基于C8051F020和DTMF單元的電臺身份識別及語(yǔ)音自動(dòng)

　　介紹一種基于C8051F單片機，以DTMF編碼的方式識別電臺身份的系統。該系統使用簡(jiǎn)單，在不改變電臺原有特性的基礎上，只需和電臺的擴展口連接，便可實(shí)現對電臺身份的識別。即使對方破解了語(yǔ)音信號，還可通過(guò)地址編碼來(lái)分辨電臺的身份。該系統在保密性要求高的場(chǎng)所有一定應用前景。

　　2 系統組成與工作原理

　　圖1為識別電臺身份系統結構圖。單片機選用C8051F020，DTMF單元選用MT8880雙音多頻器，語(yǔ)音存儲播放模塊采用ISD4004，另外還有顯示單元、存儲單元、鍵盤(pán)。

　　電臺一般都預留擴展接口：音頻輸入、音頻輸出、PTT發(fā)射控制、電源、地。該系統通過(guò)這些接口與電臺相連，如圖2所示。

　　系統工作原理：作為發(fā)射機時(shí)，電臺按下FTT鍵，PTT從高電平變?yōu)榈碗娖?，并將該信號送入單片機，單片機的中斷程序將本機的地址碼通過(guò)數據接口送至MT8880，經(jīng)MT8880調制后送入電臺的音頻輸入接口，伴隨語(yǔ)音信號一同發(fā)送。作為接收機時(shí)需分多種情況，如圖3所示。

　　接收到語(yǔ)音信號后，判斷是否有DTMF信號輸入。如果有，MT8880解碼，解碼后的數據傳送給C8051F020，C805117020再判斷此地址是否為預先規定的電臺地址碼。若是，此地址碼在LCD上顯示，否則顯示ERROR;若沒(méi)有DTMF信號而只有語(yǔ)音信號，則說(shuō)明此信號非本網(wǎng)內信號，操作者通過(guò)放音鍵回復事預先錄制好的一些語(yǔ)音信號迷惑對方。

　　3 系統硬件設計

　　整個(gè)系統根據功能可分為DTMF編/解碼和語(yǔ)音存儲播放兩部分。并由主控單元控制。由于該系統由電臺的蓄電池供電，所以選用低功耗器件。這里主控單元采用C8051F020。它是完全集成的混合信號系統級芯片(SoC)，具有與8051兼容的高速CIP-51內核，與MCS-51指令集完全兼容。C8051F020的時(shí)鐘頻率可達25 MHz，含有64 KB片內Flash程序存儲器，4 352 B的RAM、8個(gè)I/O端口、64根I/O線(xiàn)。

　　3.1 DTMF編/解碼

　　DTMF編/解碼器選用MT8880。MT8880C是一個(gè)帶有呼叫處理濾波器的單片DTMF信號收發(fā)器。該器件采用低功耗、高穩定性的 ISO-CMOS技術(shù)，內置1個(gè)帶有可變增益的內部放大器的高性能接收器，1個(gè)帶有脈沖計數器的發(fā)射器，以及1個(gè)可訪(fǎng)問(wèn)MT8880內部寄存器的標準微處理器接口。其內部寄存器包括1個(gè)狀態(tài)寄存器、2個(gè)數據寄存器和2個(gè)控制寄存器，其電路如圖4所示。

　　該系統采用單端輸入方式，IN-為運放輸入端，R1與R2調節輸入信號增益。TDNE為音頻輸出，用于發(fā)送DTMF信號。OSCl為時(shí)鐘/振蕩器輸入端，OSC2為時(shí)鐘輸出端，MT8880采用3.579 5 MHz的工作時(shí)鐘。IRQ/CA為中斷請求信號，漏極開(kāi)路輸出，當有DTMF信號輸入時(shí)，IRQ/CA向C8051F020發(fā)出中斷申請。D0～D3為微機數據總線(xiàn)，與TTL兼容，輸出測得的DTMF信號和輸入要發(fā)出的DTMF信號，與C8051F020 的I/O接口相連。12引腳CP2端為系統時(shí)鐘輸入，與讀寫(xiě)控制端R/W配合完成MT8880的讀寫(xiě)操作，RS0引腳為寄存器選擇，TTL電平兼容。地址碼可由0～9以及A～D組成。由于該系統應用領(lǐng)域的特殊性，地址碼都經(jīng)加密算法。當終端作為發(fā)射機時(shí)，DTMF編/解碼部分把終端的地址碼經(jīng)一定算法加密后，調制成DTMF信號，再送入電臺，便于網(wǎng)內其他電臺識別。當終端作為接收機時(shí)，DTMF編/解碼部分把所接收的DTMF信號解調成數字碼，再經(jīng)解密算法得到地址碼?？紤]到該系統阻抗與電臺音頻I/O接口阻抗可能不匹配，應在兩者間加入一個(gè)音頻變壓器。

　　由于MT8880提供的標準微機接口和6800系列兼容，如果改用其他單片機控制。必須通過(guò)硬件或軟件的方式模擬其工作時(shí)序。筆者在使用 MT8880過(guò)程中發(fā)現，關(guān)鍵是為MT8880提供接口時(shí)鐘信號CP2。其時(shí)鐘周期tCYC的典型值為250 ns，實(shí)際上tCYC在0.167～1 0 s(6 MHz～100 kHz)之間取值，MT8880也仍能正常工作，故tCYC取值范圍較寬，如圖5所示。因此，CP2的產(chǎn)生比較靈活。

　　該系統中，通過(guò)C8051F020的引腳P1.0與MT8880的引腳CP相連，模擬MT8880所需的工作時(shí)序。

　　3.2 語(yǔ)音存儲播放

　　語(yǔ)音存儲播放模塊選用ISD公司的ISD4004。該語(yǔ)音器件采用多電平直接模擬存儲(Chip Corder)專(zhuān)利技術(shù)，聲音無(wú)需經(jīng)A/D轉換和壓縮，每個(gè)采樣值直接存儲在片內的閃爍存儲器中，從而避免一般固體錄音電路量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。圖6為語(yǔ)音播放原理電路。語(yǔ)音輸人通過(guò)話(huà)筒(MIC)直接與ISD4004的引腳IN+、IN-連接差分驅動(dòng)輸入。語(yǔ)音輸出端則是通過(guò)LM386放大后連接到電臺的語(yǔ)音輸出端。系統采用鍵控分段錄放音模式。通過(guò)錄音鍵可錄制10段不同的語(yǔ)音，每段錄音對應鍵盤(pán)上一個(gè)按鍵，根據所接收到的語(yǔ)音信號，通過(guò)10個(gè)按鍵可播放不同的語(yǔ)音，使用方便、靈活。

　　4 系統軟件設計

　　系統程序基于匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，所有DTMF的收/發(fā)工作均由中斷服務(wù)程序完成。主程序只負責初始化程序和鍵盤(pán)掃描。圖7為主程序流程。圖8為接收中斷處理程序流程。圖9為發(fā)送中斷處理程序流程。

　　5 結束語(yǔ)

　　在某*項目研制中，成功利用上述系統實(shí)現了電臺身份識別及語(yǔ)音自動(dòng)播放功能，實(shí)際使用情況證明，該系統接口簡(jiǎn)單、可靠，取得令人滿(mǎn)意的效果。