MT8880在智能通讯预警系统中的技术应用

1 系统原理与组成

电话远程控制系统主要完成的功能是对电话双音多频(DTMF,double tone multiple frequency)信号进行解码，并自动驱动被控电器设备进行指定操作，同时用户可对被控设备的工作状态进行查询，以及当有人非法进入室内时通过拨预置的电话号码进行远程预警。由于本系统是利用电话进行远程控制，所以系统必须能识别电话线上的振铃信号，从而实现自动摘机；同时，本系统一般在无人值守的情况下工作，所以必须能自动摘机、挂机，且在用户操作完毕忘记挂机时，必须能自动复位及关机，为了安全起见还有必要增加密码校验的功能；要进行工作查询就必须有语音的提示和反馈，这样的系统才基本上合乎要求。

基于以上要求，此系统主要设置了系统开启关闭模块，系统模拟摘、挂机模块，语音模块，监控模块 ，DTMF收发模块，控制模块，被控模块，如图1所示。现对其分述如下。

1.1 系统开启/关闭模块

本系统有多种开启方式：振铃启动，报警启动，手动启动，如图2所示。

本系统的关机由单片机控制时，单片机发出一个高电平信号后，三极管饱合，继电器K常开端闭合，使可控硅的K和A短路。单片机再发出一个低电平信号，三极管截击，继电器常开端打开，使可控硅Q的K和A两端开路，从而使可控硅进入关闭状态，切断电源使系统关闭。当由手动控制时，打开开关三极管截止，继电器常开端打开，系统断电，从而关闭系统。

1.2 模拟摘挂机模块

当单片机发出摘机信号时三极管饱和，继电器的常开端闭合，电话线两端的电阻降至300 Ω左右，从而实现模拟摘机。当单片机发出挂机信号时三极管截止，继电器常开端打开，从而实现模拟挂机。

1.3 语音模块

本模块采用美国ISD公司的新品ISD4004系列的录放芯片，与单片机构成。该芯片声音录放采用了CchipCorder专利技术，即无需A/D转换和压缩就可以直接储存，没有A/D转换误差，在一个记录位（BIT）可存储250级声音信号，相当于通常的A/D记录的8倍。片内集成了晶体震荡器、麦克前置放大器、自动增益控制、抗混迭滤波器、平滑滤波器等，只需很少的外围器件，就可以构成一个完整的声音录放系统。

1.4 监控模块

(1)模块概述

本模块采用EEP型热释电式红外传感器。其原理如下：钛酸铅陶瓷具有高热电系数和温度稳定性，它能检测红外线。传感器密封在TO-5壳体内，热释组件和场效应管装在一起，它能输出与红外辐射强度成比例的电压。

(2)监控报警的实现

在家中无人时，当单片机接收到来自监控系统的报警信息时。P3.0口置高电平，三极管T1饱和，继电器J动作，实现模拟摘机。然后由可信音检测电路确认为拨号音后，由P0 口发指令，拨号芯片MT8880将存储的报警号码变成双音多频（DTMF）信号，反馈入电话线。拨号后，在完成忙音、回铃及对方摘机检测后，启动语音提示电路，向线路发出报警语音信号。如未拨通再次拨号。

1.5 DTMF收发模块

(1)模块概述

本模块由MT8880与单片机组成。

MT8880是一个带有呼叫处理滤波器(call progress filter)的单片DTMF收发器,它采用MITEL公司的ISO2-CMOS工艺制造,功耗低,可靠性高。MT8880中的DTMF收号器是基于单片收号器MT8870工业标准，能接收全部16个DIMF信号,DTMF发送器采用开关电容D/A变换器，信号失真小、精度高,定时精确。MT8880有两种工作模式:DTMF模式和呼叫处理(CP)模式。当选择了呼叫处理模式时,MT8880就用于检测电话网上电话呼叫过程中表示不同进程的信号音(主要是拨号音,拨号音的标准频率为350 Hz或440 Hz)，可以进行拨号音识别。这是目前其他DTMF芯片所不具备的，这样便可以省去一套复杂的拨号音识别电路。

(2)MT8880简介(如图3所示)

IN+：运放输入;IN-：运放输入;

GS：Gain Select，运放输出端。用于输入信号的增益高速；

Vref：参考电压;

Vss：电源负极;

OSC1：DTMF时钟/振荡器输入,采用3.579 545 MHz的时钟;

OSC2：时钟输出;

R/W：读写控制;

CS：片选;

RS0：寄存器选择;

&2：系统时钟输入,TTL电平;

IRQ / CP：中断请求/呼叫处理,向MCU的中断申请。当选择了呼叫处理模式时,输入信号线上有呼叫信号时输出与之相应的方波信号;

DO～D3：数据线;

Est：Early steering output,滞后前输出。当检测到有效音频对时,(也称信号条件Signal condition ),就变为高电平,信号条件不满足时又立刻返回低电平。此引脚上为高电平不一定表示有DTMF信号,话音信号也会偶然产生有效音频对。

St/Gt：Steering Output/ Guard Time output,滞后输出/保护后输出。当电压高于VTST 时,(参见收发工作时序图)时就保存检测到的音频对,同时更新输出锁存器的内容。当电压低于VTST时,芯片就可以重新接收新的音频，对Gt的输出对滞后时间常数(steering timeconstant)有影响,它的状态是Est和加到St的电压的函数。

VDD：电源正极。

(3)信号音判断的实现

信号音判断的原理是：由于电话系统信号音的拨号音。回铃音和忙音的频率均为425～475 Hz的正弦波，只是断续比不同且在时间上有明显的差异（拨号音连续信号：忙音为0.35 s通，0.35 s断，回铃声为1 s通，4 s断）。要判断信号音，首先应将处理DTMF信号的MT8880芯片设置为呼叫处理模式，当选择呼叫处理模式时,MT8880就不能用于检测DTMF信号了。MT8880的呼叫处理滤波器是一个带通滤波器,通频带为300 ~510 Hz，当信号输入端有信号音输入时,如果MT8880工作在CP模式,在IRQ/CP就输出一高电平。使电话呼叫过程中的各种信号音经MT8880滤波，限幅后得到方波，并由MT8880的IRQ输出。然后对MT8880输出的IRQ信号计数5 s，拨号音的计数上限为（450+25）*5=2375，拨号音的计数下限为（450-25）*5=2175。同理，忙音的计数范围为1041~1212，回铃音的计数范围为425～475，无信号的计数应为0。

在实际编程中，考虑到计数的误差，以及简化程序，因此采用不同信号音相邻计数界限的中间值来区分不同的信号音，计数值选用2n最后设定计数值大于1792为拨号音，在1024～1791之间为忙音，在256～1023之间为无信号音。

1.6 控制模块

本系统为了提高可靠性，降低成本，采用了现在已广泛使用的AT89C51单片机。其片内集成了8 kB的FLASH，无需外接存储器，使用方便。该芯片兼容8051的指令，易于编程，且功能强大。在硬件及程序设计上，利用P0端口控制MT8880芯片，其中P0.0～P0.3为数据输入输出位，P0.4～P0.7为MT8880的命令字输入位；利用P1端口中的5位来控制ISD4004芯片；利用P2端口控制家电设备；利用P3端口中的3位来控制系统的开启，摘挂电话及标志位的设定。

1.7 被控模块

家电大多使用220 V交流电，属于强电电路。所以使用继电器来开关家电。芯片不能直接驱动继电器，因此在集成电路芯片与继电器之间必须设置一个驱动继电器的电路。本系统的所有继电器都利用三极管的截止与饱和两个状态，来关闭或打开继电器开关。

2 系统软件设计

本系统的软件设计采用模块化设计思想，其程序流程如图4所示。

系统的DTMF收发程序说明如下：

接收程序：MOVR1,#0

MOVR0,#10H

LOOP1：MOVA,#0FFH

MOVP0,A

SETBP0.7

SETBP0.4

CLRP0.5

SETBP0.6

MOVA,P0; 读 8880 状态寄存器

JNBACC.2, LOOP1

CLRP0.4

MOVA,P0; 读 8880 接收数据寄存器

ANLA,#0FH; 屏蔽高四位

MOV@R0,A

INCR0

INCR1

CJNER1,#07H,LOOP1

发码程序：MOVR0,#10H

MOVR1,#7

MOVA,#9DH;写 8880CRA

MOVP0,A

MOVA,#90H

MOVP0,A;写 8880CRB,8880模式2为TONE,DTMF,IRQ,BURST

LOOP2：MOVA,@R0

ORLA,#0F0H

ANLA,#8FH

MOVP0,A; 发送数据

MOVA,#0FFH

MOVP0,A

SETBP0.7

SETBP0.4

CLRP0.5

SETBP0.6

LOOP3：MOVA,P0;读8880状态寄存器

JNBACC.1,LOOP3

INCR0

DJNZR1,LOOP2

3 结语

MT8880构成的智能通讯系统，具有通讯速度快，可靠性高和误码率低的优点。该系统自运行以来，其工作正常，性能稳定，通讯可靠。