引言

無繩電話CT（Cordless telephone）是連接市內交換網用戶端的低功率雙工無線電話。一般無繩電話具備普通電話的所有功能，如重撥、暫停、掛斷、免提、記憶等。但由于無繩電話手座機之間為無線接續，這又決定了它具有一些普通電話所不具備的特點，如信道轉換、身份 識別等。

國外主要發達國家均投入大量人力、物力積極進行無繩電話的開發研制，并迅速投入商用，短短十幾年內已由CT-0發展到CT-3；從模擬發展到數字；從室內發展到室外公用；由單區制發展到多區制，且可進行越區交換、漫游通信等。多頻道掃描無繩電話（CT-1），國外 發達國家80年代中期就開始商用，并得到迅猛發展。

1系統框圖及原理

CT-1系統通常由一個座機和一個手機組成，座機與手機之間使用多頻道接續方式建立無線 信號連接，工作方式為異頻雙工。

現國際規定的無繩電話手座機發射頻率為48/45 MHz，共10個信道，由于外界電磁干擾，可能某些信道通訊效果不佳，使用者在使用過程中可以通過信道轉換來選擇最佳通道。身份識別功能在無繩電話中非常重要，早期的無繩電話由于沒采用單片機控制，常常造成電話被盜打，而在單片機系統中，只要采取手座機設定密碼就可以較好的解決這個問題。本系統采用 16位密碼，密碼個數達64 K，從而使系統安全性大大提高。

對照座機系統框圖（圖1），可知座機MCU涉及的主要功能是：（1）接收控制碼。該控制碼由手機MCU發出，經手機調制、發射，座機接收鑒頻后經過濾波、整形處理輸入座機MCU。（2）發送控制碼。該控制碼由座機MCU輸出，經座機調制、發射給手機接收。（3）雙鎖相回路（DPLL） 控制。對鎖相回路進行初始化、傳送鎖相數據（決定系統射頻頻點）、實現射頻信道選擇功能。（4）雙音頻產生器。實際上為MCU中一個DTMF（雙音多頻）子程序。作為民用產品，要求大批量、低成本、高質量，需要采取各種措施降低成本。事實上已有成熟的、本身帶有硬件DTMF 發生器的單片機產品，但售價較高。而采用軟件產生DTMF信號，則可以采用普通的通用MCU 實現同樣功能。（5）振鈴檢測。檢測是否有鈴流從市話網內傳來。（6）繼電器控制。用于控制線路摘機和脈沖撥號。（7）其他信號發生及信號控制。諸如信道號顯示控制、發射電路電源控制、發送回路和接收回路音頻閉音控制、脈沖/雙音多頻撥號方式轉換控制等。

手機系統框圖和座機類似，不同之處在于手機特有的一些模塊。其MCU涉及的主要功能除對應上述座機的1，2，3項外，還包括手機電源控制、鍵盤掃描控制、手機振鈴信號發生、各種LED控制（通話指示、低壓指示）、充電檢測、電池低壓檢測等。

圖1座機方框圖

本文簡要說明手、座機都具有的兩個模塊。一個是語音處理網絡，該網絡包括音頻濾波器和壓擴器兩部分，前者通常由運放（如LM324）組成二階低通網絡，后者采用TA3 1101集成塊；另一個為DPLL雙鎖相回路，本文采用MC145162集成塊，該集成塊為通用可編程 雙鎖相環，主要用于CT-1產品。

2單片機COP840C簡介

和一般工業控制系統不 同，無繩電話系統作為民用產品要求低成本，而作為移動通信產品又要求功耗小、工作電壓低。作者采用了美國國家半導體公司（NS）的COP840C單片機，它具有成本低（適合民用產品） 、功耗小（適合手持機）等特點。下面對其作簡要介紹。

COP840C為NS公司生產的8位微控制 器，其主要特性為：8位CMOS處理器；低功耗、全靜態；I/O和寄存器被映射到數據內存地址空間；2 KROM，128 ByteRAM和23個I/O口；可變、軟件可重設置I/O；16位通用時鐘，帶一個相關的16位自動重裝載/捕捉寄存器；時鐘工作三種模式：①PWM；②外事件記數；③ 獨立的捕獲寄存器；三個中斷源：外中斷、時鐘中斷和軟件陷阱中斷。詳細性能，可參看NS 公司相關手冊。

3接口電路

作為民用通訊產品的無繩電話無論是接口電路還是整個系統設計都與一般工業控制系統有很大差別。其差別主要體現在：（1）接口電路并不復雜也不允許復雜，特別是作為移動通訊手機，其體積、重量、耗電等都有著嚴格的要求，所以接口設計力求簡潔。（2）由于整個電路系統是模、數混合系統，所以在有些場合對信號處理如信令的整形、 濾波要求特別嚴格。

3.1手機電路

接收機電源控制。通常手機都是采用掃描式接收方式以省電，即電源間歇式通斷，電源通斷 比常用1∶3-1∶5。如通200 ms，然后切斷600 ms，采用這種接收方式可大大提高待機時間 ，可做到手機守候時間達3～5天（270 mA時可充電電池組）。由于只是簡單的開關作用，用普通PNP型三極管作為開關管即可。這種簡單控制用得很多，如控制各種LED指示燈、控制發送 回路、接收回路閉音（閉音二極管）、發射電路電源控制等。

電池電壓低檢測，以便及時告警提醒用戶充電。電路上用了專用集成電路KIA7834，當電源 電壓低于3.4 V時，KIA7834的3腳輸出低電平，一方面通知CPU，同時控制低壓指示燈亮。

接收信令處理電路。如前所述，在本系統中，信令的整形、濾波電路尤為重要。本文利用了 鑒頻集成塊本身內含的運放。通常也用LM324運放做成二階濾波器，以適應無繩電話亞音頻 信令的要求。

3.2座機電路

相對而言，座機接口電路較復雜。首先在接收信令輸入端。從鑒頻集成塊輸出的信令，經過由LM324組成的二階無限增益多路反饋有源低通濾波器，其截止頻率為400 Hz左右。然后進入LM324組成的整形電路，實質為一個比較器，其輸出經限幅電路輸入CPU，在調試過程中，濾波器參數應隨信令波特率不同而相應調整，才能達到滿意的通訊效果。

CPU通過控制74L S164，控制8段LED顯示器，產生目前手座機通訊用信道號。MCU的28腳是繼電器控制線，控制信號經三極管倒相后，控制繼電器的通、斷、來達到線路摘機、座機使用指示燈亮及脈沖撥號，而在有線電話中，摘機功能是由專用開關（簧片）控制，脈沖撥號功能是由專用集成塊 產生。

CPU軟件法產生的雙音多頻信號為數字信號，可以采用分立元件D/A轉換法。D/A轉換之后應接二階有源濾波，然后通過變壓器傳送到市話線路中。該濾波器也必須在樣機階段仔細調試，以使DTMF信號的各種指標滿足國標要求。對于來電鈴流檢測，采用光耦器件作為傳輸元件 ，當線路上有鈴流進入時，CPU檢測到低電平。

在本系統中，抗干擾能力相當重要。系統中有高頻、低頻、模擬和數字信號，各種干擾都會影響系統的工作。主要采取以下措施：（1）高頻隔離，給高頻部分加上屏蔽罩，尤其是發射部分。（2）電源部分分級、分模塊濾波，盡量減少不同功能塊之間的串擾。（3）電路板設計注 意布局，特別注意高頻低頻的隔離以及模擬數字的隔離。［page］

4軟件設計

座機程序主流程如圖2，手機與其類似不贅述。由于篇幅關系，不可能列出其各個模塊的詳 細流程。下面主要介紹其中座機DTMF模塊的設計思想及程序。該模塊流程圖如圖3。

圖2 座機程序主流程

圖3 DTMF模塊流程圖

DTMF 簡介。它采用一對音頻信號標志一個數據的方式，一對音頻分別從高頻音頻組和低頻音頻組 中送取，其音頻-數據對應關系國際規定如表1所示。

表1音頻-數據對應關系

DTMF模塊的設計思想主要是：在CPU RO M中設置數據表來模擬各個音頻信號（包括低頻群和高頻群各個頻點信號），當程序判斷要輸出某DTMF信號時，先找到該DTMF信號對應的高、低音頻對應的數據，然后將其算術組合，合成值從L口的L0～L5管腳輸出，通過一個D/A阻抗網絡之后得到DTMF信號，DTMF信號輸出持續 時間為100 ms，而合成值每118 μs改變一次。CPU定時器用于100 ms信號寬度的計數，到10 0 ms產生中斷以中止DTMF信號輸出。

下面詳細介紹該DTMF模塊的原理、流程。該模塊分為 兩個子模塊：KBDEC，DTMFLP。前者用于DTMF鍵盤譯碼，后者用于雙音頻產生。

KBDEC子模 塊把低為真DTMF鍵盤輸入進行譯碼，轉換成相應的一個DTMF碼Code l，其二進制形式為0000 RRCC，其中RR，CC分別代表四個行值和四個列值。

DTMFLP模塊。首先利用Code l，通過查ROM數據表Table 1，得到四個與DTMF鍵有關的值，這四個值分別表示高、低音頻ROM數據表Table 2的大小和相關起始地址，利用這四個值，每隔 117.33 μs，從ROM數據表Table 2中取出高、低音頻正弦波頻率值，算術組合之后輸出到L 口之L0-L5腳，通過外接阻抗階梯網絡后得到相應DTMF信號。高、低音頻對應Table 2中的數 據有不同的基準值，高頻基準值為16，低頻基準值為13，其差值16-13=3是為滿足DTMF信號 要求而必需的：高頻群高于低頻群2 dB以補償傳輸損耗。

Table 2數據表的產生。117.33 μs的倍數對于DTMF信號中的八個頻率成分而言，均可達到很好的近似。以1 336 Hz為例：在Table 2中存有其三個周期共19個樣點，則其合成信號周 期為［19×117．33μs］/31 　345．73　Hz，和1 336 Hz相比 ，相對該差為+0.73%，在國標DTMF誤差范圍以內。至于如何確定各個音頻在Table 2中的周期數及樣點數，由于ROM容量限制，不可能在ROM中放入太多數據，所以設定周期數不大于10 ，再設定誤差最大值比如0.8%，則用窮舉法編一個簡單的高組語言程序就可。根據各個音頻 在Table 2中的周期數及樣點數就可以計算出Table 2數據，實際上在計算時為得到最好的近 似，有所謂“正弦波面積準則”。

5結論

本單片機系統采用COP840C實現 了無繩電話各種控制、通信功能，并采用軟件法產生DTMF信號，降低了系統成本，同時還具有工作可靠性好、耗電少、待機時間長（達72 h）等特點。采用該單片機系統的無繩電話產品 已投入批量生產。
編輯：hfy