας την έκφραση (6). Η νέα τιμή στη θέση X LUT εξαρτάται από την προηγούμενη κατάστασή της στη θέση X" LUT με την προσθήκη του πλάτους βήματος X SW

(6)

Προσθήκη διαφορετικών συχνοτήτων για λήψη σήματος DTMF

Το σήμα DTMF μπορεί να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας τις εκφράσεις (1) και (2). Για απλότητα των αριθμητικών πράξεων, η τιμή του συντελεστή Κ λαμβάνεται ίση με 0,75 προκειμένου να αντικατασταθεί η αριθμητική πράξη με λογικές μετατοπίσεις. Λαμβάνοντας υπόψη την έκφραση (6), η τρέχουσα τιμή για τον έλεγχο PWM μπορεί να υπολογιστεί από την έκφραση:

και λαμβάνοντας υπόψη ότι X LUTa =X" LUTa + X SWa,X LUTb =X" LUTb + X SWb, τελικά γράφουμε

Υλοποίηση γεννήτριας DTMF

Αυτό το παράρτημα εξετάζει την κατασκευή μιας γεννήτριας τόνου DTMF χρησιμοποιώντας μια έξοδο PWM 8-bit (OC1A) και έναν πίνακα με δείγματα 128 ημιτονοειδών συναρτήσεων (Nc), καθένα από τα οποία καθορίζεται από 7 bit (n). Οι ακόλουθες εκφράσεις δείχνουν αυτήν την εξάρτηση και δείχνουν επίσης τον τρόπο υπολογισμού των καταχωρήσεων του πίνακα αναζήτησης:

(9)

Το πλεονέκτημα της χρήσης 7 bit είναι ότι το άθροισμα των τιμών του σήματος υψηλής και χαμηλής συχνότητας είναι ένα byte σε μέγεθος. Για την υποστήριξη του πλήρους συνόλου των τόνων DTMF, πρέπει να υπολογιστούν 8 τιμές για κάθε συχνότητα DTMF από τον Πίνακα 1 και να εισαχθούν στον πίνακα αναζήτησης.

Για να επιτευχθεί υψηλότερη ακρίβεια, εφαρμόστηκε η ακόλουθη λύση: οι τιμές που υπολογίζονται χρησιμοποιώντας την έκφραση 5 απαιτούν μόνο 5 byte. Για να χρησιμοποιήσετε και τα 8 byte, τα οποία θα μειώσουν τα σφάλματα στρογγυλοποίησης, αυτή η τιμή πολλαπλασιάζεται επί 8. Ο δείκτης στον πίνακα αναζήτησης γράφεται με τον ίδιο τρόπο. Αλλά σε αυτήν την περίπτωση χρειάζονται δύο byte για να αποθηκευτεί 8 φορές η τιμή. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να εκτελεστούν 3 μετατοπίσεις προς τα δεξιά και μια πράξη μέτρου Nc ρίζας (λογικός πολλαπλασιασμός με Nc-1) πριν χρησιμοποιηθούν αυτά τα byte ως δείκτης στις τιμές ημιτονοειδούς κύματος στο

Εικόνα 5. Διάγραμμα μονάδας για σύνδεση στο STK500

Το σήμα PWM παράγεται στον ακροδέκτη OC1A (PD5). Ένα πρόσθετο φίλτρο εξόδου θα βοηθήσει να γίνει το σήμα πιο συμβατό με την ημιτονοειδή κυματομορφή. Όταν μειώνετε τη συχνότητα PWM, μπορεί να χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε ένα φίλτρο με πιο απότομη απόκριση συχνότητας για να έχετε ένα καλό αποτέλεσμα.

Η σύνδεση του πληκτρολογίου φαίνεται στο Σχήμα 1. Η λειτουργία του πληκτρολογίου πρέπει να οργανωθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατός ο προσδιορισμός του πλήκτρου που πατήθηκε. Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο αλγόριθμο:

1. Προσδιορισμός της συμβολοσειράς του πατημένου πλήκτρου
   • διαμορφώστε το σημειωματάριο χαμηλής τάξης της θύρας Β ως έξοδο και ορίστε το αρχείο καταγραφής. "0"
   • διαμορφώστε το υψηλό τετράδιο της θύρας Β ως είσοδο με τη σύνδεση αντιστάσεων έλξης
   • η γραμμή με το πατημένο κουμπί ορίζεται ως το ψηφίο της υψηλότερης τετραάδας με ημερολόγιο. "0"
2. Καθορισμός της στήλης πατημένου πλήκτρου
   • διαμορφώστε το high notebook της θύρας Β ως έξοδο και ορίστε το αρχείο καταγραφής. "0"
   • διαμορφώστε το τετράδιο χαμηλής τάξης της θύρας Β ως είσοδο συνδέοντας αντιστάσεις έλξης
   • η στήλη με το πατημένο κουμπί ορίζεται ως το ψηφίο της τετραάδας χαμηλής τάξης με το ημερολόγιο. "0"

Σημείωση: Στο STK200, οι αντιστάσεις συνδέονται σε σειρά μεταξύ των ακροδεκτών σύνδεσης PORTB και των ακροδεκτών του μικροελεγκτή BP5, PB6 και PB7 (βλ. διάγραμμα STK200). Αυτό θα προκαλέσει προβλήματα εάν το πληκτρολόγιο είναι συνδεδεμένο στην υποδοχή PORTB.

Το σχήμα 6 απεικονίζει τη λειτουργία της υπορουτίνας για τον προσδιορισμό του πατημένου πλήκτρου. Ανάλογα με το πλήκτρο που πατάτε, προσδιορίζεται η διάρκεια του διαστήματος. Η ρουτίνα διακοπής χρησιμοποιεί αυτήν την τιμή για να υπολογίσει τις ρυθμίσεις PWM για τα δύο τονικά ημιτονικά κύματα DTM. Η διαδικασία χειρισμού διακοπών φαίνεται στα Σχήματα 7 και 8.

Αυτή η ρουτίνα υπολογίζει μια τιμή για σύγκριση με την έξοδο του χρονοδιακόπτη για την επόμενη περίοδο PWM. Η ρουτίνα διακοπής υπολογίζει πρώτα τη θέση της επόμενης τιμής δείγματος στον πίνακα αναζήτησης και διαβάζει την τιμή που είναι αποθηκευμένη εκεί.

Η θέση του δείγματος στον πίνακα αναζήτησης προσδιορίζεται από το πλάτος του παλμού και το πραγματικό πλάτος παλμού προσδιορίζεται από τη συχνότητα που δημιουργείται.

Η τελική τιμή που γράφεται στον καταχωρητή σύγκρισης χρονοδιακόπτη προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο (7), ο οποίος λαμβάνει υπόψη τις τιμές δείγματος και των δύο συχνοτήτων DTMF.

Εικόνα 6. Μπλοκ διάγραμμα του κύριου προγράμματος

Εικόνα 7. Μπλοκ διάγραμμα της διαδικασίας επεξεργασίας διακοπής υπερχείλισης χρονοδιακόπτη

Εικόνα 8. Διάγραμμα ροής της διαδικασίας ανάγνωσης δείγματος "GetSample".

Δημοσίευση: www.cxem.net

Δείτε άλλα άρθραΕνότητα.