CTCSS（Continuous Tone Controlled Squelch Systern，連續(xù)語音控制靜噪系統(tǒng)）是一種將低于音頻頻率的頻率（67．0～250．3 Hz）附加在音頻信號中一起傳輸?shù)募夹g(shù)。國際標(biāo)準(zhǔn)的CTCSS編碼一共有38組頻率，因?yàn)檫@些靜噪信號頻率為67．0～250．3 Hz，低于話音通信帶寬的下限，所以被稱為“亞音頻”。CTCSS技術(shù)已經(jīng)廣泛用于無線電通信中，是傳統(tǒng)無線電臺(tái)通信中一種常見的收發(fā)限制手段。在電臺(tái)的中繼站和對講機(jī)中，采用CTCSS技術(shù)可以避免接收到不相干的呼叫。

　　在對講機(jī)設(shè)計(jì)中采用亞音頻技術(shù)，其目的是避免不同用戶的相互干擾，避免收聽無關(guān)的呼叫和干擾信號。因?yàn)樗梢栽诠餐诺乐兄浦箒碜云渌脩舻脑捯艉托帕罡蓴_，故也稱為音鎖（tone lock）。當(dāng)對講機(jī)的發(fā)射機(jī)發(fā)送話音信號的同時(shí)不斷發(fā)出亞音頻連續(xù)信號，經(jīng)調(diào)制后在同一信道發(fā)射出去。當(dāng)接收機(jī)收到載波信號和亞音頻信號后進(jìn)行調(diào)解。亞音頻信號經(jīng)過濾波器整形輸入CPU中進(jìn)行解碼后，與本機(jī)預(yù)置的CTC-SS碼進(jìn)行比較以決定是否開啟靜噪電路。只有亞音頻碼相同時(shí)，靜噪電路音頻輸出才能打開，通過揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。如果沒有檢測到CTCSS信號，或者信號和當(dāng)前設(shè)置不符，則關(guān)閉靜噪，揚(yáng)聲器聽不到聲音。本文就此提出一種基于STC12C2052單片機(jī)的對講機(jī)加密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

　　1 STCl2C2052單片機(jī)簡介

　　STC12C2052是宏晶科技推出的STC12系列增強(qiáng)型8051單片機(jī)，速度比普通的8051快12倍，具有較寬的操作電壓范圍。其片上集成：256字節(jié)的RAM；15個(gè)通用可編程I／O口，可以設(shè)置成準(zhǔn)雙向口／弱上拉、推挽／強(qiáng)上拉、僅為輸入／高阻、開漏（復(fù)位后為準(zhǔn)雙向口／弱上拉模式）4種模式；EEPROM功能；2個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器；RC振蕩器，在精度要求不高時(shí)可以省略外部晶振；獨(dú)立的片內(nèi)看門狗定時(shí)器。

　　1．1 STC12C2052的PCA／PWM工作原理

　　STC12C2052單片機(jī)中的PCA可編程計(jì)數(shù)器陣列含有一個(gè)特殊的16位定時(shí)器，它可與2個(gè)16位捕獲／比較模塊相連。每個(gè)模塊可編程工作在4種模式下，即上升／下降沿捕獲、軟件定時(shí)器、高速輸出和可調(diào)制脈沖輸出。設(shè)計(jì)時(shí)，可將模塊0連接到P3．7（CEX0／PCA0／PWM0），模塊1連接到P3．5（CEX1／PCA1／PWM1）。由于寄存器CH和CL的內(nèi)容是正在自由遞增計(jì)數(shù)的16位PCA定時(shí)器的值，因此，PCA定時(shí)器可作為2個(gè)模塊的公共時(shí)間基準(zhǔn)，并可通過編程工作在1／12振蕩頻率、1／2振蕩頻率、定時(shí)器0溢出或ECI腳的輸入（P3.4）。定時(shí)器的計(jì)數(shù)源由CMOD SFR的CPS1和CPS0位來確定。

　　1．2 STC12C2052的PCA脈寬調(diào)節(jié)模式

　　所有PCA模塊都可用作PWM輸出。其輸出頻率取決于PCA定時(shí)器的時(shí)鐘源。由于所有模塊共用僅有的PCA定時(shí)器，所以它們的輸出頻率相同。各個(gè)模塊的輸出占空比是獨(dú)立變化的，與使用的捕獲寄存器對EPCnL、CCAPnL有關(guān)。當(dāng)CL SFR的值小于EPCnL、CCAPhL時(shí)，輸出為低；而當(dāng)PCA CLSFR的值等于或大于EPCnL、CCAPnL時(shí)，輸出為高。當(dāng)CL的值由FF變?yōu)?0溢出時(shí)，EPCnH、CCAPnH的內(nèi)容將被裝載到EPCnL、CCAPnL中，這樣就可無干擾地更新PWM。使能PWM模式時(shí)，模塊CCAPMn寄存器的PWMn和ECOMn位必須置位。由于PWM是8位的，所以可用下式來計(jì)算PWM的信號頻率：

　　2 PWM調(diào)制原理

　　脈寬調(diào)制（Pulse WidthModulation，PWM）是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈沖寬度調(diào)制原理如圖1所示。

　　圖1 脈沖寬度調(diào)制原理

　　簡而言之，PWM是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個(gè)具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有（ON），要么完全無（0FF）。電壓或電流源是以一種通（ON）或斷（0FF）的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通，即直流供電被加到負(fù)載上時(shí)；斷，即供電被斷開時(shí)。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。

　　PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進(jìn)行數(shù)／模轉(zhuǎn)換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。只有噪聲在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?，或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時(shí)，才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。

　　PWM相對于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對噪聲抵抗能力強(qiáng)，這也是在某些時(shí)候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波，并將信號還原為模擬形式。

　　許多微控制器內(nèi)部都包含有PWM控制器。例如，STC12C2052內(nèi)含兩個(gè)PWM控制器，每一個(gè)都可以選擇接通時(shí)間和周期。占空比是接通時(shí)間與周期之比；調(diào)制頻率為周期的倒數(shù)。執(zhí)行PWM操作之前，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作：

　?、僭O(shè)置提供調(diào)制方波的片上定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的周期；