一种DTMF音发送的方法、电路和终端及系统与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种dtmf音发送的方法、电路和终端及系统。

背景技术

随着土地资源匮乏，现在开发的楼盘土地使用率越来越高，规模越来越庞大，而且材料以及人工成本越来越高。因此，在考虑电梯对讲系统时，希望铺设尽量少的线材。所以，很多厂家选择应用两线制的总线型电梯对讲系统应对此问题，利用双音多频(dual-tonemulti-frequency，dtmf)音信号通信，只需从各对讲子系统铺设一条两芯电缆，再把所有的电缆并联后铺设至监控中心，图1示出了现有的总线型对讲系统结构示意图，这种布线方式线材率用率极高。现有的总线型对讲系统采用dtmf音通信应用于电梯对讲系统时，电梯对讲子系统上的对讲终端基于内部的产生芯片将产生的dtmf音耦合至总线，通过这种实现方式，实现了电梯对讲子系统与监控中心或各终端间的通信通话功能。

图2示出了现有技术中的对讲终端上dtmf音的通信电路原理图，dtmf音产生单元所输出的dtmf音加载到直流分量上，该直流分量足以让npn管的be极导通，经q1放大后，通过r3耦合到总线，并与原信号有180°的相位差。由npn三极管的特性可知，在放大区，c、e极间电阻rce较高，因此dtmf音的发送阻抗(即输出阻抗＝rce+r2)较高，即图3所示的dtmf音发送时的等效电路图，这就导致总线在不同阻抗的情况下，dtmf音(也即dtmf信号)发送特性会有很大不同；由于三极管的c极是由总线供电，在搭载路数较少，总线阻抗较高，dtmf音幅度较大，可导致总线的瞬间电压过低，对讲系统总线上有对电压范围比较敏感的器件，会有系统工作异常的风险。瞬间电压过低可能会导致系统的cpu供电过低，从而导致系统不稳定，进而导致系统上搭载的对讲设备复位或者其他风险。

由图1至图3所示结构，在搭载多个对讲子系统时，由对讲子系统所发出的dtmf音信号经由终端电路后衰减明显，从而影响通信效果；随着搭载对讲子系统数量逐步加大时，总线上负载阻抗的动态范围波动较大，dtmf音发送端阻抗(即输出阻抗)难以同时匹配单路和多路的负载阻抗；当总线上挂载有多个对讲子系统进行dtmf音通信时，在此过程中，整个发送端阻抗(输出阻抗)较大，随着总线上的对讲子系统数量增加，负载两端的dtmf音幅度会逐渐下降，从而导致dtmf音通信可靠性降低，为了同时匹配单路和多路子系统的负载阻抗，搭载的电梯对讲子系统数量相对本发明的dtmf音发送方案会有所限制，正是由于以上原因，限制了总线型电梯对讲系统的搭载容量，即总线上可接入的电梯对讲机子系统容量有限。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种dtmf音发送的方法、电路和终端及系统，其提供了一种具有很低的dtmf音发送阻抗(输出阻抗)，从而提高总线的搭载容量，而且可以在一定程度上提高系统稳定性以及dtmf音通信的可靠性。

为了解决上述问题，本发明提出了一种dtmf音发送的方法，所述方法包括如下步骤：

在双音多频dtmf信号产生时，基于功率放大器对dtmf信号进行放大处理；

将经过功率放大器的dtmf信号在电子开关的作用下输入至总线上。

所述将经过功率放大器的dtmf信号在电子开关的作用下输入至总线上包括：

在双音多频dtmf信号产生时，控制电子开关上的开关闭合，直至dtmf信号发送完成，并在dtmf信号发送完成之后，控制电子开关上的开关断开。

所述将经过功率放大器的dtmf信号在电子开关的作用下输入至总线上包括：

将经过电子开关的dtmf信号通过耦合电容耦合至总线上。

所述方法还包括：

在dtmf音发送过程中，基于功率放大器、电子开关以及耦合电容作为一个整体对总线上的干扰信号进行滤波处理。

进一步的，本发明还提出了一种dtmf音通信电路，包括：

cpu控制模块，用于控制dtmf信号产生，并控制dtmf信号经由电子开关输入至总线上；

dtmf音产生模块，用于在cpu控制模块作用下产生dtmf信号；

功率放大器，用于对dtmf音产生模块产生的dtmf信号进行放大处理；

电子开关，用于将经过功率放大器的dtmf信号在cpu控制模块的作用下输入至总线上。

所述cpu控制模块在双音多频dtmf信号产生时，生成闭合信号，或在双音多频dtmf信号发送完成后，生成断开信号；

所述电子开关受控于cpu控制模块所产生的闭合信号完成开关闭合，或受控于cpu控制模块所产生的断开信号完成开关断开。

所述dtmf电路还包括一耦合电容，所述耦合电容用于将经过电子开关的dtmf信号耦合至总线上。

所述功率放大器、电子开关以及耦合电容作为一个滤波器对总线上的干扰信号进行滤波处理。

相应的，本发明还提出了一种对讲终端，所述对讲终端基于两线制的总线型通信线路传输dtmf信号，所述对讲终端包括以上任一项所述的dtmf音通信电路。

相应的，本发明还提出了一种电梯对讲系统，所述电梯对讲系统包括至少一个以上的电梯对讲子系统和电梯监控中心，所述至少一个以上的电梯对讲子系统与电梯监控中心间通过两线制的总线连接，所述至少一个以上的电梯对讲子系统中的每一个电梯对讲子系统都包括以上任一项所述的dtmf音通信电路。

在本发明实施例中，dtmf音通信电路在未发送dtmf音时，电子开关处于断开状态，在发送dtmf音时，经功率放大器放大之后，电子开关闭合再耦合至总线，在断开状态呈现出高阻状态，而通过电子开关实现总线端与功率放大器的隔离，电子开关断开时，即使总线上存在信号，功率放大器相对于总线开路，不影响总线阻抗；在电子开关闭合时，建立放大后的dtmf音发送通道，从而可以较好的将dtmf耦合到总线上。根据功率放大器的低输出阻抗特性，负载端阻抗的变化对总线上的交流电压影响不大，在整个系统搭建更多路对讲子系统时，可以同时匹配单路与多路子系统的负载阻抗。整个实施提高dtmf音的抗干扰性能，通过电子开关控制功率放大器输出端与耦合电容的通断，可以在开关电路闭合时，耦合电容与功率放大器的输出端串联形成一个等效滤波器，这样就会衰减总线上其他的干扰信号，对频率相近的干扰信号进行滤波，从而提高通信的抗干扰性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是现有技术中的总线型对讲系统结构示意图；

图2是现有技术中的对讲终端上dtmf音的通信电路原理图；

图3是现有技术中的dtmf音发送时的等效电路图；

图4是本发明实施例中的dtmf音发送的方法流程图；

图5是本发明实施例中的dtmf音通信电路第一实施例结构示意图；

图6是本发明实施例中的dtmf音通信电路第二实施例结构示意图；

图7是本发明实施例中的dtmf音通信电路电子开关闭合时的等效电路图；

图8是本发明实施例中的dtmf音通信电路电子开关断开时的等效电路图；

图9是本发明实施例中的dtmf音通信电路电子开关闭合时的干扰状态的等效电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中的dtmf音发送的方法，其在双音多频dtmf信号产生时，基于功率放大器对dtmf信号进行放大处理；将经过功率放大器的dtmf信号在电子开关的作用下输入至总线上。dtmf音通信电路在未发送dtmf音时，电子开关处于断开状态，在发送dtmf音时，经功率放大器放大之后，电子开关闭合再耦合至总线，在断开状态呈现出高阻状态，而通过电子开关实现总线端与功率放大器的隔离，电子开关断开时，即使总线上存在其他dtmf音信号或者语音信号，功率放大器相对于总线开路，不影响总线阻抗，即不对该信号造成影响；在电子开关闭合时，建立放大后的dtmf音发送通道，从而可以较好的将dtmf耦合到总线上。根据功率放大器的低输出阻抗特性，负载端阻抗的变化对总线上的dtmf音幅度影响不大，在整个系统搭建更多路对讲子系统时，可以同时匹配单路与多路子系统的负载阻抗。

具体的，图4示出了本发明实施例的dtmf音发送的方法流程图，以下以一次完整的dtmf音发送过程为例进行说明，具体步骤如下：

需要说明的是，整个dtmf音发送的方法可以具体应用于图1所示的总线型对讲系统上的各个电梯对讲子系统上，这种电梯对讲子系统所涉及的电路原理图可见图5至图6中所示。

s401、cpu控制模块控制dtmf发生器产生dtmf信号，并控制电子开关上的开关闭合；

基于dtmf技术的终端可以产生dtmf音即dtmf信号，从而实现与其他终端基于dtmf通信过程，所采用dtmf技术的对讲终端在未产生dtmf信号时，对讲终端与监控中心存在高阻抗状态，即电子开关控制功率放大器与总线端之间处于一个断开状态。

对接终端中设置有一个cpu控制模块，该模块可以控制dtmf发生器产生dtmf信号，在产生dtmf信号的同时或之前，需要为dtmf信号建立起相应的通信通道，即将电子开关上的开关闭合，使之能传输dtmf信号至总线端，这里的dtmf发生器即为图5和图6所示的dtmf音产生模块。

s402、将产生的dtmf信号通过功率放大器进行放大处理；

s403、将放大处理后的dtmf信号通过闭合后的电子开关发送至耦合电容上；

s404、耦合电容将经过电子开关的dtmf信号耦合至总线上；

s405、基于功率放大器、电子开关以及耦合电容作为一个整体对总线上的干扰信号进行滤波处理；

需要说明的是，在dtmf信号产生的过程中，由功率放大器、电子开关和耦合电容所构成的滤波器立即进入工作即电子开关通路之后，实现对总线上的干扰信号进行滤波处理，从而使得dtmf音免除总线上各种信号的干扰。在dtmf音发送时，功率放大器、电子开关以及耦合电容可以作为一个整体对总线上的干扰信号进行滤波，即总线上的相近频段的干扰信号被这三个单元组合成的等效滤波器给衰减了，降低对dtmf音的干扰效应。

s406、cpu控制模块在控制dtmf发生器完成dtmf信号发送后，控制电子开关上的开关断开。

需要说明的是，以上针对一次dtmf音的产生过程中，电子开关先由断开实现闭合，形成一个通路供dtmf音通过，在dtmf音发送完毕之后，电子开关由闭合实现断开。

具体实施过程中，对讲终端上的cpu单元在控制dtmf发生器工作时，则控制电子开关的开关闭合，在不控制dtmf发生器产生dtmf音时则控制电子开关的开关断开，此cpu单元可以控制着dtmf发生器的工作状态，还相应的根据dtmf发生器的工作状态相应的控制着电子开关的开关闭合使得经过功率放大器的dtmf信号耦合至总线上。

以上所示的方法，在dtmf音通信电路在未发送dtmf音时，电子开关处于断开状态，在发送dtmf音时，经功率放大器放大之后，电子开关闭合再耦合至总线，在断开状态呈现出高阻状态，而通过电子开关实现总线端与功率放大器的隔离，电子开关断开时，即使总线上存在其他dtmf音信号或者语音信号，功率放大器相对于总线开路，不影响总线阻抗，即不对该信号造成影响；在电子开关闭合时，建立放大后的dtmf音发送通道，从而可以较好的将dtmf耦合到总线上。根据功率放大器的低输出阻抗特性，负载端阻抗的变化对总线上的dtmf音幅度影响不大，在整个系统搭建更多路对讲子系统时，可以同时匹配单路与多路子系统的负载阻抗。整个实施提高dtmf音的抗干扰性能，通过电子开关控制功率放大器输出端与耦合电容的通断，可以在开关电路闭合时，耦合电容与功率放大器的输出端串联形成一个等效滤波器，这样就会衰减总线上其他的干扰信号，对频率相近的干扰信号进行滤波，从而提高通信的抗干扰性能。

具体的，图5示出了本发明实施例中的dtmf音通信电路第一实施例结构示意图，其包括：

cpu控制模块，用于控制dtmf信号产生，并控制dtmf信号经由电子开关输入至总线上；

dtmf音产生模块，用于在cpu控制模块作用下产生dtmf信号；

功率放大器，用于对dtmf音产生模块产生的dtmf信号进行放大处理；

电子开关，用于将经过功率放大器的dtmf信号在cpu控制模块的作用下输入至总线上；

总线接口，用于连接总线。

电子开关也可以直接耦合到总线上，将dtmf信号输入至总线上。

实施过程中，该cpu控制模块在双音多频dtmf信号产生时，生成闭合信号，或在双音多频dtmf信号发送完成后，生成断开信号；该电子开关受控于cpu控制模块所产生的闭合信号完成开关闭合，或受控于cpu控制模块所产生的断开信号完成开关断开。

这里的dtmf音产生模块信号端基于信号线连接着功率放大器，该功率放大器的信号端一端连接着dtmf音产生模块，一端连接着电子开关；这里的电子开关的信号端一端连接着功率放大器，一端连接着总线或者总线接口；cpu控制模块的一端信号端连接着dtmf音产生模块，一端连接着电子开关。

具体的，图6示出了本发明实施例中的dtmf音通信电路第二实施例结构示意图，其包括：

cpu控制模块，用于控制dtmf信号产生，并控制dtmf信号经由电子开关输入至总线上；

dtmf音产生模块，用于在cpu控制模块作用下产生dtmf信号；

功率放大器，用于对dtmf音产生模块产生的dtmf信号进行放大处理；

电子开关，用于将经过功率放大器的dtmf信号在cpu控制模块的作用下输入至总线上；

总线接口，用于连接总线，具体实施过程中该总线接口连接着总线，也可以直接将总线连接在耦合电容一端；

耦合电容，该耦合电容一端连接着电子开关，一端连接着总线或总线接口。

cpu控制模块在双音多频dtmf信号产生时，生成闭合信号，或在双音多频dtmf信号发送完成后，生成断开信号；该电子开关受控于cpu控制模块所产生的闭合信号完成开关闭合，或受控于cpu控制模块所产生的断开信号完成开关断开。

在dtmf音发送时，功率放大器、电子开关以及耦合电容可以作为一个整体对总线上的干扰信号进行滤波，即总线上的相近频段的干扰信号被这三个单元组合成的等效滤波器给衰减了，降低对dtmf音的干扰效应。

具体电路结构中，dtmf音产生模块的信号端与功率放大器的信号端连接，功率放大器的信号端与电子开关连接，电子开关的信号端连接至耦合电容，耦合电容连接至总线或总线接口上；cpu控制模块的一端信号端连接着dtmf音产生模块，一端连接着电子开关。

图5至图6所示的dtmf音通信电路结构可以应用于具体的对讲终端中，如图1所示的电梯对讲子系统中的对讲终端上，也可以应用于如图1所示的电梯对讲子系统中，这里的对讲终端基于两线制的总线型通信线路传输dtmf信号，该对讲终端包括以上图5至图6所示的dtmf音通信电路。这里的电梯对讲系统包括至少一个以上的电梯对讲子系统和电梯监控中心，这里的电梯对讲子系统与电梯监控中心间通过两线制的总线连接，每一个电梯对讲子系统都包括以上图5至图6所示的dtmf音通信电路。基于本发明所提供的实施例，在空闲状态下即不发送dtmf音，电子开关处于断开状态即高阻状态；当发送dtmf音时，cpu控制模块控制电子开关闭合，dtmf音经由功率放大器放大后，通过电子开关及电容耦合至总线，这里的高阻状态即实现了断开状态，而通过电子开关将总线端或总线端口或耦合电容与功率放大器隔离，从而不具有影响总线阻抗，这里的功率放大器将dtmf音放大至合适的幅度，以适应总线上的动态阻抗值，电子开关断开时，若总线上有信号，功率放大器相对于总线开路，不影响总线阻抗，电子开关关闭时，建立起发送dtmf的通道将dtmf音进行放大处理；耦合电容提供交流信号通路，在建立通路后，利用耦合电容和功率放大器的输出端阻抗(这里的输出端阻抗为低阻状态)，其可以形成一个rc滤波器，对整个线上频率相近的干扰信号进行滤波，其整个滤波可以根据实际在调试参数功能时根据dtmf音特性进行参数调整达到更好的滤波效果，这里不在一一赘述。

基于图6所示的dtmf音通信电路结构中，这里设定功率放大器的输出阻抗为r0(这里的r0一般远小于负载阻抗)，电子开关闭合时的等效阻抗为r0'，耦合电容容值为c0，线阻为2rline(一对通信线)，总线负载为rl，发送dtmf音时，功率放大器的驱动电压为δu0，rl负载两端的交流电压为δul，其等效电路如图7所示，这里的δul可以表示为如下式子：

即：

考虑到线长较长的情况下，r0、r0'以及远小于2rline，因此δul可以简化成如下：

综合现场情况以及上式可以看出的值随着rl的变化较小，因此δul的动态范围较小。

基于图2所示的dtmf音通信电路结构中，其等效电路可以如图3所示，其所针对的δul可以表示成如下：

结合现场应用情况以及三极管的特性，的值随着rl的变化而变化很大，导致δul的动态范围较大。

基于图6所示的dtmf音通信电路结构中，若未发送dtmf音，电子开关断开，此时的等效电路为如图8所示，若此时线上有干扰信号δu0，δu0信号对负载端的干扰贡献可以表示为：

即当发送dtmf音时，电子开关闭合，功率放大器开始工作，此时的等效电路如图9所示，此时，δu0"与gnd之间形成等效rc滤波电路，因此，δu0"<<δu0'，同理δul"<<δul'，也就是干扰到负载端的影响大大降低。

通过以上分析可知，本发明实施例所提供的dtmf音发送技术可以增加总线型对讲系统的搭载容量，另外还可以提高dtmf音的抗干扰性能。

结合以上图例和公式以及dtmf音收模块的特性，dtmf音的幅度需要在一定的区间才能正确地被识别，而利用本发明的dtmf音发送方案，发送端阻抗(输出阻抗)较小，负载端阻抗的变化对δul影响不大，因此系统可以搭载更多路电梯对讲子系统，并且可以同时匹配单路与多路子系统的负载阻抗。这里功率放大器作为dtmf音的驱动，其输出阻抗相对现有技术大大降低，因此驱动能力更强，使总线的搭载容量更大；dtmf音收芯片对幅度范围比较敏感，希望接收端幅度在某个特定范围内，从式3可以看出，搭载多路与单路负载时，的变化区间较小，所以满足dtmf音收芯片对幅度的要求。利用电子开关控制关闭dtmf音的输出通道，可以避免空闲状态下dtmf音发送模块接入总线，从而可以提高总线的搭载容量。利用音频功率放大器的低输出阻抗，这里音频放大器的输出阻抗一般很小，是其固有特性，可与耦合电容等效串联形成低通滤波器，可以对频率相近的干扰信号进行滤波，从而提高通信的抗干扰性能。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。

另外，以上对本发明实施例所提供的dtmf音发送的方法、电路和终端及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。