智能传呼对讲系统通讯方式的改进

丁玲玲

[摘要]详细介绍目前市场上该类系统的主分机通讯方式，并分析其优缺点，接着介绍两种常用的通讯方式－DTMF和FSK，并进行对比，最终确定了DTMF方式作为主分机之间的通讯方式。

[关键词]通讯方式 DTMF FSK

中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0220022－01

通信的最终目的是在一定的距离内传递信息。虽然基带数字信号可在传输距离相对较近的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，必须要采取一定的措施，特别是在无线或光纤信道上传输时，必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。

由于成本和早期技术水平和设计思想的原因，智能医用传呼对讲系统的主机对分机，主机对显示屏之间的通讯采用的是高低电平式的脉冲发码方式。

这种方式的优点是比较容易实现，成本低，技术简单，缺点是：（1）为了收码的准确性和解决总线较长且总线电流较大时的收码问题，一般低电平选的较低，而总线同时为分机线路供电，这就要求即使低电平时分机也不能掉电，对这一问题的解决，普遍的做法是选择低功耗的分机CPU，且空闲时使CPU进入睡眠状态进一步省电；（2）发码时间较长；（3）抗干扰能力弱；（4）由于线路长度、线间电容和所接分机数量的不同，主机发出的高低电平的长度会比设定的有所差异，这就对分机软件的编写提出了比较高的要求，分机对码的长度必须具备一定的自适应能力；（5）通讯距离短，一般不超过500米。

分机向主机的发码采用的是电流信号，一般是发送100KHz左右的电流信号至主机，由主机的锁相环电路将其解调出来，还原为电压信号给主机的CPU，发码的平均电流在50mA甚至更高。

这种方式的优点也是比较容易实现，成本低，技术简单，但是缺点是：（1）发码电流较大，平均发码电流一般超过50mA，且由于是100KHz左右的方波信号，易对外辐射，形成电磁干扰；（2）一个分机呼叫主机时，主机的回码会唤醒所有的分机来收码，针对性不强；（3）发码时间较长。

随着科技的进步，先进的通讯方式不断涌现，越来越多的配套芯片的价格也由于需求量的增大而纷纷降价，采用新的技术克服上述方式的缺点成为可能。比较典型的有以下几种：双音频（DTMF）、幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。

1．双音频（DTMF：双音多频）技术。DTMF编解码器在编码时将击键或数字信息转换成双音信号并发送，解码时在收到的DTMF信号中检测击键或数字信息的存在性。一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。这两个音频信号的频率来自两组预分配的频率组：行频组和列频组。每一对这样的音频信号唯一表示一个数字或符号。电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键0～9和6个功能键*、#、A、B、C、D。由于按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号，因此可采用的频率也有8种，故称之为多频，又因它采用从8种频率中任抽2种进行组合编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。根据CCITT的建议，国际上采用的多种频率为697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz等8种。

2．幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)：它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。

我国电话网络使用的用于来电显示的 FSK 是一种连续相位二进制的频移键控技术，采用Bell 202标准，逻辑 1/0 的频率为1200Hz±1% / 2200Hz±1% ，传输速度为1200bit/s±1%（每秒可传送120个字节左右）。

FSK在安全性和稳定性方面的优点：FSK是一种调制信号，有严格的物理层、链路层和应用层的控制机制，具有硬件纠错能力，抗干扰能力强，能够严格保证信息的准确可靠。同时FSK 信号很难被截取和破译，数据安全性很高，因此FSK 技术被广泛应用于敏感数据的传送领域。

常用的 FSK接收芯片有HT9030、HT9032、AN9032等；价格一般为几元左右，FSK发送芯片有CMX615、CMX860等，价格一般为几十元左右。

除了DTMF和FSK专用编解码芯片，还可以用软解码的方式实现，而且如果芯片速度够快，软件编写技术高的话，也是比较稳定可靠的。

从上述对比分析，可以发现在三种通讯方式中，FSK 在传输速度和可靠性等方面明显优于高低电平和双音频的传送方式，但是在成本方面要高出许多，若使用软件解码的方式，要求CPU的性能要高，且要达到较高的精度和准确度，需要较复杂运算，相当于变相的提高了成本；虽然双音频方式在上述两方面表现稍差，但是在电话机方面长期和稳定的广泛应用，证明了其完全可以满足一般应用中数据传输所需要的传输速度、可靠性和稳定性，要远优于传统的高低电平方式，且实现成本较低；在对性能和成本经过权衡考虑之后，最终决定主机向分机发送的命令采用双音频的编解码方式，并且，为了简化设计和加快开发速度，直接采用双音频发送和接收芯片，其中，主机采用HT9200A，分机等采用HT9170；而分机向主机发送的命令仍旧采用高频电流方式，但是改变主机线路，提高接收的灵敏度和可靠性，分机的平均发送电流减小至15mA，以降低功耗和减少对外辐射。

参考文献：

[1]LI Yi-lun,YANG Li-jun,Application of DTMF Communication in the Intelligence Visible-speaking System.Equipment for Electronic Products Marufacturing,2006, vol35(11) .

[2]陶亚雄，现代通信原理（第2版）.电子工业出版社,2006.8.

[3]李朝青，PC机及单片机数据通信技术，北京航空航天大学出版社出版，2002.6.

[4]D.R. Loker and R.S. Weissbach (USA) Simulation of DTMF Encoder and Decoder using Labview Modeling and Simulation-2002.