基于C8051F020和DTMF单元的电台身份识别及语音自动
介绍一种基于c8051f单片机，以dtmf编码的方式识别电台身份的系统。该系统使用简单，在不改变电台原有特性的基础上，只需和电台的扩展口连接，便可实现对电台身份的识别。即使对方破解了语音信号，还可通过地址编码来分辨电台的身份。该系统在保密性要求高的场所有一定应用前景。
2 系统组成与工作原理
图1为识别电台身份系统结构图。单片机选用c8051f020，dtmf单元选用mt8880双音多频器，语音存储播放模块采用isd4004，另外还有显示单元、存储单元、键盘。
电台一般都预留扩展接口：音频输入、音频输出、ptt发射控制、电源、地。该系统通过这些接口与电台相连，如图2所示。
系统工作原理：作为发射机时，电台按下ftt键，ptt从高电平变为低电平，并将该信号送入单片机，单片机的中断程序将本机的地址码通过数据接口送至mt8880，经mt8880调制后送入电台的音频输入接口，伴随语音信号一同发送。作为接收机时需分多种情况，如图3所示。
接收到语音信号后，判断是否有dtmf信号输入。如果有，mt8880解码，解码后的数据传送给c8051f020，c805117020再判断此地址是否为预先规定的电台地址码。若是，此地址码在lcd上显示，否则显示error;若没有dtmf信号而只有语音信号，则说明此信号非本网内信号，操作者通过放音键回复事预先录制好的一些语音信号迷惑对方。
3 系统硬件设计
整个系统根据功能可分为dtmf编/解码和语音存储播放两部分。并由主控单元控制。由于该系统由电台的蓄电池供电，所以选用低功耗器件。这里主控单元采用c8051f020。它是完全集成的混合信号系统级芯片(soc)，具有与8051兼容的高速cip-51内核，与mcs-51指令集完全兼容。c8051f020的时钟频率可达25 mhz，含有64 kb片内flash程序存储器，4 352 b的ram、8个i/o端口、64根i/o线。
3.1 dtmf编/解码
dtmf编/解码器选用mt8880。mt8880c是一个带有呼叫处理滤波器的单片dtmf信号收发器。该器件采用低功耗、高稳定性的 iso-cmos技术，内置1个带有可变增益的内部放大器的高性能接收器，1个带有脉冲计数器的发射器，以及1个可访问mt8880内部寄存器的标准微处理器接口。其内部寄存器包括1个状态寄存器、2个数据寄存器和2个控制寄存器，其电路如图4所示。
该系统采用单端输入方式，in-为运放输入端，r1与r2调节输入信号增益。tdne为音频输出，用于发送dtmf信号。oscl为时钟/振荡器输入端，osc2为时钟输出端，mt8880采用3.579 5 mhz的工作时钟。irq/ca为中断请求信号，漏极开路输出，当有dtmf信号输入时，irq/ca向c8051f020发出中断申请。d0～d3为微机数据总线，与ttl兼容，输出测得的dtmf信号和输入要发出的dtmf信号，与c8051f020 的i/o接口相连。12引脚cp2端为系统时钟输入，与读写控制端r/w配合完成mt8880的读写操作，rs0引脚为寄存器选择，ttl电平兼容。地址码可由0～9以及a～d组成。由于该系统应用领域的特殊性，地址码都经加密算法。当终端作为发射机时，dtmf编/解码部分把终端的地址码经一定算法加密后，调制成dtmf信号，再送入电台，便于网内其他电台识别。当终端作为接收机时，dtmf编/解码部分把所接收的dtmf信号解调成数字码，再经解密算法得到地址码。考虑到该系统阻抗与电台音频i/o接口阻抗可能不匹配，应在两者间加入一个音频变压器。
由于mt8880提供的标准微机接口和6800系列兼容，如果改用其他单片机控制。必须通过硬件或软件的方式模拟其工作时序。笔者在使用 mt8880过程中发现，关键是为mt8880提供接口时钟信号cp2。其时钟周期tcyc的典型值为250 ns，实际上tcyc在0.167～1 0 s(6 mhz～100 khz)之间取值，mt8880也仍能正常工作，故tcyc取值范围较宽，如图5所示。因此，cp2的产生比较灵活。
该系统中，通过c8051f020的引脚p1.0与mt8880的引脚cp相连，模拟mt8880所需的工作时序。
3.2 语音存储播放
语音存储播放模块选用isd公司的isd4004。该语音器件采用多电平直接模拟存储(chip corder)专利技术，声音无需经a/d转换和压缩，每个采样值直接存储在片内的闪烁存储器中，从而避免一般固体录音电路量化和压缩造成的量化噪声和金属声。图6为语音播放原理电路。语音输人通过话筒(mic)直接与isd4004的引脚in+、in-连接差分驱动输入。语音输出端则是通过lm386放大后连接到电台的语音输出端。系统采用键控分段录放音模式。通过录音键可录制10段不同的语音，每段录音对应键盘上一个按键，根据所接收到的语音信号，通过10个按键可播放不同的语音，使用方便、灵活。
4 系统软件设计
系统程序基于汇编语言编写，所有dtmf的收/发工作均由中断服务程序完成。主程序只负责初始化程序和键盘扫描。图7为主程序流程。图8为接收中断处理程序流程。图9为发送中断处理程序流程。
5 结束语
在某*项目研制中，成功利用上述系统实现了电台身份识别及语音自动播放功能，实际使用情况证明，该系统接口简单、可靠，取得令人满意的效果。
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接收到语音信号后，判断是否有dtmf信号输入。如果有，mt8880解码，解码后的数据传送给c8051f020，c805117020再判断此地址是否为预先规定的电台地址码。若是，此地址码在lcd上显示，否则显示error;若没有dtmf信号而只有语音信号，则说明此信号非本网内信号，操作者通过放音键回复事预先录制好的一些语音信号迷惑对方。
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