摘要：闡述雙音頻通信的基本工作原理；結合FM有線/無線遙控廣播系統中的具體應用，介紹一種適合單片機系統的雙音頻通信方案，設計具體的硬件接口電路，說明其工作原理；給出應用于雙音頻的程序流程及在工作中應注意的一些問題。

引言

在許多單片機應用系統中，常常利用電信號與非電信號，來傳送控制信號和數據信息，以實現遙控或遙測的功能，例如光信號、超聲波信號、電脈沖信號等。而本FM有線/無線遙控廣播系統中，是使用雙音頻電信號發送接收挖出，實現對FM有線/無線廣播的遠程控制管理。這種雙音頻通信具有控制簡單，實施方便，傳輸可靠，而且造價低廉的特點，也是一種較為常用的通信方式。實現單片機系統雙音頻通信的關鍵在于雙音頻接收電路設計和應用，以及檢測程序的設計。

1 遙控廣播系統的基本原理

基本原理如圖1所示。

遙控廣播系統的通信是電話撥號收發的一種雙音頻通信方式，是一項可靠、成熟的通信技術。它取代了傳統的電話撥號脈沖通信方式，成為現代電話通信撥號的主要通信方式。它對傳輸電路的要求低，傳送的距離遠，而且具有通用多種型號的雙音頻元器件以備選用，通過普通的電話就可以獲得發送信號和編碼。再經過FM捷變頻立體聲調頻調制器的調制，采用立體聲的兩個聲道，左聲道輸入廣播音頻信號，右聲道輸入用于控制雙音頻信號，以避免控制信號干擾廣播音頻信號。FM調制信號可經過有線電視網絡，或者經過發射到空間的電磁波傳送到收發端的接收機。接收機天線接收到射頻信號后，檢波獲得立體聲兩個通道的音頻信號。從立體聲輸出的左聲廣播音頻信號經功放放大輸出；而右聲道的雙音頻控制信號經雙音頻解碼電路解碼，獲得二進制代碼送到OTP單片機端口。根據設置在接收機內單片機的機號編碼開啟和關閉接收機功放部分的電源，實現遠程控制FM接收機的各個廣播點目的。

2 遙控廣播系統發送接收器的硬件電路設計

2.1 遙控廣播系統發送器

其發送器可以自行設計，也可以采用一臺質量較好，帶有撥號數字顯示和存儲電話號碼功能的電話機改裝。如圖2所示，是遙控廣播系統發送器。按圖連接上+48V電源，選擇調整R1的電阻值，使A點電壓在電話拿線的情況下為6～12V，再加上一臺FM捷變頻立體聲調頻制器和廣播音源。

遙控廣播系統發送器的操作可以像打電話一樣用按鍵的方法，或用存入存儲器，或重撥等方式輸出被遙控的廣播點密碼，并經過FM捷變頻立體聲調頻調制器的調制輸出。

2.2 遙控廣播系統接收器

其接收器工作原理是，當廣播音頻和遙控信號從FM調制器，通過空間（無線）或者射頻電纜（有線）傳送到FM接收機后，從左右聲道分別輸出廣播音頻和控制雙音頻代碼信號。雙音頻代碼信號經CD22204雙音頻解碼器輸出二進制代碼代碼給AT89C2051單片機的P1輸入口，檢測密碼并執行開啟或關閉功放的控制動作。CD22204是美國無線電公司（RCA）的產品，內部工作原理如圖3所示。它對標準的雙音頻編碼信號具有檢測和輸出的能力。其工作原理是，當模擬信號加到輸入端，首先抑制50Hz干擾，再進行前置放大，高頻濾波電路對高頻點火花有較好的濾波作用，經過過零檢測、帶通濾波、鑒幅電路、時間電路處理后，0～9、*、#等每一個鍵按下，DV就有一個正脈沖輸出。D1、D2、D4、D8輸出端上的解碼輸出，EN允許端輸入高電平時，才有D1、D2、D4、D8的輸出。CD22204輸出二進制代碼是正邏輯，如圖4中接收及CPU原理圖所示。

D1、D2、D4、D8輸出數據信號經過BG1、BG2、BG3、BG4組成的反相器反相后輸入到AT89C 2051的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4口。設計液晶顯示屏便于觀察通信和檢測情況，個位顯示代碼總位數5，千位顯示動態被檢測的位數5～1，十位顯示動態的本機密碼0～9，百位顯示動態代碼0～9。當輸入五位代碼與本機五位密碼相等，并收到開關信號（0—開，#—關），功放開關才動作。若密碼不對或不按開或關按鍵，無動作。

    在使用系統時，應將代碼預先存入存號存儲器或用重撥鍵，一次輸出代碼，以便快速準確地輸入代碼。當MCU檢測輸入代碼等于本機密碼和開（*）或關（#）時，將從P3.5口輸出高電平，使BG6導通繼電器吸合打開功放電源，或輸出低電平使BG6載上關斷功放電源，以達到點對點，或點對多點的控制。

3 遙控廣播系統接收器的軟件設計

3.1 RAM分配

10H 個位顯示寄存器，顯示密碼位數5。

11H 十位顯示寄存器，顯示動態密碼數0～9。

12H 百位顯示寄存器，顯示動態輸入代碼數0～9。

13H 千位顯示寄存器，顯示動態密碼位數5～1。

17H 1ms延時初值寄存器。

30H 個位密碼數，本機為1。

31H 十位密碼數，本機為2。

32H 百位密碼數，本機為3。

33H 千位密碼數，本機為4。

34H 萬位密碼數，本機為5。

    3.2 程序軟件設計

軟件由主程序、密碼校對子程序、液晶顯示器子程序、T0定時中斷、10ms延時子程序組成。T0中斷是為液晶提供250Hz方波驅動信號而設置的，目的是使液晶筆劃不會燒死。10ms延時是穩定顯示而設置的。液晶顯示軟件設計是從個位逐位將字型送入液晶屏。密碼校對子程序中，從P1.4～P1.7讀入負邏輯二進制代碼，需反相恢復正邏輯。在主程序中設置了大循環和小循環，目的是循環完成以后重新裝一次設定值，以保持有異常輸入，延遲一定時間恢復正常工作。密碼校對子程序也可以采用中斷方式設計。

圖4

4 總結

設計和制造的樣機使用以來，性能穩定、工作可靠、運轉正常，基本沒有發現控制錯誤。這種控制方案還可以推廣到閉路電視管理系統，不過接收裝置要專門設置?？梢圆捎靡粋€接收機控制多個用戶方法，以降低成本費用。可以用于攝像頭云臺的控制方案，降低監控系統的造價。進一步地完善和提高系統的設計并在大量的使用中發現問題，解決問題提高系統的水平和質量。本方法屬于單向通信方式，還存在一些不足。