智能傳呼對講系統通訊方式的改進

丁玲玲

[摘要]詳細介紹目前市場上該類系統的主分機通訊方式，并分析其優缺點，接著介紹兩種常用的通訊方式－DTMF和FSK，并進行對比，最終確定了DTMF方式作為主分機之間的通訊方式。

[關鍵詞]通訊方式 DTMF FSK

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0220022－01

通信的最終目的是在一定的距離內傳遞信息。雖然基帶數字信號可在傳輸距離相對較近的情況下直接傳送，但如果要遠距離傳輸時，必須要采取一定的措施，特別是在無線或光纖信道上傳輸時，必須經過調制將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸。

由于成本和早期技術水平和設計思想的原因，智能醫用傳呼對講系統的主機對分機，主機對顯示屏之間的通訊采用的是高低電平式的脈沖發碼方式。

這種方式的優點是比較容易實現，成本低，技術簡單，缺點是：（1）為了收碼的準確性和解決總線較長且總線電流較大時的收碼問題，一般低電平選的較低，而總線同時為分機線路供電，這就要求即使低電平時分機也不能掉電，對這一問題的解決，普遍的做法是選擇低功耗的分機CPU，且空閑時使CPU進入睡眠狀態進一步省電；（2）發碼時間較長；（3）抗干擾能力弱；（4）由于線路長度、線間電容和所接分機數量的不同，主機發出的高低電平的長度會比設定的有所差異，這就對分機軟件的編寫提出了比較高的要求，分機對碼的長度必須具備一定的自適應能力；（5）通訊距離短，一般不超過500米。

分機向主機的發碼采用的是電流信號，一般是發送100KHz左右的電流信號至主機，由主機的鎖相環電路將其解調出來，還原為電壓信號給主機的CPU，發碼的平均電流在50mA甚至更高。

這種方式的優點也是比較容易實現，成本低，技術簡單，但是缺點是：（1）發碼電流較大，平均發碼電流一般超過50mA，且由于是100KHz左右的方波信號，易對外輻射，形成電磁干擾；（2）一個分機呼叫主機時，主機的回碼會喚醒所有的分機來收碼，針對性不強；（3）發碼時間較長。

隨著科技的進步，先進的通訊方式不斷涌現，越來越多的配套芯片的價格也由于需求量的增大而紛紛降價，采用新的技術克服上述方式的缺點成為可能。比較典型的有以下幾種：雙音頻（DTMF）、幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。

1．雙音頻（DTMF：雙音多頻）技術。DTMF編解碼器在編碼時將擊鍵或數字信息轉換成雙音信號并發送，解碼時在收到的DTMF信號中檢測擊鍵或數字信息的存在性。一個DTMF信號由兩個頻率的音頻信號疊加構成。這兩個音頻信號的頻率來自兩組預分配的頻率組：行頻組和列頻組。每一對這樣的音頻信號唯一表示一個數字或符號。電話機中通常有16個按鍵，其中有10個數字鍵0～9和6個功能鍵*、#、A、B、C、D。由于按照組合原理，一般應有8種不同的單音頻信號，因此可采用的頻率也有8種，故稱之為多頻，又因它采用從8種頻率中任抽2種進行組合編碼，所以又稱之為“8中取2”的編碼技術。根據CCITT的建議，國際上采用的多種頻率為697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz等8種。

2．幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)：它們分別對應于用載波（正弦波）的幅度、頻率和相位來傳遞數字基帶信號，可以看成是模擬線性調制和角度調制的特殊情況。

我國電話網絡使用的用于來電顯示的 FSK 是一種連續相位二進制的頻移鍵控技術，采用Bell 202標準，邏輯 1/0 的頻率為1200Hz±1% / 2200Hz±1% ，傳輸速度為1200bit/s±1%（每秒可傳送120個字節左右）。

FSK在安全性和穩定性方面的優點：FSK是一種調制信號，有嚴格的物理層、鏈路層和應用層的控制機制，具有硬件糾錯能力，抗干擾能力強，能夠嚴格保證信息的準確可靠。同時FSK 信號很難被截取和破譯，數據安全性很高，因此FSK 技術被廣泛應用于敏感數據的傳送領域。

常用的 FSK接收芯片有HT9030、HT9032、AN9032等；價格一般為幾元左右，FSK發送芯片有CMX615、CMX860等，價格一般為幾十元左右。

除了DTMF和FSK專用編解碼芯片，還可以用軟解碼的方式實現，而且如果芯片速度夠快，軟件編寫技術高的話，也是比較穩定可靠的。

從上述對比分析，可以發現在三種通訊方式中，FSK 在傳輸速度和可靠性等方面明顯優于高低電平和雙音頻的傳送方式，但是在成本方面要高出許多，若使用軟件解碼的方式，要求CPU的性能要高，且要達到較高的精度和準確度，需要較復雜運算，相當于變相的提高了成本；雖然雙音頻方式在上述兩方面表現稍差，但是在電話機方面長期和穩定的廣泛應用，證明了其完全可以滿足一般應用中數據傳輸所需要的傳輸速度、可靠性和穩定性，要遠優于傳統的高低電平方式，且實現成本較低；在對性能和成本經過權衡考慮之后，最終決定主機向分機發送的命令采用雙音頻的編解碼方式，并且，為了簡化設計和加快開發速度，直接采用雙音頻發送和接收芯片，其中，主機采用HT9200A，分機等采用HT9170；而分機向主機發送的命令仍舊采用高頻電流方式，但是改變主機線路，提高接收的靈敏度和可靠性，分機的平均發送電流減小至15mA，以降低功耗和減少對外輻射。

參考文獻：

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