用DTMF实现远程数据传输的探讨

用DTMF实现远程数据传输的探讨

吴潜蛟 兰蓉

(西安公路交通大学,西安710064) (陕西财经学院计算机系,西安710064)

摘 要

文章在DTMF编译码原理的基础上,探讨通过计算机接口来控制DTMF信号在现有电信网上的接收和发送,从而实现数据通信的一种方法,实验证明是可行的。

根据CCITT的建议,DTMF的编译码定义如下表1所示,可用式(2)表示:

V(t)=Asinwlt+Bsinwht(2)式中两项分别表示低、高音群的值,A和B分别表示低音群和高音群的样值量化基线。同时规定,对应于表1中的标称频率在发送时,DTMF信号的频率偏差不应超过118%,每位数字的信号极限时长应大于40ms,而接收设备对2%的偏差应能可靠地接收,对30~40ms的信号时长可正常接收。

表1 DTMF的编译码表

高频组(Hz)1209697

高频组(Hz)

770852941

147󰀁

13662580

1477369#

1633ABCD

关键词:双音多频,数据通信,计算机

通信

1 引言

计算机和通信地有机结合是信息及其产业化的重要支柱和未来的主要发展方向之一,如何使现有通信网络增值是伴随信息产业和各种通信网络的迅速发展而变得更加突出和明显的问题,对提高现有通信网络和上网设备及终端的利用率和提高经济效益都具有十分重要的意义。

本文介绍利用双音多频(DoubleToneMulitiFrequency,DTMF)方法通过现有的通信网络来实现数据的远程传输。

DTMF以其很强的抗干扰能力和较高的传输速度广泛用于电话通信系统中,但绝大部分是用作电话的音频拨号。本文通过计算机接口和通信网络来实现数据通信,可广泛用于数据通信、远程数据采集和遥控遥测等。2 DTMF的收发原理

DTMF由低频组和高频组两组频率信号构成,每个数字信号由低频组和高频组中的任一个组合而成。设V(t)为DTMF信号,Vh(t)和Vl(t)分别为构成V(t)的两个信号,则他们应满足关系式(1):

V(t)=Vh(t)+Vl(t)

收稿日期:1998-11-27211 DTMF的发送原理

通常的DTMF发送电路原理如图1所示。

图1 DTMF的发送电路原理框图

其中键盘逻辑与控制包括键盘扫描、译码以及静噪抑制逻辑。212 DTMF的接收电路

从表1可知,频率在697~1633Hz的范围之内,通过电话线传输的DTMF信号为组合的(1)

1999年第5期

双音频信号,接收DTMF信号的电路原理如图2所示。

微电子学与计算机

阶段、结果阶段。

311 连接和控制通信电路

43

实现数据传输的首要条件是建立并保持通信电路,在通信结束时,则要拆除电路,通信控制器对通信电路的控制是通过微机与DTMF的接口来实现的,不同场合可采用不同的接口

图2 DTMF信号的接收电路原理图

规程。

312 规程的设定

通信规程是参考现有的通信规程来设定的,分为主站和次站,主站和次站之间的信息传输格式采用帧结构方式,如图3所示。

开始标志

地址字段

控制字段

信息字段

帧校验序列

结束标志

电话传输线的频率上限为4KHz,表1中最高和最低频率分别为1633Hz和697Hz,在信号接收端设置低通和高通滤波器防止线路的传输噪声和外来噪声的干扰,确保信号正确接收。DTMF信号经截止频率为3400Hz的低通组滤波器后,变换为连续的模拟信号,该信号又经一高通组滤波器,滤掉低频段的干扰,使输出信号中基本上只包含高低两个频率,然后用两个滤波器将此信号分为高低频两路正弦波,经整形整流后变为矩形脉冲。两路脉冲分别送入DTMF数字检测电路,用1MHz的标准时间对脉冲宽度进行测量后进行译码,输出它们所代表的数字编码)))BCD码。

一般情况下,DTMF的编译码、接收和发送都是用专用的集成电路芯片来完成的,本文研究的就是用上述的DTMF编译码原理,借助电话通信网络的传输介质,把计算机数据通过DTMF信号接收和发送方式来完成计算机的数据通信。

3 工作模式的选择和工作过程

和其他的通信协议一样,用DTMF来完成计算机的数据通信,也要求建立起工作模式,建立相应的工作模式是通过工作模式的预置和不同的应用要求命令来设定。作者设有如下几种工作状态:需要数据通信:

#手动:每按一次键用来传输一个数字#自动:用来传输批量数据不需要数据通信:

#仅用来作为语音通信

而工作过程共分三个阶段:命令阶段、执行图3 帧结构图

地址字段:均为次站地址。命令帧的地址指定

接收命令的次站;响应帧的地址,表明该响应帧来自哪一个次站。

控制字段:用于标明帧的类型和帧的序号,根据需要来规定不同类的帧格式。例如,信息帧用来传送数据,管理帧用于控制,非编码帧用于启动和控制次站。

信息字段:长度任选。结束标志和开始标志相同。

上述的设定也可根据用户不同的需求来进行取舍。4 微机接口电路

在选择接收和发送电路时,必须考虑和微机连接来实现数据的自动连续传输问题,微机接口电路的主要功能是精确控制发送和接收。为简化电路的设计和方便使用,选用集DTMF接收和发送于一体的MT8880和微机进行连接。

该芯片具有这样一些特点:

(1)为CMOS电路,功耗低(5215mW),集成度高。

(2)可编程控制,它由接收、发送、控制三部分组成[1,2],内部有5个寄存器和微机接口,可归结为三类:数据转移、收发控制和收发状态寄存器。通过计算机接口和微机连接,微机控制44 微电子学与计算机1999年第5期

接收部分的工作原理与其DTMF接收器相同,发送时用开关电容式D/A变换器,DTMF信号失真小,频率精度高,片内计数器对双音群模式的占空时间进行精确定时。

(3)具有如下两种工作模式:

#CP模式,可检测出各种信号音,包括电话盲音、拨号音和回铃音等。

#DTMF模式,可通过其数据输入/输出线、读写控制信号和微机连接,通过编程进行DTMF的接收和发送控制。

信号音和DTMF共用输入端,CP和DTMF为分时使用,并通过状态寄存器输出的状态信号来识别它们。5 软件结构

由于任务较为单一,软件的结构也相对简单,根据上面的接口电路,采用中断方式,主程序用来初始化接口和设定发送和接收的缓冲内存区,并规定其接收和发送的协议规程,中断子程序执行接收和发送DTMF信号。流程图如图4所示。

另外,虽然现在有大量高速、大容量的各种通信手段和先进的设备设施,而且还在迅猛地发展。但作者认为用简单而价格低廉的DTMF方式来进行数据传输其应用范围非常广泛,可用于控制系统的远程数据采集、遥控遥测、仪器仪表和计算机之间、计算机与计算机之间的远程通信等领域,有良好的应用前景和开发价值。

参考文献

[1]MicroelectronicAnalogCommunicationsHandbook.

MITEL,19911

[2]郭维等.中外电信集成电路使用手册1电子工业出

版社,1992,111

[3]史建中.使用公用电话网的远程数据通信系统.电

子技术应用,1995,41

[4]杨立才,刘玲娣.DTMF信号发送/接收电路芯片

MT8880及应用1电子技术应用,1998,11

StudyofRemoteDataCommunicationbytheDTMFWUQian-jiao

(Xi.anHighwayUniversityDepartmentofComputer,Xi.an710064)

LANRong

(ShaanxiFinaceandEconomicInstitute,Xi.an710064)

Abstract:OnthebaseofanalysingDTMFcode-

图4 软件的工作流程图

encodeprinciple,thispaperdealswithamethodfordatecommunicationwhichcomputerandcomputerinterfacecontrolbyDTMFsignalsendingandreceiveinthepublicswitchtele-phonenet,testingindicateisright1

Keywords:DTMF,Datacommunication,Com-putercommunication

6 结束语

由于用DTMF信号方式来实现数据通信的方法是一个基础性的工作,还有许多的工作待研究探讨和实施。本文主要探讨了该通信方

法的实施和可行性,因此,未完全按图3所示的规程来实施,对地址字段采用了电话人工拨号的方式来进行通信连接,实验证明该方法可行。