程控交换原理实验指导书(5)

可变速列时钟产生 列正弦波形成 fH (C1~C4) 1 2 3 A 时 4 5 6 B 钟∑ 产7 8 9 C （输入控制） 生 * 0 # D (R1~R4) fL 可变速行时钟产生 行正弦波形成

图3-1 一个典型的DTMF发送电路原理框图

DTMF 信 号 DTMF发送器的原理与构成如图5-1所示，它主要包括：

（1）晶体振荡器––––外接晶体（通常采用3.579545MHz）与片内电路构成振荡器，经分频产生参考信号。

（2）键控可变时钟产生电路–––––它是一种可控分频比的分频器，通常由n级移位寄存器与键控反馈逻辑单元组成。

（3）正弦波产生电路–––––它由正弦波编码器与D/A变换器构成，通常，可变速时钟信号先经5位移位寄存器，产生一组5位移位代码，再由可编程逻辑阵列（PLA）将其转换成二进制代码，加到D/A变换器形成台阶型正弦波。显然台阶的宽度等于时钟频率的倒数，这样形成的正弦波信号频率必然对应时钟的速率和按键的号码。

（4）混合电路–––––将键盘所对应产生的行、列正弦波信号（即低、高群fL、fH）相加、混合成双音信号输出。

（5）附加功能单元，如有时含有单音抑制，输出控制（禁止）、双键同按无输出等控制电路。

DTMF发送器按输入控制方式可分为键盘行列控制和BCD接口控制两种。它们的控制部分真值表分别示于表3-2、表3-3。

表3-2键盘控制接口功能真值表

输入 R1 发送 fL（HZ） 697 频率 fH（HZ） R2 770 行 R3 852 R4 941 C1 1209 C2 1336 列 C3 1477 C4 1633

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表3-3 BCD码控制接口功能真值表

BCD 码 输 入 R1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 R2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 R3 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 R4 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 941 697 697 697 770 770 770 852 852 852 发 送 频 率 fL（HZ） fH（HZ） 1336 1209 1336 1477 1209 1336 1477 1209 1336 1477 （二）双音多频接收电路 高频组带 通滤波器 信 号 输入 输电路 入 低频组带 通滤波器 过零 检测器 码 变 换 锁 存 与 缓 冲 过零 检测器 图3-2 典型DTMF接收器原理框图

DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图5-2所

示。DTMF接收器先经高、低群带通滤器进行fL/fH区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路fL、fH信号输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号音的4比特二进制码（D1~D4）。

图3-3 MT8870芯片及管脚排列图

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在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。 图3-3是该芯片的管脚排列图。 1、该电路的基本特性

（1）提供DTMF信号分离滤波和译码功能，输出相应16种DTMF频率组合的4位并行二进制码。

（2）可外接3.579545MHz晶体，与内含振荡器产生基准频率信号。 （3）具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力。 （4）二进制码为三态输出。

（5）提供基准电压（VDD\\2）输出。 （6）电源 +5V （7）功耗 15mw （8）工艺 CMOS

（9）封装 18引线双列直插 2、管脚简要说明 引出端符号说明

IN+，IN- 运放同、反相输入端，模拟信号或DTMF信号从此端输入。 FB 运放输出端，外接反馈电阻可调节输入放大器的增益。 VREF 基准电压输出。

IC 内部连接端，应接地。

OSC1，OSC0 振荡器输入、输出端，两端外接3.579545MHz晶体。

EN 数据输出允许端，若为高电平输入，即允许D01~D04输出， 若为低电平输入，则禁止D01~D04输出。

D01~D04 数据输出，它是相应于16种DTMF信号（高，低单音组合） 的4位二进制并行码，为三态缓冲输出。

CI\\GT 控制输入，若此输入电压高于门限值VTSt，则电路将接收

DTMF单音对，并锁存相应码字于输出，若输入电压低于VTSt，则电

路不接收新的单音对。

EC0 初始控制输出，若电路检测出一可识别的单音对，则此端即变为高电

平，若无输入信号或连续失真，则EC0返回低电平。

CID 延迟控制输出，当一有效单音对被接收，CI超过VTSt，输出锁存器

被更新，则CID为高电平，若CI低于VTSt，则CID返至低电平。

VDD 接正电源，通常接+5V。 VSS 接负电源，通常接地。

3、电路的基本工作原理

它完成典型DTMF接收器的主要功能：输入信号的高，低频组带通滤波、限幅、频率检测与确认、译码、锁存与缓冲输出及振荡，监测等，具体说来，就是DTMF信号从芯片的输入端输入，经过输入运放和拨号音抑制滤波器进行滤波后，分两路分别进入高，低频组滤波器以分离检测出高、低频组信号。

如果高，低频组信号同时被检测出来，便在EC0输出高电平作为有效检测DTMF信号的标志；如果DTMF信号消失，则EC0即返至低电平，与此同时，EC0通过外接R向C充电，得到CI，GT。（通常此两端相短接）积分波形，如图5-4所示，若经tGTP延时后，CI，GT。电压高于门限值VTst时，产生内部标志，这样，该电路在出现EC0标志时，将证实后的两单音送往译码器，变成4比特码字并送到输出锁存器，而CI标志出

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现时，则该码字送到三态输出端D01——D04，另外，CI信号经形成和延时，从CID端输出，提供一选通脉冲，表明该码字已被接收和输出已被更新，如若积分电压降到门限VTst以下，使CID也回到低电平。 图5-4是它的工作时序波形图

图3－4 MT8870的时序图

TPDTMF 双 音多频信号

D0~D3 MT8870双音多频识别电路 TPSDT 数据锁存器电路 二极管显示电路 CPU控制单元 D0~D3 图3-7 DTMF信号测电路原理框图

其中，双音多频信号测试点为TPDTMF，数据输出允许端EN的测量点为TPSTD，它经反相器反向后得到。数据输出则可以通过发光二极管D103~D100显示出来，它代表的数是8421码。

五、实验内容

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1、用示波器观察并测量发送DTMF信号的波形，在用户线接口电路的输入端进行测量，即在用户1用户线接口电路的测量点TP1A与TP1B进行测量。

2、用示波器观察并测量DTMF信号接收的波形TPDTMF，以及在MT8870电路输出端TPSTD。

其中，TPDTMF为双音多频信号的测量点

TPSTD为数据输出允许端EN的反相测量点，识别到双音多频信号时为低，否则就为高。

六、实验步骤

1．接上交流电源线。

2．将K11~K14，K21~K24，K31~K34，K41~K44接2，3脚；K71~K75接2，3脚；

K61~K63接2，3脚，K70、K60接1、2脚。 3．先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J8、J9，

此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。

4．按“复位”键进行一次上电复位，此时，CPU已对系统进行初始化处理，显示

电路循环显示“P”，即可进行实验。 5．用户1、用户3接上电话单机。

6．用户1摘机，开始拨打号码，即按电话单机上的任意键，用示波器的直流档对

以下测量点进行观察并记录波形：

1）TPDTMF：当有键按下时有双音多频信号，无键按下时无信号。 2）TPSDT：当有键按下时该点是低电平，无键按下时该点为高电平。 3）TP11：当有键按下时有双音多频信号，无键按下时无信号。 7．按不同的键时，其双音多频信号的波形不一样，要仔细观察。

8．在按键过程中观察发光二极管D103~D100与所按键值的关系：(显示二极管是

在该按键抬起的瞬间发生改变的)

D103~D100对应的是8421码，如接下的键值为5时，对应的码字为0101，发光二极管D102，D100发光。在按键的过程中观察所按键值与发光二极管是否满足上述对应关系。

七、注意事项

1、使主机实验箱加电处于正常工作状态，并严格遵循操作规程。

2、在测量观察上述各测量点波形时，两位同学一定要配合好，即一位同学按照正常拨打电话的顺序进行操作，另一位同学要找到相应的测量点和有关电路单元，小心慎重操作，仔细体会实验过程中的各种实验现象。

3、在测量TP1A时，示波器接头的另一接地线接到TP1B上。

八、实验报告要求

1、画出DTMF接收电路的电原理图，并能简要分析工作过程。

2、画出在接收DTMF过程中各有关测量点在有、无信号状态的波形，并能作简要的分析与说明。

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