相关图片（即引脚图）参见网页http://www.joindo.com/Article_Show.asp?ArticleID=12
关键词：单片机 抗干扰 DTMF 解码 监控
Abstract:This paper describes the function and feature of DTMF decode chip MT8870,presents the interface circuit with 89C51 single-chip microcomputer in decode instrument, introduces the work principle and anti-interference measure of decode instrument.
Keywords: single-chip microcomputer, anti-interference , DTMF , decode ,monitor
在一些大型电视监控系统中，常常需要在多处监控点安装多个摄像机。在监控系统的主控台或分控台处，能对摄像机、云台和防护罩等实施控制，控制云台的转动，能对摄像机调焦距和广角，同时能控制防护罩的雨刷、加温和风扇动作。这么多森帆远距离的控制信号显然不能通过一一对应控制的方式，否则会造成工程成本过大，施工难度增加。为此，选用了编、解码的传输方式进行控制，编、解码方式采用双音多频（DTMF）。DTMF编、解码方式在电话拨号系统中应用非常广泛，其突出的优点是抗干扰能力很强，电视监控系统的具体控制要求是：在主控台或分控台处，将所有控制信号进行DTMF编码，然后发送出去；在监控点处，解码器将DTMF接收进行解码，根据解码内容，做相应控制动作。根据以上要求，设计了以专用DTMF解码集成电路MT8870为核心的解码器。
1.MT8870芯片介绍
MT8870是MITEL公司生产的DTMF解码器，为CMOS电路，DIP封装。它具有DTMF信号分离滤波和译码功能，可直接与MCS-51系列单片机接口。图1为MT8870引脚分配图。其引脚说明如下：IN+、IN-为运放的同、反相输入，DTMF信号输入端；FB为运放输出端，通过外部接入的反馈电阻可调节其内部放大器增益；VREF为基准电压输出；IC为内部连接点，应接至VSS端；OSCI、OSCO为振荡器输入、输出，可外接3.58MHZ晶振；EN为数据输出控制端，当它为高电平时允许输出数据；D1~D4为数据输出端；CID为延迟控制输出端；CI/GTO为控制输入端/时间监测输出端；ECO为初始控制输出端；VDD、VSS为正负电源。
MT8870能将DTMF信号译码成四位二进制码，表1为MT8870的译码表。
2.MT8870与89C51单片机接口电路
图2为MT8870与89C51单片机的接口电路。在电路中89C51单片机的P1.0~P1.3读取MT8870的译码数据；P1.4与MT8870的EN端相连，控制MT8870的数据输出；MT8870的CID端反向后与单片机的中断请求IN0相连接，可发出中断请求。
其工作原理如下：MT8870如接收到一有效的DTMF信号后，ECO端首先变为高电平，经积分电路使控制输入端CI电平升高。若CI端电平低于门限电平时，MT8870内部的四位二制码保持不变，CID端保持低电平；若CI端高于门限电平，MT8870内部的四位二进制码被更新，CID输出由低电平变为高电平，经反向器后向89C51单片机发出中断申请，通知单片机主控台现在已有控制信息发出，89C51单片机接到中断申请后，P1.4端由低电平变为高电平，并通过P1.0~P1.3读取MT8870的译码数据，根据译码数据内容相应控制云台、镜头和雨罩的动作。MT8870如无DTMF信号输入或DTMF信号旅带连续失真，则ECO端为低电平，CI端也为低电平，CID端输出低电平，经反向器后不会向89C51单片机发出中断申请。
3.解码器中的抗干扰措施
在电视监控系统中，解码器全天候工作，工作环境比较恶劣，存在着大量的干扰源。这些干扰源的拆春芦存在有可能使解码器工作混乱，引起控制输出的误动作，直接影响到电视监控系统工作的稳定性。为了增加解码器的抗干扰能力，提高解码器工作的稳定性，采取硬件和软件相结合的抗干扰措施。
在硬件方面加光电耦合器件隔离。解码器中单片机的控制对象如云台、雨罩为强电控制，干扰源干扰很大。在电路中引入光电耦合器，将输出控制机构与单片机隔离，避免构成干扰回路。实际运行证明，光电隔离器的抗干扰能力很强，适合于抑制尖峰脉冲和各种噪声干扰。硬件方面另一个抗干扰措施为采用集电源电压监视、上电复位和“看门狗”功能于一身的芯片MAX813L。当单片机电源发生瞬态欠压、瞬态脉冲干扰时，MAX813L自动地检测出这些干扰脉冲，及时向单片机系统发出复位脉冲，使89C51单片可靠复位。对于干扰造成的解码器程序跑飞现象，“看门狗”电路及时发现并采取措施，使单片机进入正常程序。
在软件方面的抗干扰措施是设置自检程序和将控制寄存器内容反复比较再输出等措施。以上措施的采用，使解码器可以长期、安全、可靠、稳定地运行。
4.结束语
本文介绍的解码器，已经成功地应用在石家庄中级人民法院等一些大型电视监控系统中。几年的运行证明，效果良好。
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发信站: BBS汕头大学郁金香站 (Mon Sep 4 17:16:27 2000), 转信
摘要：本文论述了一种可用普通电信网来实现远程控制的方法，并给出了具体的线路及
相应的程序框图，经实践证明这种方法简单可行。
关键词：信令，单片机，DTMF
远程控制实现方式按其控制信号通道的形式来分有两种：有线遥控和无线遥控。无线遥
控的抗干扰能力较差，且有一定的距离限制，若要实现远距离控制势必使成本大幅度提
高。现存有线遥控的信号通道一般采用专线的方式，所以在远距离情况下信号通道专线
的成本将非常可观，且还得考虑长线信号的衰减与抗干扰问题。考虑到现在的电信网四
通八达并且电话也非常普及。利用已有的电信网作为遥控信号通道，并将普通电话作为
遥控信令的发送设备，同时只须另加一个遥控信令接收及控制执行设备，便能较容易地
实现多路设备的远程遥控。这种方法极大地减少了成本，同时具有保密性好，抗干扰能
力强，控制距离远，不影响电话正常通讯等优点。尤其适用于家用电器，办公设备的远
程控制。下面以一个多路遥控器为例具体说明。
一 系统总体结构及其主要功能
整个系统的框图如图1所示，图中的电话1和电话2都是普通的双音频按键电话。控制电路
是并接在被控制方的电话线上。控制电路的主要作用是对电话线进行自动监测。如测到
有电话振铃信号（电话铃声）即将电话线路接通，并且由控制电路反馈一个1000Hz的长
"嘟"声提示遥控方通过电话按键输入遥控密码。（铃响几声才接通电话可由控制电路的
程序设定）若控制电路判断电话1发来的遥控密码是正确的，则响应三个1000Hz的短"嘟
"声提示遥控方输入控制信令。控制电路把收到的遥控信令解码后对被控电器作出相应的
控制。遥控信令与遥控密码一样都通过按遥控方的电话按键来发送。本例的搭空慧控制信令字
格式为X * (#).X.X。其中"X"表示数字键，"*"及"#"分别是电话上的"*"和"#"键。信令
中第一位数字键表示电器设备号，"*"键和"#"键分别表示关机和开机，第三、第四位表
示开机多少分钟。如用户听到一个长"嘟"声后输入信令3，这表示将3号设备开机45分
钟。用户还可以连续输入几个信令字以同时控制几台设备，如可输入2*1，即表
示将2号设备开机30分并将五号机关机同时将1号机开5分钟。又如输入4*134表示
将4号设备先开机8分钟再关机13分再开机20分钟。本例控制器可以对七路设备实现远程
定时控制，功能相对比较简单，所以信令字也较简单。对于其它一些更复杂的控制，可
自己定义一套更复杂的信令字。
二 硬件设计
硬件的设计在实现各种功能的前提下力求简洁，尤其应该尽量利用CPU的各种资源，尽量
用软件来实现硬件的功能。了解电话线的各种状态在硬件设计的过程中是非常必要的。
2 电话平时处于候机状态时，电话线两端大约有48V的直流电压。
2 振铃信号为20Hz正弦波，峰-峰值为100V。每一个振铃信号持续1秒种。
2 电话摘机后，实际相当于在电话线两端并接上一个500W左右的电阻。同时电话线两端
电压变为直流5V。
2 在打电话的同时按不同的电话按键会在电话线上出现相应的复频信号（DTMF），如按
下数字键"1"，电话线上出现697Hz和1209Hz的DTMF信号[1][2]。
控制器的具体线路如图2所示，整个电路按功能可分为振铃检测，信令解码，驱动等三部
分。
图2 控制器线路图 2·1 振铃检测及模拟摘机电路
此部分电路由电阻R2、R3，光耦4N25，继电器J1，变压器T1等元件构成。图中A、B两端
并接在电话线上（A端为正）。当有振铃时，振铃信号经过R2及4N25的降压后再经过非门
整形得到一串方波，此方波输入单片机的T1脚计数。本例中设定控制器监听到5声振铃后
接通电话。对于20Hz的振铃信号，响了5声后在T1端共产生100个方波脉冲。通过87C51的
T1端对它计数从而产生T1中断，使程序跳入T1中断服务程序以进行下一步的密码及信令
字的接收与解码工作。在中断服务程序的开始须将P3.1（TXD）端置高电平从而接通继电
器，使变压器并接在电话线两端，这相当于将500W左右的电阻并接在电话线上，达到接
通电话的目的。（同时绿发光二极管亮，表示电话线路接通。）紧接着程序通过P3.1(R
XD)端送出一个1000Hz的长"嘟"声提示遥控方通过电话按键输入遥控密码。电路中D1、Z
1、Z2起到对控制器电路的保护作用。
2·2 密码及信令字的接收解码电路
图 1 MT8870内部结构框图
这部分电路主要由MT8870及其外围电路组成。MT8870是MITEL公司的DTMF信号译码器（D
TMF TONE DECODER）。用它可以将DTMF信号译成相应的二进制代码。MT8870的内部结
构框图如图3所示。DTMF信号由MT8870的IN+及IN-脚输入，经内部滤波、检测后在D0～D
3脚输出相应的二进制代码。如输入"1"的DTMF信号时，输出数据"0001"。图3中TOE脚为
输出使能端（高电平有效）。OSC1和OSC2脚应并接一个3.5MHz的晶振。每当芯片内部锁
存器有输出数据
图3 MT8870内部框图 时STD脚便输出高电平。所以STD端可以作为
MT8870的中断请求信号输出脚。在图1中，每当控制器接通电话后，电话线通过变压器T
1与MT8870的输入脚相连。当电话线上有DTMF信号时，MT8870的D0～D3端便有数据输出，
同时向CPU申请中断。程序跳入INT0中断服务程序后对MT8870进行读 *** 作，取出对应DTMTMF TONE DECODER）。用它可以将DTMF信号译成相应的二进制代码。MT8870的内部结
构框图如图3所示。DTMF信号由MT8870的IN+及IN-脚输入，经内部滤波、检测后在D0～D
3脚输出相应的二进制代码。如输入"1"的DTMF信号时，输出数据"0001"。图3中TOE脚为
输出使能端（高电平有效）。OSC1和OSC2脚应并接一个3.5MHz的晶振。每当芯片内部锁
存器有输出数据
图3 MT8870内部框图 时STD脚便输出高电平。所以STD端可以作为
MT8870的中断请求信号输出脚。在图1中，每当控制器接通电话后，电话线通过变压器T
1与MT8870的输入脚相连。当电话线上有DTMF信号时，MT8870的D0～D3端便有数据输出，
同时向CPU申请中断。程序跳入INT0中断服务程序后对MT8870进行读 *** 作，取出对应DTM
F信号数据以进行下一步分析。
2· 3 CPU及驱动电路等
为了缩小线路板的体积，减少功耗，我们尽量选用低功耗的CMOS芯片。对于CPU我们选用
自带4K EPROM的可加密CHMOS单片机87C51。在实际应用中考虑到大部分时间内控制器都
是处在等待状态，所以我们让87C51工作在"等待工作方式"。在12MHz晶振的条件下，87
C51在等待工作方式中功耗可下降4倍。87C51工作在等待方式时，CPU停止工作，而内部
RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。同时CPU内部的堆栈指针（SP）、程序
计数器（CP）、程序状态字（PSW）、累加器及其它寄存器的状态被完整地保留下来[3]
。但中断的产生将使87C51进入正常工作状态。这种工作方式是由特殊功能寄存器SFR的
PCON设定的。PCON的地址为87H，其中PCON.0位是等待方式位，当IDL为"1"时，进入等待
工作方式。PCON为不可位寻址的SFR，故采用字节的逻辑 *** 作实现置位。如为了让单片机
进入等待工作方式，可用指令ORL PCON.0，B来实现。
本机被控设备的控制继电器由达林顿管集成电路MC1413驱动。图2中的CTRL1～CTRL7端为
继电器控制端。
三 软件设计
程序流程图如图4、5所示。我们设置了一些标志字节以使程序能判断控制器的各种工作
状态：电话通断标志寄存器为R5（"00"表示通，"FF"表示断。）；系统等待时间常数寄
存器为R7，R6（R7为高字节）；响铃次数设定寄存器为R4。在主程序的初始化阶段必须
保证断开所有继电器和电话，同时应设置堆栈指针，并设定系统最大等待时间为十秒（
即系统收到一个键值后的十秒内控制方必须按下一个按键，否则系统认为控制方已放弃
*** 作。）
主程序将T0初始化为每十毫秒申请中断以用来计算系统等待时间，将T1初始化成每计数
[R4]*20次申请一次中断。R4为响铃次数设定寄存器。为使系统能正确进入等待方式，主
程序结尾应为：
WAIT：ORL PCON0，B
SJMP ￥
SJMP WAIT
提示音响由程序轮流置、复位P3.1（RXD）端，从而在RXD脚产生方波来实现的。这个音
频信号经MC1413驱动后其中一路驱动喇叭， 另一路经变压器反馈到控制端（电话1端）
。在每响5个振铃后响应中断T1服务程序，将电话线路接通。中断INT0服务程序主要完成
接收口令及信令字的工作，并且作出相应的控制。同时也要完成信令字的格式检查工作
。中断T0服务程序中判别收到一个键值后下一个键是否在10秒内按下，若不是则认为 ***
作员放弃 *** 作。
为防止系统受到干扰侵害，造成程序运行失常，我们在软件上设置了软件陷阱。即利用
"LJMP H"和"JB bit ,rel"指令在EPROM片内非程序区反复用"020000002000000…
…H"填满，这样当PC失控时，最后都能导致程序回到复位状态。
四 结束语
利用本系统可较容易地实现两地间的远程控制问题。与其他遥控方法相比，这种方法控
制距离远，成本低，可靠性好，维护方便。但不可否认，这种方法对于批量设备进行控
制时速率较低、人机界面单一，同时会碰到电话占线等实时性差的问题。作为改进，将
控制线路中的MT8870换为具有DTMF收发功能的SC8880，同时改进相应的电路及程序，使
控制线路兼有发送信令的功能。另外在线路与程序中增加了看门狗部分，使系统抗干扰
能力进一步加强。同时在电话1处也挂接了一个由单片机87C51为核心的自动信令发送接
收设备，而且此设备具有很好的人机对话界面。这样较好地解决了批量控制的速率问题
。对于实时性问题我们考虑申请具有强插功能的电话线路来实现。经实验（在西安与宁
波之间），证明此系统工作稳定可靠，而且不影响两电话间的正常通话。
参考书目：1.《模拟集成电路-原理及应用》谈文心、钱聪等著 西安交通大学出版社
2. 《程控交换原理》朱世华著 西安交通大学出版社
3. 《单片微型机原理、应用与实验》张友德、赵志英等著 复旦大学出版社
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