способ генерации dtmf сигналов и генератор dtmf сигналов

Формула изобретения

1. Способ генерации двухтональных частотных (DTMF) сигналов, включающий выбор первого и второго кодов углов дискретизации, соответствующих первой и второй частотам составляющих DTMF сигнала, накопительное суммирование отдельно первого и второго кодов углов дискретизации с соответственно периодически фиксирующимися периодом, соответствующим тактовой частоте дискретизации, первым и вторым результатами накопительного суммирования, получение первого и второго дискретных значений составляющих DTMF сигнала, хранящихся в адресно расположенных ячейках соответствующих таблиц дискретных значений составляющих DTMF сигнала, путем считывания из соответствующих таблиц по адресам, соответствующим результатам накопительного суммирования кодов углов дискретизации, суммирование первого и второго дискретных значений составляющих DTMF сигнала для получения третьего дискретного значения, соответствующего значению DТМF сигнала, отличающийся тем, что получение первого и второго дискретных значений составляющих DTMF сигнала, хранящихся в адресно расположенных ячейках соответствующих таблиц дискретных значений составляющих DTMF сигнала, производится путем считывания из соответствующих таблиц по адресам, соответствующим результатам накопительного суммирования соответственно первой и второй последовательностей целых чисел, усредненное значение которых соответствует кодам углов дискретизации, соответствующих составляющих DTMF сигнала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что усредненное значение последовательности целых чисел, формирующих результат накопительного суммирования, является средним арифметическим этих чисел.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что периодическое фиксирование первого и второго результатов накопительного суммирования производится с периодом, соответствующим тактовой частоте дискретизации, различной для разных DТМF сигналов.

4. Генератор DТМF сигналов, включающий первый накопительный сумматор, первый фиксирующий регистр, первое запоминающее устройство, второй накопительный сумматор, второй фиксирующий регистр, второе запоминающее устройство, итоговый сумматор, цифроаналоговый преобразователь, причем выход первого накопительного сумматора соединен со входом первого фиксирующего регистра, выход первого фиксирующего регистра соединен со входом первого запоминающего устройства, а также с одним из входов первого накопительного сумматора, выход первого запоминающего устройства соединен с одним из входов итогового сумматора, выход второго накопительного сумматора соединен со входом второго фиксирующего регистра, выход второго фиксирующего регистра соединен со входом второго запоминающего устройства, а также с одним из входов второго накопительного сумматора, выход второго запоминающего устройства соединен с другим входом итогового сумматора, выход итогового сумматора соединен со входом цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом генератора DТМF сигналов, отличающийся тем, что генератор DTMF сигналов дополнительно содержит преобразователь кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел, делитель задающей частоты генератора DTMF сигналов с регулируемым коэффициентом деления, преобразователь кодов DTMF сигналов в код коэффициента деления, причем первый выход преобразователя кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел соединен с другим входом первого накопительного сумматора, второй выход преобразователя кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел соединен с другим входом второго накопительного сумматора, выход делителя задающей частоты генератора DTMF сигналов с регулируемым коэффициентом деления соединен с тактовым входом преобразователя кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел, а также с тактовым входом первого фиксирующего регистра и тактовым входом второго фиксирующего регистра, выход преобразователя кодов DTMF сигналов в код коэффициента деления соединен со входом установки коэффициента деления делителя задающей частоты генератора DTMF сигналов, вход делителя задающей частоты генератора DTMF сигналов с регулируемым коэффициентом деления является входом задающей частоты генератора DТМF сигналов, вход преобразователя кодов DTMF сигналов в код коэффициента деления соединен со входом преобразователя кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел и является входом генератора DTMF сигналов.

5. Генератор DTMF сигналов по п.4, отличающийся тем, что преобразователь кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел выполнен в виде управляемого программируемого запоминающего устройства, память которого состоит из соответствующих количеству DТМF сигналов, областей памяти, состоящих из соответствующих длине последовательности целых чисел ячеек памяти, выполненных так, что в одной половине ячейки памяти хранится число, относящееся к первой последовательности целых чисел, а в другой половине ячейки памяти хранится число, относящееся соответственно к другой последовательности целых чисел, являющихся слагаемыми соответствующих накопительных сумматоров, а управление программируемым запоминающим устройством выполнено с возможностью раздельного управления выбором области памяти и отдельной ячейки памяти.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам генерации цифровыми методами DTMF (двухтональных частотных) сигналов, предназначенным для передачи данных, например, в области телефонии при тонально-частотном наборе номера.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ генерации DTMF сигналов, представленный в патенте США № 5034977 от 04.04.89 г., опубл. 23.07.91 г., М.кл.⁵ Н 04 М 1/00.

Известный способ генерации DTMF сигналов включает выбор первого и второго кодов углов дискретизации, соответствующих первой и второй частоте составляющих DTMF сигнала, накопительное суммирование отдельно первого и второго кодов углов дискретизации с соответственно периодически фиксирующимися, с периодом, соответствующим тактовой частоте дискретизации, первым и вторым результатами накопительного суммирования, получение первого и второго дискретных значений составляющих DTMF сигнала, хранящихся в адресно расположенных ячейках соответствующих таблиц дискретных значений составляющих DTMF сигнала, путем считывания из соответствующих таблиц по адресам, соответствующим результатам накопительного суммирования кодов углов дискретизации, суммирование первого и второго дискретных значений составляющих DTMF сигнала для получения третьего дискретного значения, соответствующего значению DTMF сигнала.

Известный способ генерации DTMF сигналов состоит в следующем: в зависимости от кода DTMF сигнала посредством первого преобразования кодов DTMF сигналов выбирается первый код, определяющий угол дискретизации сигнала с частотой, соответствующей группе верхних частот - столбцов, а посредством второго преобразования кодов DTMF сигналов выбирается второй код, определяющий угол дискретизации сигнала с частотой, соответствующей группе нижних частот - строк, периодически, с периодом, соответствующим тактовой частоте дискретизации, первый код угла дискретизации суммируется в соответствующем накопительном сумматоре и фиксируется в соответствующем регистре, на выходе которого находится результат, значение которого соответствует адресу ячейки таблицы, хранящейся в соответствующем постоянном запоминающем устройстве и в которой находятся соответствующие дискретные значения синусов, определяющих верхнюю частоту DTMF сигнала таким же образом, периодически, с периодом, соответствующим тактовой частоте дискретизации, второй код угла дискретизации суммируется в соответствующем накопительном сумматоре и фиксируется в соответствующем регистре, на выходе которого находится результат, значение которого соответствует адресу ячейки таблицы, хранящейся в соответствующем постоянном запоминающем устройстве и в которой находятся соответствующие дискретные значения синусов, определяющих нижнюю частоту DTMF сигнала, дискретные значения синусов, определяющих верхнюю и нижнюю частоты DTMF сигнала, суммируются в итоговом сумматоре, определяя дискретное значение сигнала DTMF и через цифроаналоговое преобразование подаются на выход, формируя ступенчато-синусоидальный DTMF сигнал, соответствующий входному коду DTMF сигнала.

Известный способ является низкоэффективным, что обусловлено его низкими технико-экономическими показателями и технологическими показателями.

Технико-экономические показатели определяются необходимыми затратами при реализации способа для достижения необходимых параметров, предъявляемых к DTMF сигналам. В известном способе точность генерации частот зависит от разрядности кода, соответствующего углу дискретизации, что требует наличия большой разрядности накопительного сумматора, что затрудняет реализацию способа простыми аппаратными средствами. А именно, код угла дискретизации в известном способе определяется выражением

K=(F/F_т)32..., (1.1)

где К - код, соответствующий углу дискретизации;

F - генерируемая частота;

F_т - частота дискретизации.

Как видно, точность генерируемой частоты однозначно зависит от отношения генерируемой и частоты дискретизации.

Для достижения необходимой точности генерируемой частоты, а именно, не хуже 1,5%, очевидно, требуется не менее двух значащих цифр после запятой, что требует представления данных с разрядностью для нижних частот не менее 8 бит, а для верхних частот не менее 9 бит, а для накопительного суммирования соответственно не менее 12 бит, что ведет к увеличению числа комплектующих элементов устройств, реализующих известный способ. Известные устройства для реализации известного способа, а именно сумматоры, регистры, постоянные запоминающие устройства имеют входы/выходы с разрядностью 4 и 8 бит. Поэтому при большей разрядности требуются дополнительные технико-экономические затраты при реализации равнофункциональных устройств. При этом в известном способе уменьшение количества разрядов после запятой приводит к погрешности частоты, превышающей допустимую.

Технологические показатели определяются универсальностью и унификацией при реализации способа, например, современный уровень техники, предполагающий уменьшения материалоемкости, комплектующих элементов и увеличения многофункциональности устройств, требует использования микроконтроллеров. Широкораспространенные микроконтороллеры, применяемые в телефонии и телеметрических измерениях, используют 8-битовые данные и 8-битовое арифметико-логическое устройство, что требует при реализации известного способа дополнительных вычислительных операций, связанных с суммированием данных, с разрядностью более 8 бит, и анализом сигнала переноса, что увеличивает число команд и, соответственно, тактовую частоту микроконтроллера, а также объем оперативной памяти микроконтроллера, что ведет к удорожанию устройств, использующих известный способ для генерации сигналов DTMF. Данное заключение приведено при анализе применения известного способа в тональном номеронабирателе на базе микроконтроллеров производства фирм Atmel, Microchip tnс и др.

Таким образом, известный способ принципиально низкоэффективен, что обусловлено низкими технико-экономическими показателями, выраженными в увеличенной материалоемкости, энергопотребления, и низкими технологическими показателями, так как имеет ограничения при использовании способа, в том числе в составе микроконтроллеров широкого применения, что выражается в повышенных технических характеристиках, предъявляемых к микроконтроллерам, что снижает их многофункциональность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому генератору DTMF сигналов является генератор DTMF сигналов, представленный в патенте США № 5034977 от 04.04.89 г., опубл. 23.07.91 г., М.кл.⁵ Н 04 М 1/00.

Известный генератор DTMF сигналов включает: первый накопительный сумматор, первый фиксирующий регистр, первое запоминающее устройство, второй накопительный сумматор, второй фиксирующий регистр, второе запоминающее устройство, итоговый сумматор, цифроаналоговый преобразователь, причем выход первого накопительного сумматора соединен со входом первого фиксирующего регистра, выход первого фиксирующего регистра соединен со входом первого запоминающего устройства, а также с одним из входов первого накопительного сумматора, выход первого запоминающего устройства соединен с одним из входов итогового сумматора, выход второго накопительного сумматора соединен со входом второго фиксирующего регистра, выход второго фиксирующего регистра соединен со входом второго запоминающего устройства, а также с одним из входов второго накопительного сумматора, выход второго запоминающего устройства соединен с другим входом итогового сумматора, выход итогового сумматора соединен со входом цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом генератора DTMF сигналов.

Известный генератор содержит также первый преобразователь кодов DTMF сигналов в соответствующие коды углов дискретизации, соответствующие верхним частотам DTMF сигнала, второй преобразователь кодов DTMF сигналов в соответствующие коды углов дискретизации, соответствующие нижним частотам DTMF сигнала, причем выход первого преобразователя кодов DTMF сигналов соединен с другим входом первого накопительного сумматора, выход второго преобразователя кодов DTMF сигналов соединен с другим входом второго накопительного сумматора, входы первого и второго преобразователей кодов DTMF сигналов являются входами генератора DTMF сигналов, а тактовые входы первого и второго фиксирующих регистров соединены между собой и являются входом тактовой частоты дискретизации генератора DTMF сигналов.

Известный генератор DTMF сигналов обеспечивает низкий технический результат, обусловленный избыточным количеством схемных элементов, связанных с различной, а также избыточной разрядностью одинаково функциональных элементов. Кроме того, реализация известного технического решения эффективно возможна в виде отдельной интегральной микросхемы, однако это требует организации специализированного производства, но учитывая, что генераторы DTMF сигналов являются частью многофункциональных устройств (телефонные аппараты с расширенными возможностями, устройства передачи телеметрической информации по телефонным линиям и т.д.), реализуемых в настоящее время на базе универсальных микроконтроллеров, производство отдельных микросхем DTMF сигналов экономически неэффективно.

В основу заявляемого технического решения поставлена задача создания способа генерации сигналов DTMF с использованием генератора сигналов DTMF, в котором путем изменения условий и последовательности выполнения операций осуществляется реализация способа с высокими технико-экономическими показателями, обусловленными уменьшением разрядности однотипных операций, высокими технологическими показателями, при реализации способа, как в схемотехническом исполнении простыми аппаратными средствами, так и в составе многофункционального микроконтроллера, связанная с повторяемостью, при реализации, одинаково функциональных элементов.

В основу технического решения поставлена задача создания генератора DTMF сигналов, в котором путем введения новых элементов и выполнения новых связей повышается технический результат, связанный с уменьшением количества избыточных схемных элементов, и соответственно повышается экономическая эффективность, связанная с возможностью реализации заявляемого технического решения широкодоступными средствами.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе генерации DTMF сигналов, включающем выбор первого и второго кодов углов дискретизации, соответствующих первой и второй частоте составляющих DTMF сигнала, накопительное суммирование отдельно первого и второго кодов углов дискретизации с соответственно периодически фиксирующимися, с периодом, соответствующим тактовой частоте дискретизации, первым и вторым результатами накопительного суммирования, получение первого и второго дискретных значений составляющих DTMF сигнала, хранящихся в адресно расположенных ячейках соответствующих таблиц дискретных значений составляющих DTMF сигнала, путем считывания из соответствующих таблиц по адресам, соответствующим результатам накопительного суммирования кодов углов дискретизации, суммирование первого и второго дискретных значений составляющих DTMF сигнала для получения третьего дискретного значения, соответствующего значению DTMF сигнала, новым является то, что получение первого и второго дискретных значений составляющих DTMF сигнала, хранящихся в адресно расположенных ячейках соответствующих таблиц дискретных значений составляющих DTMF сигнала, производится путем считывания из соответствующих таблиц по адресам, соответствующим результатам накопительного суммирования соответственно первой и второй последовательностей целых чисел, усредненное значение которых соответствует кодам углов дискретизации, соответствующих составляющим DTMF сигнала.

Кроме того, усредненное значение последовательности целых чисел, формирующих результат накопительного суммирования, может быть средним арифметическим этих чисел.

Кроме того, периодическое фиксирование первого и второго результатов накопительного суммирования может быть с периодом, соответствующим тактовой частоте дискретизации, различной для разных DTMF сигналов.

Поставленная задача решается также тем, что в известном генераторе DTMF сигналов, включающем первый накопительный сумматор, первый фиксирующий регистр, первое запоминающее устройство, второй накопительный сумматор, второй фиксирующий регистр, второе запоминающее устройство, итоговый сумматор, цифроаналоговый преобразователь, причем выход первого накопительного сумматора соединен со входом первого фиксирующего регистра, выход первого фиксирующего регистра соединен со входом первого запоминающего устройства, а также с одним из входов первого накопительного сумматора, выход первого запоминающего устройства соединен с одним из входов итогового сумматора, выход второго накопительного сумматора соединен со входом второго фиксирующего регистра, выход второго фиксирующего регистра соединен со входом второго запоминающего устройства, а также с одним из входов второго накопительного сумматора, выход второго запоминающего устройства соединен с другим входом итогового сумматора, выход итогового сумматора соединен со входом цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом генератора DTMF сигналов, новым, согласно изобретению, является то, что генератор DTMF сигналов дополнительно содержит преобразователь кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел, делитель задающей частоты генератора DTMF сигналов с регулируемым коэффициентом деления, преобразователь кодов DTMF сигналов в код коэффициета деления, причем первый выход преобразователя кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел соединен с другим входом первого накопительного сумматора, второй выход преобразователя кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел соединен с другим входом второго накопительного сумматора, выход делителя задающей частоты генератора DTMF сигналов с регулируемым коэффициентом деления соединен с тактовым входом преобразователя кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел, а также с тактовым входом первого фиксирующего регистра и тактовым входом второго фиксирующего регистра, выход преобразователя кодов DTMF сигналов в код коэффициета деления соединен со входом установки коэффициента деления делителя задающей частоты генератора DTMF сигналов, вход делителя задающей частоты генератора DTMF сигналов с регулируемым коэффициентом деления является входом задающей частоты генератора DTMF сигналов, вход преобразователя кодов DTMF сигналов в код коэффициента деления соединен со входом преобразователя кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел и является входом генератора DTMF сигналов.

Кроме того, преобразователь кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел может быть выполнен в виде управляемого программируемого запоминающего устройства, память которого состоит из, соответствующих количеству DTMF сигналов, областей памяти, состоящих из соответствующих длине последовательности целых чисел, ячеек памяти, выполненных так, что в одной половине ячейки памяти хранится число, относящееся к первой последовательности целых чисел, а в другой половине ячейки памяти хранится число, относящееся, соответственно, к другой последовательности целых чисел, являющихся слагаемыми соответствующих накопительных сумматоров, а управление программируемым запоминающим устройством выполнено с возможностью раздельного управления выбором области памяти и отдельной ячейки памяти.

Новые признаки способа генерации DTMF сигналов и генератора DTMF сигналов в совокупности с известными признаками этих объектов обеспечивают новые технические свойства объектов, и, как следствие этих свойств, обеспечивается новый необходимый технический результат.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом поясняется следующим.

Для раскрытия сути предлагаемого технического решения удобными будут следующие выкладки:

y(P)=sin(n) (1.2),

где y(P)- дискретное значение функции синуса;

=wT=27F/Fr (1.3)

- угол дискретизации, измеряемый в радианах;

n - порядковый номер выборки - дискрета;

F_т=F_OSC/kd - тактовая частота дискретизации, где F_OSC - задающая частота устройства;

kd - регулируемый коэффициент деления.

Тогда

=2FК_D/F_OSC. (1.4)

Как общеизвестно, функция синуса периодическая с периодом 2. Чтобы преобразовать угол дискретизации из радиан в относительные единицы и получить код угла дискретизации, разбиваем весь период на m частей, где m - целое двоичное число. Таким образом, получим одну минимальную дискретную часть периода:

=2/m. (1.5)

Код угла дискретизации - это относительное значение угла дискретизации в соответствии с одной частью периода , а именно,

К=/=2F/F_т:2P/m=Fm/F_т. (1.6)

Например, для генерируемых частот 1477 Гц и 697 Гц (соответствует коду DTMF сигнала “3”), при m=64, и тактовой частоты F_т=32768 Гц

К₆₉₇=1,36;

K_l477=2,88.

Очевидно, что для двоичного отображения кода угла дискретизации К₆₉₇=1,36 в соответственно 136 требуется 8 бит (1281+640+320+160+81+40+20+10), а К₁₄₇₇=2,88 в соответственно 288 требуется 9 бит (2561+1280+640+321+160+80+40+ 20+10).

При этом для накопительного суммирования соответственно в двоичном предствлении требуется 12 бит, что определило вышеописанные недостатки известного решения.

Предлагаемое техническое решение определяет, например, число 1,36 как усредненное значение последовательности целых чисел 1 и 2, а именно 1,36=(1х+2у)/(х+у), где х и у - соответственно количество чисел 1 и 2, периодически повторяющихся с периодом (х+у).

Значение кода угла дискретизации состоит из целой части Ц и дробной, т.е. например, 1,36=1+0,36. Относительная точность такой замены в соответствии с выражением (1.7)

=К/Ц (1.7)

повышается с увеличением целой части значения кода угла дискретизации. Например, для генерируемой частоты 697 Гц, m=64, и тактовой частоты F_т=32768 Гц погрешность замены К₆₉₇=1,36 на значения чисел 1 и 2 соответственно 36 и 32%.

В то же время, если увеличить значение m=256, то погрешность замены К₆₉₇=5,45 на значения чисел 5 и 6 соответственно уменьшается 9 и 10%.

При этом погрешность генерируемой частоты, например, при замене К₆₉₇=5,45 на значения чисел 5 и 6 при периоде повторения, равном 16, 5,45=(5х+6у)/(х+у),

где (х+у)=16.

Решая уравнение, получим х=9, у=7, т.е. из шестнадцати операций накопительного суммирования девять раз суммируется слагаемое 5 и семь раз слагаемое 6, при этом фактически К₆₉₇=5,4375, подставляя это значение в выражение (1.6) для m=256, F_т=32768 Гц, определим фактическое расчетное значение генерируемой частоты F=696 Гц, при этом погрешность оставила 0,1%.

Таким образом, накопительное суммирование последовательности целых чисел, усредненное значение которых соответствует соответствующим углам дискретизации, позволяет достигнуть высоких технико-экономических показателей за счет уменьшения разрядности операций накопительного суммирования, обусловленных возможностью варьировать составляющими вышеприведенных выражений, и соответственно уменьшения разрядности устройств, реализующих предлагаемый способ, что ведет к уменьшению аппаратных и энергетических затрат при реализации способа, и обеспечить высокие технологические показатели предлагаемого способа при использовании в многофункциональных устройствах, обусловленных пониженными техническими требованиями.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом поясняется следующим.

Высокий технический результат генератора DTMF сигналов обеспечивается введением новых элементов преобразователя кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел, делителя задающей частоты генератора DTMF сигналов с регулируемым коэффициентом деления, преобразователя кодов DTMF сигналов в код коэффициента делителя, которые обеспечивают реализацию способа схемотехническими элементами с одинаковой разрядностью, не превышающей 8-бит, при этом отсутствует избыточность элементов, необходимых для решения нескольких задач, например, и для фиксирования результата накопительного суммирования, и для адресации соответствующего запоминающего устройства используется одинаковое количество разрядов, реализуемых не более чем 8-разрядным регистром, который может быть выполнен общедоступными средствами в виде одной микросхемы либо, в микропроцессорном исполнении, одной ячейкой памяти.

Кроме того, реализация накопительных сумматоров может быть выполнена в виде одинаковых устройств, с одинаковой разрядностью, в виде общедоступных микросхем сумматоров, оперирующих с 4-разрядными слагаемыми.

Конечно, подразумевается, что числа и соответственно устройства, формирующие вышеописанные последовательности целых чисел, совокупность которых определяет соответствующие коды углов дискретизации, могут быть и с другой разрядностью, но наиболее оптимальные, с точки зрения выполнения поставленных заявляемым решением целей, являются 4-разрядные числа.

Кроме того, высокий технический результат обеспечивается также при реализации предлагаемого технического решения в составе микроконтроллеров, где система команд микроконтроллеров обязательно включает в себя команды, оперирующие с 4-разрядными числами - полубайтами.

Таким образом, заявляемое техническое решение генератора DTMF сигналов позволяет обеспечить высокий технический результат, связанный с уменьшением количества схемных элементов, а также обеспечивает универсальность при реализации генератора DTMF сигналов как общедоступными аппаратными средствами, так и в составе многофункциональных микроконтроллеров, что определяет высокую экономическую эффективность технического решения.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 функционально изображен генератор DTMF сигналов, реализующий способ генерации DTMF сигналов.

Генератор DTMF сигналов включает преобразователь 1 кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел, делитель 2 задающей частоты генератора DTMF сигналов с регулируемым коэффициентом деления, преобразователь 3 кодов DTMF сигналов в код коэффициент деления, первый накопительный сумматор 4, первый фиксирующий регистр 5, первое запоминающее устройство 6, второе запоминающее устройство 7, второй фиксирующий регистр 8, второй накопительный сумматор, итоговый сумматор 10, цифроаналоговый преобразователь 11.

Работа генератора DTMF сигналов иллюстрируется на примере реализации способа генерации DTMF сигналов.

Предварительно на основании выражений (1.4, 1.6) и технических данных, в частности задающей частоты устройства, где будет реализован предлагаемый способ, рассчитываются последовательности целых чисел, определяющие соответствующие коды углов дискретизации, и коды коэффициентов деления для делителя 2 задающей частоты генератора DTMF сигналов с регулируемым коэффициентом деления, которые записываются в соответствующие ячейки областей памяти преобразователя 1 кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел и преобразователя 3 кодов DTMF сигналов в коды коэффициентов деления, также предварительно рассчитывают дискретные значения соответствующих функций синуса, количество которых определяется числом дискретов т, и записывают в соответствующие запоминающие устройства 6 и 7, при генерации DTMF сигнала, на входах преобразователя 1 и преобразователя 3, являющихся входами генератора, на время действия DTMF сигнала, установится код генерируемого DTMF сигнала, на выходе преобразователя 3 установится код, определяющий коэффициент деления для делителя 2, при этом на выходе делителя 2 установится тактовая частота дискретизации периодически, с периодом, соответствующим тактовой частоте дискретизации, с первого выхода преобразователя 1 будут поступать на вход первого накопительного сумматора 4 двоичные числа, входящие в первую последовательность целых чисел, а со второго выхода преобразователя 1 будут поступать на вход второго накопительного сумматора 9 двоичные числа, входящие во вторую последовательность целых чисел, соответствующих составляющим DTMF сигнала, результаты накопительного суммирования подаются с выходов накопительных сумматоров на входы соответствующих фиксирующих регистров 5 и 8, с выходов фиксирующих регистров 5 и 8 результаты накопительного суммирования, с периодом, соответствующим тактовой частоте дискретизации, поступают на другие входы соответствующих накопительных сумматоров 4 и 9, а также на входы соответствующих запоминающих устройств 6 и 7, устанавливая адреса дискретных значений синусов соответствующих составляющих DTMF сигнала, с выходов запоминающих устройств 6 и 7 дискретные значения соответствующих составляющих DTMF сигнала поступают на соответствующие входы итогового сумматора 10, на выходе которого образуется дискретный двоичный DTMF сигнал, который поступает на вход цифроаналогового преобразователя 11, на выходе которого образуется ступенчатый синусоидальный DTMF сигнал, соответствующий входному коду DTMF сигнала.

Преобразователь 1 кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел (фиг.1) может быть выполнен в виде, изображенном на фиг.2, где преобразователь кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел включает устройство управления 12, программируемое запоминающее устройство 13.

Работа генератора DTMF сигналов иллюстрируется далее на конкретном примере реализации заявляемого способа в телефонном тонально-частотном номеронабирателе.

Предварительно на основании выражений (1.4, 1.6) и технических данных рассчитываются последовательности целых чисел, определяющие соответствующие коды углов дискретизации, и коды коэффициентов деления для делителя 2 задающей частоты генератора DTMF сигналов с регулируемым коэффициентом деления. Учитывая, что реализация способа включает однотипные расчеты, то для иллюстрации работы в конкретном примере приводится реализация способа для генерации DTMF сигнала, соответствующего нажатию клавиши “7” в составе тонально-импульсного номеронабирателя. В качестве задающей частоты генератора установлена кварцевая частота, наиболее распространенная в телефонной технике, а именно F_OSC=3579545 Гц. Нажатию клавиши “7” сответствует сигнал DTMF с верхней (столбцы) частотой 1209 Гц и нижней (строки) частотой 852 Гц. Так как DTMF сигнал одновременно передает две частоты, то коэффициенты деления рассчитывают для большей - верхней частоты так, чтобы соответствующий код угла дискретизации в соответствии с выражением (1,6) был близок к максимальному значению - 16, что реализуется не более чем 4-битами данных. Таким образом, при F_OSC=3579545 Гц, числе дискретных значений синусов m=128 рассчитанные значения коэффициента деления для делителя 2 задающей частоты генератора DTMF сигналов с регулируемым коэффициентом деления K_D=240=460, при этом соответствующие коды углов дискретизации для верхней частоты K_1209/852=10,376, для нижней частоты К_852/1209=7,312.

Согласно изобретению коды углов дискретизации заменяем на последовательности целых чисел соответственно 10/11 и 7/8.

10,375=(10х+11у)/(x+у), при этом фактически K₁₂₀₉/₈₅₂=10,375

7,312=(7х+8у)/(x+у), при этом фактически K_952/1209=7,313,

при (х+у)=16.

Таким образом, 10,375 заменяется на периодически повторяющуюся последовательность целых чисел 10 по 10 раз и 11 по 6 раз, а 7,312 заменяется как 7 по 11 раз и 8 по 5 раз.

Область памяти для кода DTMF сигнала “7” в двоичном представлении выглядит следующим образом:

Таким образом рассчитывают шестнадцать таблиц, соответствующих кодам DTMF сигналов, а именно 0, 1, 2...9, *, #, А, В, С, D, и предварительно записывают в память программируемого запоминающего устройства 13 (преобразователь кода символа DTMF в последовательности целых чисел).

При нажатии на клавишу, например, “7” на входе генератора на время действия DTMF сигнала устанавливается двоичный код DTMF сигнала “7” (0111), преобразователь 3 кода DTMF сигнала в коэффициент деления преобразует код DTMF сигнала в код коэффициента деления kd для делителя 2 задающей частоты генератора с регулируемым коэффициентом деления, на выходе делителя 2 установится тактовая частота дискретизации F_т=F_OSC/K_D. Код DTMF сигнала также поступает на адресные входы старших разрядов программируемого запоминающего устройства 13 (преобразователь кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел) и присутствует там в течение времени действия DTMF сигнала. Управляемое устройство 12, выполненное, например, в виде счетчика (преобразователь кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел), под воздействием тактовых сигналов с частотой _т циклически изменяет свое значение на параллельных выходах последовательно от 0000 до 1111, изменяя соответственно значения адресных входов младших разрядов программируемого запоминающего устройства 13 (преобразователь кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел), на выходе программируемого запоминающего устройства 13с тактовой частотой дискретизации появляются 8-разрядные (байтовые) числа, при этом в соответствии с таблицей 1 старшие четыре разряда (старший полубайт) формируют последовательность целых чисел, совокупность которых, а именно, среднее арифметическое, определяет код угла дискретизации, соответствующий верхней (столбцы) частоте, а младшие четыре разряда (младший полубайт) формируют последовательность целых чисел, совокупность которых, а именно, среднее арифметическое, определяет код угла дискретизации, соответствующий нижней (строки) частоте, четырехразрядные данные, в соответствии с таблицей 1, с выхода программируемого запоминающего устройства 13 (преобразователь кодов DTMF сигналов в последовательности целых чисел) раздельно поступают на входы соответствующих накопительных сумматоров 4 и 9, на выходах соответствующих сумматоров 4 и 9 данные изменяются с тактовой частотой дискретизации от 0 до m (в данном случае m=128), определяя и фиксируя посредством фиксирующих регистров 5 и 8 адреса для запоминающих устройств 6 и 7, в которые соответственно записаны двоичные дискретные значения соответствующих синусоидальных составляющих DTMF сигнала, с выходов запоминающих устройств 6 и 7 двоичные дискретные значения соответствующих синусоидальных составляющих DTMF сигнала поступают на соответствующие входы итогового сумматора 10, на выходе которого формируются двоичные дискретные значения DTMF сигнала, которые далее поступают на вход цифроаналогового преобразователя 11, на выходе которого формируется ступенчатый синусоидальный DTMF сигнал.

Генератор DTMF сигналов может быть реализован на базе общеизвестных технических средств, описанных, например, в: Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике. Справочник / Под ред. Б.Н. Файзулаева, Б.В. Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1986. При этом преобразователь 3 кодов DTMF сигналов в коды коэффициентов деления может быть выполнен, например, в виде микросхемы постоянного запоминающего устройства 155РЕ 3 (с. 343), реализация регистров описана на с. 108, реализация накопительных сумматоров описана на с. 114.

Заявляемый способ и генератор DTMF сигналов также реализованы на базе технических средств фирмы Microchip Inc. (8-разрядных однокристальных микроконтроллеров типа pic16f628), в составе импульсно-тонального телефонного номеронабирателя “Кадран - НКТ - 01” производства фирмы “Кадран” (Украина, г. Запорожье). Система команд и внутреннее устройство узлов микроконтроллера описаны в: Прокопенко Б.Я. Однокристальные микроконтроллеры. Додэка, 2000, ISBN8-87835-056-4.

Описание параметров DTMF сигнала приведено, например, в: Интегральные микросхемы: Микросхемы для телефонии. Вып.1. - М.: Додэка, 1994, 256 с. - ISBN-5-87835-003-3., с. 12, 13.