隨著單片機應用的普及，單片機間通信問題已引起廣泛的關注。目前，應用較多的是有線通信，而如何利用現有的無線模擬信道進行單片機數據傳輸，是眾多同行們更加關心的課題。本節介紹一種利用DTMF編碼進行單片機間無線數據通信的應用系統。它具有簡便、實用、價格低廉等特點。

一、系統工作原理

本系統采用51單片機控制雙音多頻DTMF發生器(TCM5087)來實現信道編碼。DT-MF產生的雙音編碼正弦波送入無線電話進行發射。接收端將無線電話機收到的DTMF信號送入DTMF解調器(MT8870)來實現信道解碼，從而完成單片機間的數據通信。其結構如圖1- 74所示。

二、DTMF信號編碼方式

DTMF是一種在電話通信中應用較廣泛的信號編碼方式。

為了更清楚地了解DTMF信號的編碼原理，下面分別介紹其發生器、解調器及單片機的控制工作過程。

三、TCM5087結構及其工作原理?

TCM5087是雙列直插式DTMF信號發生器專用電路。

輸入端R1～R4（行）、Cl～C4（列）既可接普通電話鍵盤，也可用于電平輸入。16端為音調輸出端，輸出的兩個音頻信號被線性地疊加在一起。一個音頻由輸入端Ri～R4從低頻組中選定；另一個音頻由輸入端Cl～C4從高頻組中選定。低頻組有697?Hz(R1)、770 Hz( R2)、852Hz(R3)和941 Hz(R4)四個頻率，高頻組有1 209 Hz(C1)、1 336 Hz(C2)、1 477 Hz(C3)和1633 Hz(C4)四個頻率。當行(R1)輸入為0電平時，選擇其低頻組中的一個；當列(C1)輸入為VDD電平時，選擇其高頻組中的一個。輸出的音頻單音幅度Vpp為400～500 mV。雙音調輸出的諧波失真和交調失真小于10%，頻率誤差為±1.0%，準確度優于0.75%，高頻比低頻加重2 dB。15端用來阻止單音產生，當為O電平時，輸出端將不會產生單音調輸出。10端是靜噪輸出端，2端為發射機開關控制端，7端為片內振蕩器外接晶振的一個輸入端，8端為片內振蕩器外接晶振的另一個輸入端。應用時，在7、8端之間接入3. 579 545 MHz晶體即可。該芯片的最大優點是所用外圍元件最少，僅需一個廉價的彩電晶體即可工作。?

四、MT8870結構及工作原理

MT8870是雙列直插式DTMF解調專用電路。其內部電路方框圖如圖1- 78所示。

由圖1-74及圖1-78可以看出：由運放及R1、R2、C1組成一反相放大器，對輸入的DT-MF信號進行隔離放大。其增益K=-R2 /R1，K值一般為1～5；輸入的DTMF信號幅度應為27. 5～883 mV；VREF (4)為參考電壓輸出端，取值為VDD/2=2.5 V；IC（5端和6端）為內部電路的連接線，必須接V ss；其他各端子的功能參照譯碼過程波形圖，不難理解。值得注意的是，輸出的二進制編碼信號Qi～Q4由使能端TOE控制：TOE為高電平時，打開輸出鎖存器，輸出與當前輸入的DTMF信號相對應的二進制編碼；當TOE為低電平時，Qi～Q4呈高阻狀態，故可直接掛在數據總線上。DTMF信號與二進制編碼信號的對應關系如表1- 22所列。

表1- 22? DTMF信號與二進制編碼的對應關系

雙音到達檢測時間tDP為5～15ms;雙音持續時間tREC應為20～40 ms; tGTP、tGTA由時間常數R3 C2決定，表達式為：

式中：V TST為門限電壓，一般取VDD/2，故tGTP =tGTA=0.69 R3 C2。譯碼過程波形可參照圖1-79。

五、單片機控制工作過程

發送端：單片機將欲發送的數據通過查表變換成對應的DTMF代碼；然后由DB總線送74LS273鎖存；TCM5087接到鎖存器信號后，發出雙音頻正弦波信號；同時發出發射機打開信號，將無線電話機置為發射狀態，從而將代碼所對應的雙音調發射出去。持續一段時間后(約40 ms)，單片機再以同樣方式將另一數據發射出去。

接收端：由無線電話收到的雙音信號輸入到MT8870解調器后，在EST端產生一矩形脈沖，經R3C2積分后，在S1／GT端產生如圖1- 79所示波形。當S1/GT端電乎高于VTST時，產生SiD信號為1；當S1／GT端電平低于VTST時，SiD信號為0。該信號輸出端與單片機8031的外部中斷INTi端相連，當該信號發生由1到0的跳變時，中斷標志IEI置1（中斷方式安排為下降沿觸發方式）。8031響應中斷后，產生一個RD信號，經反相后，使MT8870的TOE端產生一個高電平脈沖信號，將與當前輸入的雙音信號相對應的二進制編碼信號通過DB總線（低4位）讀入8031。單片機通過查表，即可得到與發送端完全一致的數據信息，完成了數據遠傳。具體編碼方式可參考表1- 22。

六、軟件設計

本系統應用程序為模塊式結構，發送端為主動工作方式，接收端為被動工作方式。有關信息編碼可參考表1- 22。

數據傳送程序清單如下：

查詢式無線遙測水位儀中采用了上述電路方案。實際運行表明，該系統穩定可靠，抗干擾能力強，使用方便、靈活，價格低廉，誤碼率完全滿足要求，對軟件稍作充實修改，即可廣泛應用于各種低速無線數據傳輸的場合