پروژه شماره گير (DTMF)TONE بوسيلة AVR

پروژه پايان دوره كارشناسي

چكيده:

DTMF يا  Dual Tone Multiple Frequecies روشي است براي توليد سيگنالهاي Tone به منظور استفاده در سيستمهاي تلفن، مودم، كارتهاي صوتي و غيره. اين روش با توجه به استاندارهاي مشخصي كه دارد اين امكان و قابليت را به ما مي دهد تا سيگنال Tone مورد نظر را توسط ميكروكنترلرها و يا AVR طراحي و پياده سازي كنيم.

فهرست مطالب:

• مقدمه
• DTMF و روش توليد آن
  • DTMF چيست؟
  • روش توليد DTMF
  • مدولاسيون پهناي پالس PWM
• ميكروكنترلز AVR AT9058515
  • اجزاء اصلي
  • توضيح پايه ها
  • معماري AVR
  • ساختمان فضاي حافظه
  • مدهاي آدرس دهي
• توليد DTMF نوسط AT9058515
  • آشنايي با تايمر 1
  • تعيين مدهاي تايمر براي توليد DTMF
• نرم افزار مربوط به پروژه:
  • الگوريتم و فلوچارت برنامه
  • جزئيات برنامه
• سخت افزار و شماتيك پروژه

مقدمه:

در اين پروژه ما به بررسي چگونگي عملكرد DTMF Generator مي پردازيم و خواهيم ديد كه سيگنال DTMF چيست و چگونه مي توان آنرا توليد كرد براي اين منظور روشي را باختصار توضيح مي دهيم كه با نحوه ساخت يك سيگنال DTMF بطور كامل آشنا شويم.

بعد از اينكه در مورد DTMF صحبت كرديم با ميكروكنترلري كه در اين پروژه مورد استفاده قرار گرفته اشنا مي شويم. ميكروكنترلر AVR با سريال AT9058515 ساخت شركت Atmel مي باشد كه ابتدا با قابليتها و اجزاء آشنا مي شويم و بعد از آن خواهيم ديد چگونه مي توان براي توليد موج DTMF به ما كمك كند.

بعد از اينكه با DTMF آشنا شديم و AT9058515 را مورد بررسي قرار داديم مي خواهيم ببينيم كه چگونه مي توان با استفاده از AT9058515 سيگنال مورد نظر را توليد كرد. براي اين منظور رجيسترها، پايه ها و ديگر اجزايي كه در توليد DTMF سهيم هستند را بررسي مي كنيم.

در قسمت بعدي نرم افزار مربوط به پروژه را خواهيم ديد و الكوريتمها و فلوچارتهاي مربوط به برنامه را بررسي مي كنيم.

در نهايت و در آخرين بخش سخت افزار و شماتيك پروژه را مي بينيم و راجع به آن صحبت خواهيم كرد. البته لازم به ذكر است با توجه به اينكه در اين پروژه ما به طراحي و پياده سازي DTMF توسط AT9058515 پرداختيم و عملاً اين مسئله را شبيه سازي كرديم لذا IC هايي كه در بازار موجود هستند، موج DTMF را توليد مي كنند معرفي مي كنيم، ICهايي مانند AT94K يا AT94S يا AT90S4414 و غيره ساخت شركت Atmel براي همين منظور طراحي و ساخته شده اند و مي توان از آنها براي مصارف مربوط به DTMF استفاده كرد.

• DTMF و روش توليد آن:

DTMF چيست؟ (Uual Tone Multiple Freg.)

در اين قسمت مي خواهيم به شرح DTMF بپردازيم و ببينيم چگونه مي توان آنرا توسط يك ميكروكنترلر AVR با PWM و SRAM پياده سازي كرد.

در كاربردهايي مانند تلفن براي انتقال اطلاعات شماره گيري از DTMF استفاده مي كنند. عملاً در توليد يك سيگنال DTMF، دو فركانس متفاوت با هم جمع مي شوند و يك سيگنال DTMF صحيح را توليد مي كنند. يك فركانس پائين يا (f_b) و يك فركانس بالا يا (f_a) جدول زير نشان مكي دهد كه چگونه دو فركانس متفاوت با هم ترميب مي شوند و به فرم موج DTMF درمي آيند.

(فايل DTMFTable از پوشه Articlepix)

. شكل جدول DTMFTable.

سطرهاي نشان داده شده در جدول فوق ارائه دهنده فركانسهاي پائين (f_b) درحاليكه ستونهاي جدول ارائه دهنده مقدار فركانسهاي بالا (f_a) هستند. بطور مثال، اين جدول ماتريسي نشان مي دهد كه عدد 5 توسط دو فركانس پائين f_b=770Hz و فركانس بالاي f_a=1336Hz نشان داده مي شود. دو فركانس f_a و f_b بوسيله فرمول فوق به يك موج DTMF تبديل مي شوند.

(فايل Formula 182 از پوشه Articlepix)

كه البته بايد به نكته و شرط بالا در مورد دامنه دو فركانس توجه داشت.

– روش توليد DTMF:

در اين قسمت ابتدا بايد يك توضيح كلي از استفاده PNM براي توليد DTMF مي دهيم و مي بينيم كه DWM چطور به ما كمك مي كند كه يك موج سينوسي توليد كنيم.

توليد موج سينوسي:

با توجه به رابطه ميان سطح بالايي ولتاژ و سطح پائيني ولتاژ خروجي پايه PWM مي بينيم كه ولتاژ ميانگين در اين پايه چطور تغيير خواهد كرد. همانطوذ كه مي بينيم اگر در رابطه زير هر دو سطح ولتاژ ثابت باشند لذا يك سطح ولتاژ ثابت خواهيم داشت. اما اگر x و y را تغيير دهيم با كم و زياد كردن ط و y مقدار V_AV ما تغيير خواهد كرد. پس به اين ترتيب مي بينيم كه يك موج سينوسي در صورتي توليد مي شود كه ميانگين ولتاژ پايه PWM در هر سيكل تغيير كند.

(فايل V_AV از پوشه Articlepix)

(فايل V_AV Formula از پوشه Articlepix)

رابزه ميان سطح بالا و پائين ولتاژ در رابطه فوق سطح ولتاژ سينوسي ما را در زمانهاي مخصوص تنظيم مي كند با توجه به شكل زير مي بينيم كه يك موج سينوسي با پريود T چطور توليد شده است.

(فايل Sinware از پوشه Articlepix)

شكل بالا رابطه ميان فركانس پايه موج سينوسي و ميزان نمونه ها را بايان مي كند هرچه تعداد نمونه ها (N_c) بيشتر باشد دقت سيگنال خروجي بيشتر خواهد بود. معادله زير بيانگر رابطه ميان فركانس موج پايه و تعداد نمونه هاست.

پروژه شماره گير (DTMF) TONE بوسيلة AVR