Dwutonowy generator wieloczęstotliwościowy (DTMF) w amplitunerze AVR. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Telefonia

 Komentarze do artykułu

Odmienność

• Generowanie sygnałów sinusoidalnych z wykorzystaniem modulacji szerokości impulsu (PWM)
• Łączenie różnych sygnałów sinusoidalnych w jeden sygnał DTMF
• Kody źródłowe asemblera i C
• Zaprojektowany do współpracy z STK500
• Rozmiar kodu programu 260 bajtów / Stały rozmiar tabeli 128 bajtów
• Korzystanie z metody konwersji tabeli

Wprowadzenie

W tym dokumencie opisano sposób generowania sygnałów DTMF (Dual Tone Multi-Frequency) przy użyciu dowolnego mikrokontrolera AVR zawierającego blok modulacji szerokości impulsu (PWM) i SRAM. Sygnały te są szeroko stosowane w telefonii, gdzie są odtwarzane po naciśnięciu przycisków wybierania numeru telefonu. Aby prawidłowo wygenerować sygnał DTMF, dwie częstotliwości muszą się na siebie nałożyć: niska częstotliwość (fb) i wysoka częstotliwość (fa). Tabela 1 pokazuje, jak różne częstotliwości są mieszane w celu wytworzenia tonów DTMF po naciśnięciu różnych klawiszy.

Rysunek 1. Schemat generatora sygnału DTMF

Tabela 1. Matryca kształtowania tonów

Wiersze Tabeli 1 reprezentują wartości o niskiej częstotliwości, a kolumny pokazują wartości o wysokiej częstotliwości. Na przykład macierz pokazuje, że wciśnięcie przycisku „5” powinno mieszać częstotliwości fb = 770 Hz i fa = 1336 Hz. W wyniku dodania dwóch sygnałów sinusoidalnych o różnych częstotliwościach powstaje sygnał DTMF

(1)

gdzie stosunek amplitud K=A_b/A_a sygnały źródłowe muszą spełniać warunek

(2)

Zasada działania

Oprócz ogólnych informacji na temat korzystania z modulacji szerokości impulsu, poniżej pokazano, w jaki sposób modulacja szerokości impulsu umożliwia generowanie sygnałów sinusoidalnych. W poniższym akapicie opisano, jak uzyskać różne częstotliwości przy użyciu podstawowej częstotliwości PWM. Po rozważeniu podstaw teoretycznych podany zostanie opis samego generatora sygnału DTMF. Generowanie sygnałów sinusoidalnych

W zależności od stosunku czasu trwania wysokiego napięcia VH i niskiego napięcia VL zmienia się wartość średnia na wyjściu PWM. Jeśli stosunek czasu trwania obu poziomów jest utrzymywany na stałym poziomie, w rezultacie zostanie wygenerowany stały poziom napięcia VAV. Rysunek 2 przedstawia sygnał z modulacją szerokości impulsu.

Rysunek 2. Generowanie poziomu napięcia stałego

Poziom napięcia określa wyrażenie:

(3)

Można wygenerować sygnał sinusoidalny pod warunkiem, że średnia wartość napięcia generowanego przez modulację szerokości impulsu będzie się zmieniać w każdym cyklu PWM. Stosunek między wysokim a niskim poziomem musi być ustawiony zgodnie z poziomem napięcia sygnału sinusoidalnego w odpowiednim czasie. Rysunek 3 ilustruje ten proces. Początkowe dane dla PWM są obliczane dla każdego z jego okresów i zapisywane w tabeli konwersji (TP).

Rysunek 3 ilustruje również zależność między częstotliwością podstawowej fali sinusoidalnej a liczbą próbek. Im większa liczba próbek (Nc) – ​​tym większa dokładność modelowania sygnału wynikowego:

(4)

Częstotliwość PWM zależy od rozdzielczości PWM. Przy rozdzielczości 8-bitowej wartość końcowa (górna część licznika) timera to 0xFF (255). Ponieważ timer odlicza w górę iw dół, wartość tę należy podwoić. Dlatego częstotliwość PWM można obliczyć, dzieląc zegar timera f_CK o 510. Tak więc, przy częstotliwości zegara timera 8 MHz, wynikowa częstotliwość PWM wyniesie 15.6 kHz.

Rysunek 3. Generowanie sygnału sinusoidalnego za pomocą PWM

Zmiana częstotliwości sygnału sinusoidalnego

Załóżmy, że próbki sinusoidalne są odczytywane z tabeli przeglądowej nie sekwencyjnie, ale pojedynczo. W takim przypadku przy tej samej częstotliwości próbkowania zostanie wygenerowany sygnał o podwójnej częstotliwości (patrz rysunek 4).

Rysunek 4. Podwojenie otrzymanej częstotliwości (XSW = 2)

Analogicznie, jeśli odczytujesz nie co drugą wartość, ale co trzecią, czwartą, piątą (odpowiednio szerokość kroku wynosi 3, 4, 5 ...) itd. możliwe jest generowanie częstotliwości Nc w zakresie [1/T Hz .. 0 Hz]. Należy zauważyć, że dla wysokich częstotliwości wynikowy przebieg nie będzie sinusoidalny. Szerokość kroku zgodnie z tabelą konwersji jest oznaczona jako X_SWGdzie

(5)

Obliczenie aktualnej pozycji w TP dla następnego okresu PWM (gdy timer się przepełni) wykonuje się za pomocą wyrażenia (6). Nowa wartość w pozycji X_LUT zależy od jego poprzedniego stanu na pozycji X'_LUT z dodatkiem szerokości stopnia X_SW

(6)

Dodawanie różnych częstotliwości w celu uzyskania sygnału DTMF

Sygnał DTMF można wygenerować za pomocą wyrażeń (1) i (2). Dla uproszczenia operacji arytmetycznych przyjmuje się wartość współczynnika K równą 0.75, aby zastąpić operację arytmetyczną przesunięciami logicznymi. Biorąc pod uwagę wyrażenie (6), wartość prądu dla sterowania PWM można obliczyć ze wzoru:

(7)

oraz mając na uwadze, że X_LUta=X'_LUta + X_SW,X_LUtb=X'_LUtb + X_SWb, w końcu piszemy

(8)

Implementacja generatora DTMF

W tym dodatku omówiono budowę generatora tonowego DTMF przy użyciu 8-bitowego wyjścia PWM (OC1A) i tablicy zawierającej 128 próbek funkcji sinusoidalnych (Nc), z których każda jest określona przez 7 bitów (n). Poniższe wyrażenia pokazują tę zależność, a także pokazują, jak obliczyć elementy tabeli przeglądowej:

(9)

Zaletą korzystania z 7 bitów jest to, że suma wartości sygnału wysokiej i niskiej częstotliwości ma rozmiar jednego bajta. Aby obsłużyć pełny zestaw tonów DTMF, należy obliczyć 8 wartości dla każdej częstotliwości DTMF z Tabeli 1 i wprowadzić do tabeli konwersji.

Aby osiągnąć większą precyzję, zastosowano następujące rozwiązanie: wartości obliczone za pomocą wyrażenia 5 wymagają tylko 5 bajtów. Aby wykorzystać wszystkie 8 bajtów, co zmniejszy błąd zaokrąglenia, wartość ta jest mnożona przez 8. W ten sam sposób zapisywany jest wskaźnik do tablicy konwersji. Ale w tym przypadku potrzeba dwóch bajtów do zapisania 8-krotności wartości. Oznacza to, że przed użyciem tych bajtów jako wskaźnika do wartości sinusoidy w

(10)

Rysunek 5. Schemat modułu do podłączenia do STK500

Sygnał PWM jest generowany na pinie OC1A (PD5). Dodatkowy filtr wyjściowy pomoże lepiej dopasować przebieg sinusoidalny. Gdy częstotliwość PWM maleje, może być konieczne użycie filtra o bardziej stromej charakterystyce częstotliwościowej, aby uzyskać dobry wynik.

Sposób podłączenia klawiatury przedstawiono na rysunku 1. Obsługa klawiatury musi być zorganizowana w taki sposób, aby możliwe było określenie wciśniętego klawisza. Można to zrobić za pomocą następującego algorytmu:

1. Ustalenie ciągu naciśniętego klawisza
   • ustaw dolną tetradę portu B na wyjście i ustaw dziennik. „0”
   • skonfiguruj wysoką tetradę portu B do wejścia z podłączeniem rezystorów podciągających
   • linia z wciśniętym przyciskiem jest zdefiniowana jako cyfra najwyższej tetrady z logiem. „0”
2. Określanie kolumny naciśniętego klawisza
   • skonfiguruj starszy tetrad portu B do wyjścia i ustaw dziennik. „0”
   • ustaw dolną tetradę portu B na wejście z podłączeniem rezystorów podciągających
   • kolumna z wciśniętym przyciskiem jest zdefiniowana jako cyfra najniższej tetrady z logarytmem. „0”

Uwaga: STK200 ma rezystory połączone szeregowo między stykami złącza PORTB a stykami BP5, PB6 i PB7 mikrokontrolera (patrz schemat STK200). Spowoduje to problemy, jeśli klawiatura jest podłączona do złącza PORTB.

Figura 6 ilustruje działanie podprogramu do określania wciśniętego klawisza. W zależności od naciśniętego klawisza określany jest czas trwania interwału. Procedura przerwania wykorzystuje tę wartość do obliczenia ustawień PWM dla dwóch fal sinusoidalnych tonu DTM. Procedurę obsługi przerwania pokazano na rysunkach 7 i 8.

Ta procedura oblicza wartość do porównania z wyjściem timera dla następnego okresu PWM. Procedura przerwania najpierw oblicza pozycję następnej wartości próbki w tablicy przeglądowej i odczytuje przechowywaną tam wartość.

Pozycja próbki w tablicy przeglądowej jest określana przez czas trwania impulsu, a rzeczywisty czas trwania impulsu jest określany przez generowaną częstotliwość.

Ostateczna wartość, która zapisywana jest do rejestru porównania timerów, jest wyznaczana za pomocą wzoru (7), który uwzględnia przykładowe wartości obu częstotliwości DTMF.

Rysunek 6. Schemat blokowy programu głównego

Rysunek 7. Schemat blokowy przetwarzania przerwań związanych z przepełnieniem timera

Rysunek 8. Schemat blokowy procedury odczytu próbki „GetSample”.

Publikacja: cxem.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Telefonia.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza 04.05.2024

Rozwój robotyki wciąż otwiera przed nami nowe perspektywy w zakresie automatyzacji i sterowania różnymi obiektami. Niedawno fińscy naukowcy zaprezentowali innowacyjne podejście do sterowania robotami humanoidalnymi za pomocą prądów powietrza. Metoda ta może zrewolucjonizować sposób manipulowania obiektami i otworzyć nowe horyzonty w dziedzinie robotyki. Pomysł sterowania obiektami za pomocą prądów powietrza nie jest nowy, jednak do niedawna realizacja takich koncepcji pozostawała wyzwaniem. Fińscy badacze opracowali innowacyjną metodę, która pozwala robotom manipulować obiektami za pomocą specjalnych strumieni powietrza, takich jak „palce powietrzne”. Algorytm kontroli przepływu powietrza, opracowany przez zespół specjalistów, opiera się na dokładnym badaniu ruchu obiektów w strumieniu powietrza. System sterowania strumieniem powietrza, realizowany za pomocą specjalnych silników, pozwala kierować obiektami bez uciekania się do siły fizycznej ... >>

Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe 03.05.2024

Dbanie o zdrowie naszych pupili to ważny aspekt życia każdego właściciela psa. Powszechnie uważa się jednak, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby w porównaniu do psów mieszanych. Nowe badania prowadzone przez naukowców z Texas School of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences rzucają nową perspektywę na to pytanie. Badanie przeprowadzone w ramach projektu Dog Aging Project (DAP) na ponad 27 000 psów do towarzystwa wykazało, że psy rasowe i mieszane były na ogół jednakowo narażone na różne choroby. Chociaż niektóre rasy mogą być bardziej podatne na pewne choroby, ogólny wskaźnik rozpoznań jest praktycznie taki sam w obu grupach. Główny lekarz weterynarii projektu Dog Aging Project, dr Keith Creevy, zauważa, że ​​istnieje kilka dobrze znanych chorób, które występują częściej u niektórych ras psów, co potwierdza pogląd, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Regulatory niskiego napięcia zaniku (0,4 V) 29.01.2006 INTERNATIONAL RECTIFIER, światowy lider w energoelektronice, ogłosił wprowadzenie na rynek nowej gamy regulatorów napięcia o niskim spadku (0,4 V), stałonapięciowych lub strojonych. W tabeli przedstawiono serię regulatorów. Charakterystyczną cechą serii jest odporność na promieniowanie.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Mieszkańcy krajów z migrantami częściej się uśmiechają

▪ Sen podwaja wydajność pamięci

▪ Wi-Fi podwoi prędkość

▪ Inteligentny Projektor Uczestnika M3

▪ Ciało wzmacnia dźwięk

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Audiotechnika. Wybór artykułu

▪ artykuł Zygmunta (Sigmunda) Shlomo Freuda. Słynne aforyzmy

▪ artykuł W jaki sposób prosty kupiec był powiązany z początkiem i końcem wojny secesyjnej? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Cięcie zębów na płótnach. warsztat domowy

▪ artykuł Oscylator kwarcowy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Przysłowia i powiedzenia nepalskie. Duży wybór

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024