專利名稱：基于混合信號(hào)處理器的數(shù)字單音頻解碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，主要是用于有線、無線通信中的一種基于混合信號(hào)處理器 的數(shù)字單音頻解碼器。
背景技術(shù)：
基于混合信號(hào)處理器的數(shù)字單音頻解碼器是指將輸入信號(hào)中某個(gè)特定頻率的單 音頻信號(hào)檢測出來并輸出的器件。在有線無線通信系統(tǒng)中，經(jīng)常使用單音頻信號(hào)作為 信令及控制信號(hào)，所以用本發(fā)明做成的單音頻解碼器在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用是非常廣泛 的。鐵路無線列調(diào)電臺(tái)就需要單音解碼器。以前所常用的單音解碼器主要是由專用集 成電路(ASIC)所組成，例如由專用芯片F(xiàn)X105、或MX105等構(gòu)成的解碼模塊，但這 些解碼模塊目前存在一些問題有些芯片已經(jīng)停產(chǎn)，無直接的替代產(chǎn)品；針對(duì)相應(yīng)的 頻率解碼，需要較多的外圍電路，占用的面積較大，不利于現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)的小型化； 當(dāng)單音頻信號(hào)的頻率變化時(shí)，其外圍電路也需要作相應(yīng)的改變，開發(fā)時(shí)不方便；另外， 現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境更加嚴(yán)酷，這些ASIC器件在使用期間發(fā)現(xiàn)其高溫特性常 常得不到保證，限制了它們的使用范圍。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決以上提到的各種缺陷，提供一種基于信號(hào)處理器的數(shù)字單音頻解碼 器。它能夠在一般工業(yè)條件下，用數(shù)字信號(hào)處理方法實(shí)現(xiàn)單音頻的解碼，各技術(shù)指標(biāo) 能滿足工業(yè)應(yīng)用要求，體積小，在不同場合應(yīng)用調(diào)整方便，而且成本極低。本達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種基于混合信號(hào)處理器的數(shù)字單音頻解碼器，其特征在于解碼器具有獨(dú)立的 電源芯片；解碼器采用具有混合信號(hào)處理能力的片上系統(tǒng)SOC信號(hào)處理芯片；該信號(hào) 處理芯片的第11號(hào)管腳通過一個(gè)旁路電容接地；其信號(hào)輸入端口串接一個(gè)濾波電容; 其輸出有上拉電阻和寄生電容。上述電源芯片釆用SP6659電源芯片。上述信號(hào)處理芯片的外圍電路為(1)信號(hào)處理芯片采用C8051F410，它是一個(gè)能處理混合信號(hào)的SOC芯片，該芯 片內(nèi)集成了振蕩器，ADC，內(nèi)部參考電壓產(chǎn)生器等模擬器件；
(2) 信號(hào)處理芯片的電源引腳分別為1、 3、 7、 8號(hào)管腳，將它們短接起來后接 到保護(hù)電容上；(3) 信號(hào)處理芯片是利用C2 口調(diào)試的，總共需要3個(gè)引腳，它們分別為信號(hào)處 理芯片的2號(hào)，6號(hào)和32號(hào)引腳；因?yàn)?號(hào)引腳同時(shí)為系統(tǒng)的復(fù)位引腳，故 通過R4上拉到高電平，防止意外復(fù)位；(4) 信號(hào)處理芯片有很多個(gè)AD輸入口，為第19至32號(hào)引腳，可任意選擇一個(gè)， 本發(fā)明選擇28號(hào)引腳；為了提高進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的精度，需要在AD轉(zhuǎn)換引腳 外接一個(gè)濾波電容；(5) 為了保證該電容的作用，應(yīng)該使其電容值大于O. luF;(6) 信號(hào)處理芯片上電后，通過一定的軟件設(shè)置，啟動(dòng)其內(nèi)部集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC);(7) 芯片的7號(hào)管腳通過一個(gè)電容接地，18號(hào)管腳接地；(8) 芯片的其他引腳直接的懸空；本數(shù)字音頻解碼器使用時(shí)，設(shè)置ADC的采樣率，參考電平等參數(shù)，然后開始 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作；有時(shí)需要對(duì)解碼的參數(shù)進(jìn)行控制，可以用信號(hào)處理芯片的 19 32號(hào)管腳中的任一個(gè)，這些引腳均可用為數(shù)字輸入管腳；選擇26號(hào)引腳作 為解碼的控制輸入引腳；輸入信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)后，經(jīng)過運(yùn)算處理， 得到解碼結(jié)果，通過在芯片的17號(hào)管腳輸出，即為本解碼器的輸出。 上述信號(hào)處理芯片的接口為(1) 程序調(diào)試接口 2號(hào)管腳、32號(hào)管腳和接地3個(gè)引腳直接和計(jì)算機(jī)連接而組 成；信號(hào)處理器在第一次使用前，通過該接口來下載和調(diào)試要寫到處理器中 的程序；如有需要，也可以通過這兩個(gè)接口來調(diào)整所需要的解碼參數(shù)；(2) 輸入接口由輸入濾波電容和信號(hào)處理芯片的30號(hào)管腳組成；(3) 外部控制接口為信號(hào)處理芯片的26號(hào)管腳，根據(jù)外部輸入的控制信號(hào)來調(diào) 整要解碼的信號(hào)的頻率，這些控制信號(hào)在此接口上輸入；(4) 輸出接口為了提高該輸出的帶載能力，將輸出通過一個(gè)接到5V電壓的上 拉電阻和一個(gè)寄生電容后再輸出，其作用原理是5V電源通過上拉電阻給寄 生電容充電，從而將此電壓的輸出提高到所需要的電壓值。上述信號(hào)處理芯片的11號(hào)管腳通過一個(gè)旁路電容接地。本發(fā)明有益的效果是本發(fā)明采用比較少模擬器件，其硬件組成電路簡單，能最
大限度的減少由于模擬器件的非線性因素帶來的不良影響；并且體積?。煌瑫r(shí)各技術(shù) 指標(biāo)能滿足工業(yè)應(yīng)用要求；在不同場合應(yīng)用時(shí)調(diào)整方便；而且成本極低。


圖l是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步介紹參見圖1，本基于混合信號(hào)處理器的數(shù)字單音頻解碼器具有獨(dú)立的電源芯片1; 解碼器采用具有混合信號(hào)處理能力的片上系統(tǒng)S0C信號(hào)處理芯片11;該信號(hào)處理芯 片11的第11號(hào)管腳通過一個(gè)旁路電容接地7;其信號(hào)輸入端口串接一個(gè)濾波電容12; 其輸出有上拉電阻3和寄生電容4。詳細(xì)結(jié)構(gòu)和工作原理如下1、 電源的設(shè)計(jì)1) 、整個(gè)系統(tǒng)需供5.0V的直流電壓；2) 、當(dāng)外部電源給系統(tǒng)供電后，電源芯片將該電壓轉(zhuǎn)換成2.5V的穩(wěn)定的直流電 壓，供給信號(hào)處理芯片；3) 、電源芯片1采用的是SP6659直流電平轉(zhuǎn)換芯片，它能夠承受2.5V 5.5V的 電壓輸入Vi;4) 、其輸出電壓Vo是通過調(diào)節(jié)R6/R7 13的值來確定的Vo=0. 6 (l+R6/R7)。2、 信號(hào)處理芯片的設(shè)置本發(fā)明按照設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，對(duì)信號(hào)處理芯片11的對(duì)應(yīng)管腳進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)置，使其能最大限度地發(fā)揮相應(yīng)的作用，其具體方法為1) 、信號(hào)處理芯片11的電源電壓為2. 5V;2) 、設(shè)置R6/R7的比值為3.2;3) 、選擇R7-1K歐姆；4) 、為了使輸入信號(hào)處理器的電壓穩(wěn)定，在電源的輸出端接兩個(gè)去藕電容10，14;5) 、電源芯片最后通過具有去藕作用的保護(hù)電容2給信號(hào)處理芯片11供電；6) 、保護(hù)電容2在實(shí)際制板設(shè)計(jì)過程中要盡量的離信號(hào)處理芯片11近；7) 、信號(hào)處理芯片ll的四個(gè)電源引腳串接到一起。3、 信號(hào)處理器及其外圍電路設(shè)計(jì) 輸入信號(hào)經(jīng)過濾波后，進(jìn)入到信號(hào)處理器中，經(jīng)過信號(hào)處理器的處理，再將結(jié)果 輸出，其外圍電路的具體設(shè)計(jì)方法為1) 、信號(hào)處理芯片11采用C8051F410，它是一個(gè)能處理混合信號(hào)的SOC芯片， 芯片內(nèi)集成了振蕩器，ADC，內(nèi)部參考電壓產(chǎn)生器等模擬器件；2) 、芯片ll的電源引腳分別為l、 3、 7、 8號(hào)管腳，為設(shè)計(jì)的方便，將它們短接 起來后接到保護(hù)電容2上；3) 、芯片11是利用C2口調(diào)試的，總共需要3個(gè)引腳，它們分別為芯片11的2 號(hào)，6號(hào)和32號(hào)引腳；因?yàn)?號(hào)引腳同時(shí)為系統(tǒng)的復(fù)位引腳，故通過R4上拉到高電 平，防止意外復(fù)位；4) 、芯片有很多個(gè)AD輸入口，可為第19至32號(hào)引腳，可以任意的選擇一個(gè)， 本發(fā)明選擇28號(hào)引腳；為了提高進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的精度，需要在AD轉(zhuǎn)換引腳外接一個(gè) 濾波電容12;5) 、為了保證該電容12的作用，應(yīng)該使其電容值大于O. luF;6) 、信號(hào)處理芯片上電后，通過一定的軟件設(shè)置，啟動(dòng)其內(nèi)部集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC);7) 、設(shè)置ADC的采樣率，參考電平等參數(shù)，然后開始進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作；8) 、有時(shí)需要對(duì)解碼的參數(shù)進(jìn)行控制，可以用芯片11的19 32號(hào)管腳中的任一 個(gè)，這些引腳均可用為數(shù)字輸入管腳；本發(fā)明選擇26號(hào)引腳作為解碼的控制輸入引 腳；9) 、輸入信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)后，經(jīng)過運(yùn)算處理，得到解碼結(jié)果，通過 在芯片(11)的17號(hào)管腳輸出，即為本解碼器的輸出；10) 、芯片11的7號(hào)管腳通過一個(gè)電容接地，18號(hào)管腳接地。11) 、芯片ll的其他引腳在本發(fā)明中沒有用到，可以直接的懸空。 4、系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)1) 、程序調(diào)試接口 2號(hào)管腳6、 32號(hào)管腳5和接地3個(gè)引腳直接和計(jì)算機(jī)連接 而組成；信號(hào)處理器在第一次使用前，通過該接口來下載和調(diào)試要寫到處理器ll中 的程序；2) 、如有需要，也可以通過這兩個(gè)接口來調(diào)整所需要的解碼參數(shù)；3) 、輸入接口由輸入濾波電容12和信號(hào)處理芯片11的30號(hào)管腳組成；4) 、外部控制接口芯片11的26號(hào)管腳。可以根據(jù)外部輸入的控制信號(hào)來調(diào)整
要解碼的信號(hào)的頻率，這些控制信號(hào)可以在此接口上輸入；5)、輸出接口為了提高該輸出的帶載能力，將輸出通過一個(gè)接到5V電壓的上 拉電阻3和一個(gè)寄生電容4后再輸出，其作用原理是5V電源通過上拉電阻3給寄生 電容4充電，從而將此電壓的輸出提高到所需要的電壓值。5、提高系統(tǒng)的可靠性和精度的設(shè)計(jì)-為了提高系統(tǒng)的可靠性和精度，本發(fā)明在電路上作了一些有益的處理，具體的措 施為1) 為了提高ADC參考電壓的精度和穩(wěn)定性，在11號(hào)管腳通過一個(gè)旁路電容7 接地；2) 為了提高芯片的模擬器件的特性，將17號(hào)管腳接地8;3) 為了防止芯片由于外部干擾意外復(fù)位，將芯片11的2號(hào)管腳通過一個(gè)上拉裝 置9接到2. 5V的電壓上；4) 、兩個(gè)去藕電容IO， 14結(jié)合電源芯片有利于提高系統(tǒng)工作的精度和抵抗嚴(yán)酷 環(huán)境的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果本實(shí)施例已用在鐵路無線列調(diào)電臺(tái)上。根據(jù)《中華人民共和國鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》， 用于鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)網(wǎng)內(nèi)通信的音頻為1960Hz、 1520Hz。在試用時(shí)就本系統(tǒng)可能 遇到的并對(duì)其有影響的惡劣環(huán)境作了模擬環(huán)境溫度為-25°C 75°C; 40'C下濕度 為93%;輸入信號(hào)最差信噪比為9dB。實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本系統(tǒng)能夠在上述的工作環(huán)境下，對(duì)1960Hz、或1520Hz的 單音頻信號(hào)進(jìn)行正確檢測解碼，能完全滿足設(shè)計(jì)要求而正常工作。其工作指標(biāo)達(dá)到《中 華人民共和國鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》和《鐵路無線列調(diào)通信系統(tǒng)設(shè)備入網(wǎng)技術(shù)檢驗(yàn)規(guī)程(試 行)》中規(guī)定的指標(biāo)，采用本系統(tǒng)的電臺(tái)符合入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)與鐵路無線列調(diào)電臺(tái)以前所用的由專用芯片F(xiàn)X105、或MX105構(gòu)成的 解碼模塊比較起來，本系統(tǒng)所占體積?。徊恍枰魏晤~外的外圍電路；具有ASIC無 法達(dá)到的可操作性；使用起來非常的方便；而且在以后可用多種其他的數(shù)字處理器來 實(shí)現(xiàn)，從而無需擔(dān)心某種芯片停產(chǎn)或其他因素造成無法購買而產(chǎn)生很大麻煩；另外本 系統(tǒng)能在高低溫的環(huán)境下正常的實(shí)現(xiàn)解碼功能，具有很好的溫度穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1. 一種基于混合信號(hào)處理器的數(shù)字單音頻解碼器，其特征在于解碼器具有獨(dú)立的電源芯片(1)；解碼器采用具有混合信號(hào)處理能力的片上系統(tǒng)SOC信號(hào)處理芯片(11)；該信號(hào)處理芯片(11)的第11號(hào)管腳通過一個(gè)旁路電容接地(7)；其信號(hào)輸入端口串接一個(gè)濾波電容(12)；其輸出有上拉電阻(3)和寄生電容(4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于混合信號(hào)處理器的數(shù)字單音頻解碼器，其特征在于所述 電源芯片(1)采用SP6659電源芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于混合信號(hào)處理器的數(shù)字單音頻解碼器，其特征在于所述 信號(hào)處理芯片(11)的外圍電路為a) 信號(hào)處理芯片(11)采用C8051F410，它是一個(gè)能處理混合信號(hào)的S0C芯片， 該芯片內(nèi)集成了振蕩器，ADC，內(nèi)部參考電壓產(chǎn)生器等模擬器件；b) 信號(hào)處理芯片(11)的電源引腳分別為1、 3、 7、 8號(hào)管腳，將它們短接起 來后接到保護(hù)電容(2)上；c) 信號(hào)處理芯片(11)是利用C2 口調(diào)試的，總共需要3個(gè)引腳，它們分別為 信號(hào)處理芯片(11)的2號(hào)，6號(hào)和32號(hào)引腳；因?yàn)?號(hào)引腳同時(shí)為系統(tǒng)的 復(fù)位引腳，故通過R4上拉到高電平，防止意外復(fù)位；d) 信號(hào)處理芯片(11)有很多個(gè)AD輸入口，為第19至32號(hào)引腳，可任意選 擇一個(gè)，本發(fā)明選擇28號(hào)引腳；為了提高進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的精度，需要在AD 轉(zhuǎn)換引腳外接一個(gè)濾波電容(12);e) 為了保證該電容(12)的作用，應(yīng)該使其電容值大于O. luF;f) 信號(hào)處理芯片(11)上電后，通過一定的軟件設(shè)置，啟動(dòng)其內(nèi)部集成的模數(shù) 轉(zhuǎn)換器(ADC);g) 芯片(11)的7號(hào)管腳通過一個(gè)電容接地，18號(hào)管腳接地；h) 芯片(11)的其他引腳直接的懸空；本數(shù)字音頻解碼器使用時(shí)，設(shè)置ADC的采樣率，參考電平等參數(shù)，然后開始 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作；有時(shí)需要對(duì)解碼的參數(shù)進(jìn)行控制，可以用信號(hào)處理芯片(ll) 的19 32號(hào)管腳中的任一個(gè)，這些引腳均可用為數(shù)字輸入管腳；選擇26號(hào)引腳 作為解碼的控制輸入引腳；輸入信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)后，經(jīng)過運(yùn)算處理， 得到解碼結(jié)果，通過在芯片(11)的17號(hào)管腳輸出，即為本解碼器的輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述基于混合信號(hào)處理器的數(shù)字單音頻解碼器，其特征在于所述 信號(hào)處理芯片的接口為a) 程序調(diào)試接口 2號(hào)管腳(6)、 32號(hào)管腳(5)和接地3個(gè)引腳直接和計(jì)算 機(jī)連接而組成；信號(hào)處理器(11)在第一次使用前，通過該接口來下載和調(diào) 試要寫到處理器(11)中的程序；如有需要，也可以通過這兩個(gè)接口來調(diào)整 所需要的解碼參數(shù)；b) 輸入接口由輸入濾波電容(12)和信號(hào)處理芯片(11)的30號(hào)管腳組成;c) 外部控制接口為信號(hào)處理芯片(11)的26號(hào)管腳，根據(jù)外部輸入的控制信 號(hào)來調(diào)整要解碼的信號(hào)的頻率，這些控制信號(hào)在此接口上輸入；d) 輸出接口為了提高該輸出的帶載能力，將輸出通過一個(gè)接到5V電壓的上 拉電阻(3)和一個(gè)寄生電容(4)后再輸出，其作用原理是5V電源通過上 拉電阻(3)給寄生電容(4)充電，從而將此電壓的輸出提高到所需要的電 壓值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于混合信號(hào)處理器的數(shù)字單音頻解碼器，其特征在于所述 信號(hào)處理芯片(11)的11號(hào)管腳通過一個(gè)旁路電容(7)接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于混合信號(hào)處理器的數(shù)字單音頻解碼器。本解碼器具有獨(dú)立的電源芯片；解碼器采用具有混合信號(hào)處理能力的片上系統(tǒng)SOC信號(hào)處理芯片；設(shè)該信號(hào)處理芯片的第11號(hào)管腳通過一個(gè)旁路電容接地，其信號(hào)輸入端口串接一個(gè)濾波電容，其輸出有上拉電阻和寄生電容。本發(fā)明能可靠的對(duì)通信系統(tǒng)中的單音頻信號(hào)解碼。具有成本低，體積小，修改參數(shù)方便，可在環(huán)境惡劣的情況下使用等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B61L27/00GK101397022SQ200810201980
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者萬旺根, 余小清, 張開翼 申請(qǐng)人:上海大學(xué)