电台多采用全透明的传输方式,只要频段相同就能接收到同频段上发送的语音信号,因而无法准确辨别信号是否有用。带有语音加密功能的电台可以避免这种情况,但在一些保密要求较高的领域和场所,还需要额外的身份识别手段。为此,本文介绍一种基于 C8051F 单片机、以 DTMF 编码方式识别电台身份的系统。该系统使用简单,在不改变电台原有特性的基础上,只需与电台的扩展口连接便可实现对电台身份的识别;即使对方破解了语音信号,仍可通过地址编码分辨电台身份,在保密性要求高的场所有一定的应用前景。
一、DTMF 编/解码电路
DTMF 编/解码器选用 MT8880。MT8880C 是一个带有呼叫处理滤波器的单片 DTMF 信号收发器,采用低功耗、高稳定性的 ISO-CMOS 技术,内置一个带有可变增益内部放大器的高性能接收器、一个带有脉冲计数器的发射器,以及一个可访问内部寄存器的标准微处理器接口。其内部寄存器包括 1 个状态寄存器、2 个数据寄存器和 2 个控制寄存器,电路如图 1 所示。

图 1 DTMF 编/解码电路
该系统采用单端输入方式,IN− 为运放输入端,R1 与 R2 用于调节输入信号增益;TONE 为音频输出,用于发送 DTMF 信号;OSC1 为时钟/振荡器输入端,OSC2 为时钟输出端,MT8880 采用 3.579 545 MHz 的工作时钟;IRQ/CA 为中断请求信号,漏极开路输出,当有 DTMF 信号输入时向 C8051F020 发出中断申请;D0~D3 为与 TTL 兼容的微机数据总线,用于输出测得的 DTMF 信号和输入要发送的 DTMF 信号,与 C8051F020 的 I/O 接口相连;12 引脚 CP2 为系统时钟输入,与读写控制端 R/W 配合完成 MT8880 的读写操作;RS0 引脚为寄存器选择,TTL 电平兼容。
地址码可由 0~9 以及 A~D 组成。由于该系统应用领域的特殊性,地址码均经过加密算法处理:当终端作为发射机时,DTMF 编/解码部分把终端的地址码经一定算法加密后调制成 DTMF 信号,再送入电台,便于网内其他电台识别;当终端作为接收机时,DTMF 编/解码部分把接收到的 DTMF 信号解调成数字码,再经解密算法得到地址码。考虑到该系统的阻抗与电台音频 I/O 接口阻抗可能不匹配,应在两者之间加入一个音频变压器。
二、语音存储播放模块
语音存储播放模块选用 ISD 公司的 ISD4004。该器件采用多电平直接模拟存储(Chip Corder)专利技术,声音无需经过 A/D 转换和压缩,每个采样值直接存储在片内闪烁存储器中,从而避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声。语音播放原理电路如图 2 所示。

图 2 语音播放原理电路
语音输入通过话筒(MIC)直接与 ISD4004 的 IN+、IN− 引脚连接,采用差分驱动输入;语音输出端经 LM386 放大后连接到电台的语音输出端。系统采用键控分段录放音模式,通过录音键可录制 10 段不同的语音,每段录音对应键盘上的一个按键;根据所接收到的语音信号,通过 10 个按键即可播放不同的语音,使用方便、灵活。