DE3209382A1

DE3209382A1 - Tondetektor

Info

Publication number: DE3209382A1
Application number: DE19823209382
Authority: DE
Inventors: Rodney William Burgess Hill Sussex Gibson; Paul Jonathan Horley Surrey Stein
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-03-18
Filing date: 1982-03-15
Publication date: 1982-11-18
Also published as: US4539646A; AU8152482A; FR2502439B1; AU547099B2; GB2095013A; JPS57197948A; FR2502439A1; GB2095013B; DE3209382C2

Description

Diese Erfindung betrifft einen Tondetektor zum aufeinanderfolgenden Detektieren der Töne eines elektrischen Multitonsignals mit einer Vielzahl sequentieller Tonbursts. Der Detektor bewirkt beim Empfang 5

die Erkennung des Signals nur, wenn es möglich ist, alle

Töne des Signals zu detektieren.

Ein Tondefcektor des erwähnten Typs wird beispielsweise in den fahrbaren Stationen eines fahrbaren Funksystems zum Detektieren sequentieller Multitonrufsignale verwendet, die zum eindeutigen Adressieren der fahrbaren Stationen dienen. Dafür ist z.B. in einem fahrbaren Funksystem, bestehend aus einer festen Steuerstation und einer Vielzahl auf einem Vagen montierten

^g fahrbaren Stationen, jeder fahrbare Station eine einheitliche mehrstellige Zahl zugeordnet, uiü einen Gespräch oder einem Datenbericht zum Übertragen auf eine besondere fahrbare Station durch die Steuerstation geht ein sequentielles Multitonrufsignal voran, dessen Töne den Zahlen der mehrstelligen, dieser fahrbaren Station zugeordneten Nummer entsprechen. Der Tondetektor in jeder fahrbaren Station bewirkt die Erkennung, wenn die Station gerufen wird, beispielsweise durch das Aufleuchten einer Ruf lampe. Hierdurch wird -vermieden, dass der Autofahrer/ Funkoperateur in den fahrbaren Stationen die individuellen Rufzeichen abhören muss, möglicherweise auf Kosten der Aufmerksamkeit beim Autofahren.

Ein bekannter Tondetektor vom erwähnten Typ enthält einen Abstimmkreis mit einer angezapften Spule.

Mehrere Abgriffe an der Spule stimmen den Abstimmkreis auf Resonanz bei verschiedenen Tonfrequenzen ab, wobei eine Steuereinheit in den Detektor zum Steuern der Schaltvorgänge für einen erforderlichen Abgriff aufgenommen

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ist. Im Betrieb wird der Detektor zunächst auf den Abgriff umgeschaltet, durch den der Abstimmkreis auf die Frequenz des ersten Tons eines sequentiellen MuItitonrufsignals

abgestimmt wird, das der Tondetektor erkennen soll. 5

Wenn unter dem Einfluss eines empfangenen sequentiellen MuItitonrufsignals die Spannung am Abstimmkreis eine Schwellenspannung überschreitet, was bedeutet, dass der erste Ton detektiert ist, schaltet die Steuereinheit

auf den Abgriff um, durch den der Abstimmkreis auf die 10

Frequenz des zweiten Tons des sequentiellen Multitonrufsignals abgestimmt wird. Wenn die Spannung am Abstimmkreis nunmehr die Schwellenspannung wiederum überschreitet, wodurch angegeben ist, dass der zweite Ton detektiert:

ist, erfolgt ein Umschalten zum folgenden Abgriff usw. 15

Wenn alle Töne des sequentiellen Multitonrufsignals detektiert sind, bewirkt der Tondetektor die Erkennung des Signals. Zeitschaltungen im Detektor sorgen für die Trennung der Detektion der aufeinanderfolgenden Töne

2Q des empfangenen sequentiellen Multitonrufsignals.

In einer anderen Ausführungsform eines derartigen bekannten Tondetektors wird der Abstimmkreis auf Resonanz bei verschiedenen Tonfrequenzen dadurch abgestimmt, dass die Steuereinheit auf verschiedene Kondensatoren statt auf verschiedene Spulenabgriffe umschaltet.

Die Kosten eines derartigen analogen Tondetektors können hoch sein durch die Anzahl diskreter Teile, die für die Verwirklichung erforderlich sind, und damit auch durch die Anzahl erforderlicher Lötverbindungen.

Letztgenannte Anforderung kann wiederum zu Unzuverlässigkeit führen. Weiter kann ein derartiger Tondetektor durch Alterung nachteilig beeinflusst werden, wodurch eine periodische Neuabstimmung erforderlich wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,

einen Tondetektor von erwähnten Typ in digitaler Form zu schaffen, mit.dem die erwähnten Nachteile, die in einer analogen Ausführungsform auftreten, beseitigt

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• · ο β

oder wenigstens verringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Tondetektor der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass ein Nulldurchgangsdetektor, der aus einem Multiton-

signal einen Unterbrechungsimpuls bei jedem Nulldurchgang in wenigstens einer Richtung des Multitonsignals erzeugt, und eine digitale Verknüpfungsanordnung vorgesehen sind, die bei jedem Unterbrechungsimpuls die nachstehenden Punktionen durchführt:

1) Messung des Zeitraums zwischen aufeinanderfolgenden Unterbrechungsimpulsen;

2) Bestimmung der Tonfrequenz in diesem Zeitraum;

3) Erhöhung einer Zahl in einem Speicher eines

Speichersatzes, der einer Vielzahl von Abstimmkreisen entspricht, wobei die Zahl den Signalanstieg des betreffenden Abstimmkreises darstellt; k) Bestimmung des Zeitpunktes, zu dem eine Zahl eine Schwellennummer erreicht, die die Resonanzbedingung eines der Abstimmkreises darstellt;

5) Reduzierung aller Zahlen um einen Bruchteil ihres Werts, um den Signalabfall der Abstimmkreis darzustellen.

Hierfür kann ein Mikroprozessor oder vorzugs-25weise ein Einkomponentmikrocomputer mit einem Minimum an anderen Schaltungen für eine derartige digitale Ausführung dazu verwendet werden. Dies vergrössert den Vorteil der Verringerung der Anzahl erforderlicher Verbindungen, wodurch die Zuverlässigkeit im Vergleich zur analogen Aus-30führun£j erhöht und Montagekosten erniedrigt werden. Auch kann eine derartige digitale AusführungäTorm eines Tondetektors zum selektiven Erkennen verschiedener sequentieller MuItitonrufsignale leichter gut programmiert werden, als dass sie zum Erkennen nur eines besonderen sequentiellen

35
Multitonrufsignals zugeschnitten ist, wie es für die analoge Ausfuhrungsform der Pail ist. Weiter kann der Mikroprozessor oder der Mikrocomputer für die digitale Ausführung ausser-

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dem für durchaus verschiedene Zwecke benutzt werden, wenn er ausreichende Arbeitskapazität besitzt. Beispielsweise kann in einem Empfänger einer fahrbaren Funkstation,

die einen Drucker und einen Mikrocomputer enthält, der 5

in einer digitalen Ausführungsform eines Tondetektors benutzt wird, dieser ausserdem zum Demodulieren eines empfangenen digitalen Datensignals und zur Steuerung der "handshake"-Operationen zum Drucker für den Ausdruck der digitalen Daten benutzt werden.

Zur Durchführung dieser Funktionen 1) bis 5) und zur Verwendung ihrer Ergebnisse zum Erhalten einer Multitonsignalerkennung wird die digitale Verknüpfungsanordnung folgenden Algorithmus unter der Zeitsteuerung

₁₅ eines Taktgebers durchführt:

(a) Zählen der Anzahl von Taktimpulsen im Zeitraum zwischen jedem Unterbrechungsimpuls und dem vorangehenden Unterbrechungsimpuls zum Erzeugen einer ersten Zahl, die diesen gemessenen Zeitraum darstellt;

(k) Vergleichen der ersten Zahl mit vorbestimmten Zahlen, die die Zeiträume aller verschiedenen möglichen Tonfrequenzen darstellen, die das MuIt!tonsignal haben kann, um eine unbestätigte Detektion der besonderen Tonfrequenz zu erreichen, der der gemessene Zeitraum entspricht;

(c) Erzeugen einer mit einem ausgewählten Wert anfangenden, der besonderen Tonfrequenz zugeordneten zweiten Zahl in bezug auf jede unbestätigte Detektion einer Tonfrequenz und danach das Erhöhen der leLevanten Zahl um einen vorgegebenen Betrag bei jeder unbestätigten

30 Detektion der betreffenden Tonfrequenz;

(d) Nach dem Erhöhen einer der zweiten Zahl das Vergleichen dieser Zahl mit einer Schwellenzahl zum Erhalten einer bestätigten Detektion der betreffenden Tonfrequenz, wenn die zweite Zahl die Schwellenzahl überschreitet;

(e) Das Dekrementieren der Zählung um einen Bruchteil ihrer verschiedenen Werte (welche Zählung in bezug auf alle Tonfrequenzen besteht), nach jedem Vergleich einer

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Zähliang mit der erwähnten Schwellemzahl;

(f) Die Erkennung des Multitonsignals, wenn eine bestätigte Detektion aller Tonfrequenzen dieses Signals

aufeinanderfolgend erhalten ist. 5

Eine sichtbare und/oder hörbare Wiedergabe

der durch die Funktion (f) bewirkten Erkennung kann durch eine Anordnung ausgeführt werden, die auf Ausgangssignale anspricht, die durch diese auftretende Erkennung durch die erwähnte digitale Verknüpfungsanordnung erzeugt werden.

Die Algorithmusschritte (a) bis (e) nach obiger Angabe dienen zur digitalen Simulation des Signalübergangs eines Satzes von Abstimmkreisen bei einer empfangenen

₁₅ Tonfrequenz. Bei dieser Simulation detektieren die

Schritte (a) und (b), welche Tonfrequenz empfangen wird, simulieren der Schritt (c) den Spannungsanstieg am zugeordneten Abstimmkreis, der auf Resonanz bei dieser Tonfrequenz abgestimmt werden kann, der Schritt (d) die Resonanzbedingung dieses bstimmkreises und der S_chritt (e) den Spannungsabfall an diesem Abstimmkreis. Der Schritt (e) simuliert weiter den Spannungsabfall an den Abstimmkreisen für alle anderen Tonfrequenzen, unter der Voraussetzung, dass die Schritte (a) und (b) (irrtümlicherweise) unbestätigt, aber nicht widerspruchsfrei, eine oder mehrere andere Tonfrequenzen beispielsweise durch Rauschen detektieren, bevor die simulierte Resonanzbedingung in bezug auf die einwandfreie Tonfrequenz erreicht ist. Ohne diese zusätzliche Simulation durch den Schritt (e) könnte eine allmähliche Erhöhung einer Zählung auf eine irrtümlicherweise simulierte Resonanzbedingung in bezug auf eine oder mehrere andere Tonfrequenzen erfolgen.

Bei der Durchführung der Erfindung sind der ausgewählte Wert und der vorgegebene Betrag im Schritt (c) zum Einleiten bzw. Erhöhen einer Zählung vorzugsweise mit dem gleichen Wert gewählt.

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Diese gleichen Verte verhalten sich vorzugsweise so zur Schwellenzahl im Schritt (d) und zum Bruchteil im Schritt (e), dass der Signalanstieg und -abfall

der erwähnten Zählung exponential sind. 5

Die verschiedenen, für die weiter oben beschrie-

. bene Durchführung des Algorithmus kann für einen gegebenen Bereich von Tonfrequenzen und einer gegebenen Taktimpulsfrequenz empirisch bestimmt werden, für die in dieser

Beschreibung ein Beispiel gegeben wird. 10

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird

nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Tondetektors nach de r Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Mikrocomputers, der sich zur Verwendung im Detektor nach Fig. 1 eignet,

Fig. 3 ein Flussdiagramm, dementsprechend der Mikrocomputer im Detektor nach Fig. 1 programmiert 2Q werden könnte,

Figo k, 5> 6 und 7 Wellenformbeispiele.

Die spezifische Ausführungsform eines erfindungsgemässen Tondetektors entsprechend nachstehender Beschreibung und der Zeichnung dient zum Detektieren sequentieller Fünftonrufsignale. Sequentielle Fünftonrufsignalisierung ist ein Mittel zum eindeutigen Adressieren bis zu 100 000 verschiedener Benutzer beispielsweise in einem einzigen Funkkanal für ein fahrbares Funksystem. Zum Beispiel besteht im EEA (Electronic Engineering Association-System die sequentielle Fünf tonruf signalisierung aus fünf aufeinanderfolgenden 40-ms-Tonbursts, wobei jeder Ton eine von zwölf verschiedenen Frequenzen besitzt, die die Ziffern 0 bis 9, einen Gruppenanruf G bzw. einen Wiederholungston R umfasst, der dafür sorgt, dass keine zwei aufeinanderfolgenden Töne die gleiche Frequenz haben. Die heutigen 12 verschiedenen Frequenzen für die sequentielle Fünftonrufsignalisierung des EEA-Systems sind in nachstehender Tabelle I gegeben.

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TABELLE I

Ziffer	Frequenz Nr,	Frequ
G	F1	1055
1	F2	1 124
2	P₃	1197
3	F4	1275
4	F5	1358
5	F6	1446
6	F7	15^0
7	F8	164O
8	F9	17^7
9	F10	i860
O	F11	1981
R	F12	2110

> = 1500

10 6 40

Also beispielsweise wie aus Fig. 4 ersichtlich, könnte das sequentielle Fünftonrufsignal 36550 aus sequentiellen 40 ms Bursts der Tonfrequenzen 1275 Hz, 15^0 Hz 1446 Hz, 2110 Hz und 1981 Hz bestehen, wodurch also das Gesamtsignal 5 χ 4θ = 200 ms beansprucht. Die Spezifikation für das EEA-System erfordert, dass die übertragenen Tonfrequenzen innerhalb von 2% der spezifizierten Frequenzen liegen.

Der in Fig. 1 dargestellte Tondetektor enthält

einen Begrenzer 1, einen Differenzierer 2, einen Mikrocomputer 3 und eine Ausgangsschaltung 4. Der Begrenzer kann sich in einem Verstärker befinden, die die Sinusform eines Eingangssignals Is zu einem Eingang 5 des Detektors zum Erzeugen eines begrenzten Rechtecksignals

Il in die Rechteckform bringen kann. Der Differenzierer kann, wie angegeben, ein einfaches RC-Netz enthalten, in welchem Fall der Mikrocomputer 3 zum Empfangen eines Unterbrechungsimpulses bei jedem Nulldurchgang des

begrenzten Signals Il nur in einer Richtung eingerichtet 35

ist, beispielsweise nur bei negativ gerichteten Vorgängen.

Der Differenzierer 2 erzeugt ein differenziertes Signal Id, das einem Unterbrechungsanschluss des Mikrocomputers

m * m

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3 zugeführt wird, der auf jeden negativ gerichteten

(Unterbrechungs-)Impuls des Signals Id zum Starten einer Tondetektionsroutine (weiter unten beschrieben) anspricht.

Wenn der Mikrocomputer 3 ein sequentielles Fünftonruf-

signal detektiert hat, führt er Ausgangssignale Io der Ausgangsschaltung h zu,,Der Mikrocomputer 3 kann eine Ausgangsroutine derart durchführen, dass er beim Detektieren jeder fünfstelligen Zahl geeignete Ausgangssignale Io zum Auslösen der Anzeige der Zahl an einer visuellen Anzeige 7 (z.B. an einer LED-Anzeige) in der Ausgangsschaltung h erzeugt. Weiter kann die Ausgangsroutine des Mikrocomputers derart eingerichtet werden, dass ein weiteres Ausgangssignal Io erzeugt wird, um eine Ruflampe

,c 8 im Ausgangskreis h zu aktivieren, wenn die detektierte fünfstellige Zahl eindeutig beispielsweise eine fahrbare Funkstation identifiziert, in der der Tondetektor vorgesehen ist,

Ideale Wellenformen für die Signale Is, Il und Id sind in Fig. 5 dargestellt. Als eine mögliche Abwandlung des Detektors nach Fig. 1 kann der Differenzierer 2 Logikschaltungen zum Invertieren des positiv gerichteten Impulses des Signals Id enthalten, so dass dieser Impuls ebenso als ein Unterbrechungsimpuls wie auch der negativ

25 gerichtete Impuls arbeitet.

Ein Einchip-8-Bit-Mikrocomputer, der als Mikrocomputer 3 im Detektor nach Fig. 1 geeignet ist, ist der 8048 Mikrocomputer von Intel. Eine Blockschaltung dieses 8048-Mikrocomputers ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die wichtigsten Teile eine 8-Bit-Zentraleinheit (CPU) 9» ein Programmspeicher (PRO MEM) 10 mit einer Kapazität von 1024 8-Bit-Wörtern, ein Datenspeicher (DAT MEM) 11 mit einer Kapazität von 64 8-Bit-Wörtern, ein 8-Bit-Intervall-Zeitgeber/Vorgangszähler (TIM) 12, ein Oszillator und Taktschaltingen (CLK) 13 und Eingabe/ Ausgäbeschaltungen (i/o) 14 sind. Alle Elemente 9, 10, 11, 12 und 14 sind über einen Zweiwegbus 15 miteinander

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·»· W O β · C

»φ β«

ν erb linde η. Die Zentraleinheit 9 enthält Verknüpfungsschaltungen, einen Akkumulator, ein Befehlsregister und einen Befehlsdekoder und mehrere Flagsteuerungen. Sie

kann Befehle aus dem Programmspeicher 10 zum Steuern 5

ihres Akkumulators, ihres Datenspeichers 11, ihres Intervall-Zeitgeber/Vorgangszählers 12 und der Eingabe/Ausgabeschaltung 14 annehmen. Unter der Steuerung der Steuerschaltungen kann der Akkumulator u.a. folgenden Funktionen ausführen: Addieren/Subtrahieren (mit oder ohne Übertrag); "UND"; "ODER"; "EXKLUSXV-ODER"; Erhöhen/Erniedrigen; und Bitkomplement. Acht Datenregister sind im Datenspeicher 11 verfügbar , und die Zentraleinheit 9 kann Befehle zum Erhöhen oder Erniedrigen eines dieser Register geben. Weitere Befehle aus der Zentraleinheit 9 beziehen sich auf bedingte und unbedingte Verzweigung, Unterprogramme, Flag-Steuerung, Datenbewegungen, Eingabe/Ausgabesteuerung, Zeitgeber/Zalilersteuerung und Unterbreehungs steuerung. Ein vollständiger Befehlsvorrat ist im Mikrocomputer verfügbar. Diese Befehle können von einem Fachmann zum Programmieren des Computers zum Durchführen der in dem Flussdiagramm nach Fig. 3 gegebenen Funktionen zum Durchführen der Erfindung verwendet werden.

Vor der Beschreibung des Betriebs des Mikrocomputers 3 im Detektor nach Fig. 1 an Hand des Flussdiagramms der Fig. 3 werden bestimmte Aspekte hinsichtlich der Vorbereitung des Algorithmus angegeben, den das Flussdiagramm darstellt. Wie bereits erwähnt, dienen bestimmte, vom Mikrocomputer ausgeführte Funktionen zum Simulieren 2Q der Aktivierung eines Abstimmkreises beim Auftreten einer Tonfrequenz, die die Resonanzfrequenz des Abstimmkreises ist. In dieser Simulierung ist es vorteilhaft, nur eine angenäherte Aktivierung des Abstimmkreises beim Auftreten seiner Resonanzfrequenz zu erwägen. Wenn insbesondere davon ausgegangen wird, dass der Ubertragungsfrequenzgang der zwölf Abstimmkreise, deren Resonanzfrequenzen die 12 Tonfrequenzen F1 bis F2 in der Tabelle I sind, können die Frequenzgänge dieser

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43

zwölf Abstimmkreise wie in Fig. 6 dargestellt sein, die den Frequenzgang in einer graphischen Darstellung der absoluten Stromgrösse /i/ gegen die Winke!frequenz u)

darstellt, worin U)₁ = 2 T F1 , 1O₀ = 2yTF2 .... 5 1 <c

W= 2^"f12. Jeder Abstimmkreis hat einen Stromfiuss mit einem maximalen ¥ert /i / bei der Resonanzfrequenz ( u3 . ) des Abstimmkreises und sinkt sprunghaft in einem schmalen Frequenzband an jeder Seite der Resonanzfrequenz. Zum genauen Simulieren dieser Ubertragungsfrequenzgänye im Mikrocomputer wäre eine sehr lange Verarbeitungszeit und Speicherung erforderlich, was unerwünscht ist. Der angenäherte Frequenzgang der Abstimmkreise, der beispielsweise benutzt wird, ist in Fig. 7 dargestellt, aus der

,_ ersichtlich ist, dass der Frequenzgang eines jeden Ab-10

stimmkreises als der maximale Wert /i / im betreffenden

' m'

vollständigen schmalen Frequenzband angenommen wird. Diese Annäherung umfasst weniger Speicherung und weniger Verarbeitung, weil nur die Bandpassbegrenzungen identifiziert

2Q zu werden brauchen.

Eine weitere Annäherung, die die Verarbeitung weiter vereinfacht, war die Voraussetzung, dass der Ubertragungsfrequenzgang eines jeden Abstimmkreises unabhängig von seiner momentanen Resonanzfrequenz gleich

25 ist. Der Ubertragungsfrequenzgang, der für die zur

beschreibende Ausführungsform gewählt worden war, befindet sich für eine Resonanzfrequenz nahezu in der Mitte des Frequenzbereiches, der von den zwölf Frequenzen Eingenommen wurde, d.h. eine Frequenz FA von I5OO Hz (siehe

30 Tabelle i).

Die Funktionen, die den Frequenzgang eines Abstimmkreises simulieren, lassen sich wie folgt kurzfassen.

(1) Den Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden 35 Unterbre chungs impuls en messen;

(2) Die Tonfrequenz in diesem Zeitraum bestimmen;

(3) Eine Zählung starten, die den Anstieg eines

• V · W » β

>· »V ν« «WWW

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• ·

Abstimmkreises für diese Tonfrequenz darstellt; (k) Den Zeitpunkt bestimmen, zu dem die Zählung

eine Schwellenzahl erreicht, die die Resonanzbedingung des Abstimmkreises darstellt, g

Im Algorithmus nach dem Flussdiagram in Fig.

wird die Funktion (i) durch das Zählen der Anzahl von Taktimpulsen ausgeführt, die in einem Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Unterbrechungsimpulsen auftreten. Da für jede Tonfrequenz dieser Zeitraum (und also die Taktimpulszählung) von Zyklus zu Zyklus durch das Auftreten von Rauschen schwanken kann, wird die mittlere Taktimpulszählung über die letzten η Zeiträume zum Bestimmen des Zeitraums genommen. Geeignet ist dabei η = 8.

Die Funktion (2) wird durch den Vergleich der

mittleren Taktimpulszählung durchgeführt, die einen Zeitraum mit einer Reihe gespeicherter Tonzahlen definiert, die den verschiedenen Tonfrequenzen entsprechen. Durch die Annäherung, die entsprechend der Fig. 7 durchgeführt wurde, definieren zwei benachbarte Tonzahlen zwischen ihnen ein schmales Band von Zahlen, und im Idealfall entspricht die mittlere Taktimpulszählung in bezug auf eine Tonfrequenz der Zentrumziffer im relevanten schmalen Band von Zahlen. Auf diese Weise bekommt jede

pe Tonfrequenz faktisch eine Bandpassbegrenzung und wird w

detektiert, wenn sich die mittlere Taktimpulszählung

für diese Tonfrequenz im schmalen Zahlenband befindet.

Die Funktion (3) wird durch die Zuordnung eines Speichers für eine detektierte Tonfrequenz und 3Q Addition einer festen Zahl zu diesem Speicher bei jeder Detektion der Tonfrequenz durchgeführt.

Die Funktion (4) wird durch einfaches Vergleichen der Zahl im Speicher mit der Schwellenzahl
durchgeführt. Diese Funktion bedeutet die bestätigte 35 Detektion einer Tonfrequenz.

Die Funktion (5) wird für alle Speicher durchgeführt, die Tonfrequenzen zugeordnet sind. Diese Funktion bewirkt, dass ein Speicher in bezug auf eine zuverlässige

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. /TO ·

Tonfrequenzdetektion seinen Inhalt auf die Schwellenzahl progressiv.erhöht, trotz der Bruchteilreduktionen, während der Xnhalt eines Speichers, der einer "unerwünschten" detektierten Tonfrequenz zugeordnet wurde, seinen

Inhalt durch die Bruchteilreduzierungen progressiv

herabgesetzt, da die Funktion (5) für die unerwünschte detektierte Tonfrequenz unregelmässig auftritt. Ohne diesen progressiven Abfall würde der Inhalt eines Speichers, der einer unerwünschten detektierten Tonfrequenz 10

zugeordnet wurde, möglicherweise die Schwellenzahl erreichen und damit die bestätigte Detektion dieser Tonfrequenz auslösen.

Nachstehende Tabelle II umfasst die Zeiträume für die zwölf Tonfrequenzen F1 bis F12, die entsprechen-

den Taktimpulszählungen für jeden Zeitraum, die gespeicherten Tonzahlen in Tonspeichern T₇,- bis T₁₃₁₀ und die

au JD 1 <c

Zwischenspeicher B bis B₁„ für die Tonfrequenzen FI bis F12.

Die in der Tabelle II angegebenen Zahlen beziehen sich auf eine Taktgeschwindigkeit von 7,5025 yus, eine Erhöhungsziffer von +17 für die Funktion (3), eine Schwellenzahl von 216 für die Funktion (4) und eine feste Bruchteilreduzierung von I/I6 für die Funktion (5)·

Cd

to

cn

to

TABELLE II

„j *·*> Frequence Frequenz _ , , . , Zextraum Taktimpulse _. _. . ,
Ziffer _χτ /ττ \ Zwischenspeicher / \ /» \ Tonnummer Tonspeicher

Nummer (Hz/ \ »us) v™a'

G	FI
1	F2
2	F3
3	f4
4	F5
5	f6
6	F7
7	F8
8	F9
9	F10
10	F11
R	F12

1055

1124 1197 1275 1358 1446 1540 164O

1747 i860 1981 2110

B B,

12 11 10

9 8

5 ³4

³3 ³2

B.

947.9	126
889.7	119
835.4	111
784.3	105
736.4	98
691.6	92
694.4	87
609.8	81
572.4	76
537.6	72
504.8	67
473.9	63

79 74 70 65 61

B12 ^DB11 ^CB10

^ΓΒ8

B7

T.

B6

^DB5 ^rB4

T₁

B3

^DB1 ^DB0

VJ IV)

co 00 ho

PHB 32 762 &Ά'2 ""20.1.82

Es folgt jetzt eine Beschreibung des Flussdiagramms nach. Fig. 3» nach dem der Mikrocomputer 3 in Fig. 1 zur Durchführung der Erfindung programmiert werden kann. Die verschiedenen Befehls- und Entscheidungsblöcke in diesem Flussdiagramm haben folgende Bedeutung: - S1-R den Mikrocomputer für den Bereitsschaftzustand für die sequentielle 5~Ton-Rufdetektion zurückstellen. S2-T =0 Zeitgeber auf Null stellen. S3-W: Warten auf einen XJnterbrechungsimpuls. S4-D.INT: Das Auftreten eines Unterbrechungsimpulses

detektieren.

85-T_n=T_n. ₁ : laufende Zeit aufnehmen, zu der der Unterbrechungsimpuls detektiert wurde.

,c S6-A T=T_>TrT-T,_T: Zeit Δτ bestimmen und aufnehmen, die ίο NH N

zwischen ¥ und D₀INT vergangen ist (Schritte S3 und Sk)
S7-T_N T ₁: T_n auf die laufende Zeit T einstellen und nach ¥ zurückkehren (Schritt S3). S8-8 Δ T/8 = T : Den mittleren Zeitraum T der letzten

acht Zeiträume T bestimmen.

(Obige acht Programmschritte S1 bis S8 messen den Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Unterbrechungsimpulsen, d.h. sie bilden die Funktion (Ό). S9-T ^ ^T-nn^{?i Ist der} mittlere Zeitraum T kleiner als

die minimale Frequenznummer F12 (Tonnummer 6i) im Tonspeicher T_BQ?

S1O-N = 1: ¥enn T. ^S T_n-, dann T₁₃,- auf T₇,.,. einstellen,

A ' JdU J3U JoN

wobei N= 1,2, .... 12.

S11-T ^ ^TBN^{?: Ist der mi}'^fctlere Zeitraum T kleiner als

die maximale Tonnummer 65 der höchsten

Frequenznummer F12 im Tonspeicher T_,,?

S12-N = N+1: Venn T. \ T-,,, dann geht Τ_Ώ1 nach T_x._

A s xJ I ±51 ad.

weiter.
35 S13-N=12: Schritte S11 und S12 werden danach nach

Bedarf wiederholt, bis der mittlere Zeitraum

T, kleiner als ein bestimmter ¥ert der maxi-A

malen Tonnummern in den Speichern Τ_ΏΟ bis

PHB 32 762 1^ *J0 20.1.82

^TB12

(Obige fünf Programmschritte S9 bis SI3 bestimmen, welche Tonfrequenz der in den Schritten S1 bis S8 gemessenen Zeitraum hat, d.h. sie führen die Funktion (2)

⁵ \ aus ).

514- +17 «-> B._T: Wenn T. < T_._T im Schritt SII, wird die

Erhöhungszahl 17 dem besonderen Zwischenspeicher B_n zugegeben (N= 1, 2, ... 12), der eindeutig der relevanten Frequenz F_n zugeordnet ist.

(Dieser Programmschritt S14 führt die Funktion (5) aus).

515- B_n. s* 216?: Der besondere Zwischenspeicher B„

dem die Erhöhungsziffer 17 gerade zugegeben ist, wird geprüft, um festzustellen, ob die darin gespeicherte Gesamtzählung grosser als die Schwellenzahl 216 ist. (Dieser Programmschritt SI5 *ührt die Funktion (²O aus).

516- * 1/16 : Wenn T <f T₅₀ im Schritt S9 oder N = 12

im Schritt SI3 oder B_n ^ 216 im Schritt SI5 ist, wird die Zählung in allen Speichern B_n um 1/16 reduziert, und wird zum Schritt

-κ S3(w) zurückgekehrt, um die nächste Unter

brechung' abzuwarten.

(Dieser Programmschritt SI6 führt die Funktion (5) durch).

- DIGN = 0?: Wenn im Schritt SI5 B_n )> 216 ist, wird 3Q ein Entscheidung getroffen, ob sich der

Schritt (15) auf die zuerst empfangene Ziffer eines sequentiellen Fünftonrufsignals bezieht oder nicht.

- B_n —> LASTN: Wenn der Schritt SI7 sich dazu entscheidet, dass die zuerst empfangene

Ziffer zu berücksichtigen ist, wird die Zwisehenspeicherzahl B_n für die Frequenz, die diese zuerst empfangene

PHB 32 762 λ/Γ JA 20.1.82

Ziffer darstellt, in ein Register mit der Bezeichnung LASTN eingeschrieben und eine-"Aufzeichnungssubroutine" mit den Schritten SI9 bis S22 wird gestartet.

S19- B_n-¹^ DIGN: Dieser Schritt schreibt die Zwischenspeicherzahl B in bezug auf die zuerst empfangene Ziffer in die erste Position eines 5-stelligen Speichers DIGN ein.

S20 - +1 —=> DIGN:Dieser Schritt erhöht den Ziffernspeicher

10

DIGN um eine Position zur Bereitstellung für das Einschreiben der Zwischenspeicherzahl in bezug auf die folgende empfangene Ziffer.

521- CLR B : Dieser Schritt gibt die j> 216 Zählung 15

aus dem Zwischenspeicher B„ in bezug auf die zuerst empfangene Ziffer frei.

522- DIGN = 5?J Dieser Schritt entscheidet, ob der

Ziffernspeicher DIGN in die Position 5 erhöht ist oder nicht, d.h. er enthält die fünf Zwischenspeicherzahlen B_M in bezug auf die fünf empfangenen Ziffern, die darin gespeichert sind. Da jetzt nur die zuerst empfangene Ziffer berücksich-

tigt wird, wird zum Schritt S3(w) zurück- <* 25

gekehrt, um die folgende Unterbrechung

abzuwarten.
S23 - T,-: Wenn der Schritt SI 7 entscheidet, dass eine

empfangene Ziffer nicht die erste ist, liefert

dieser laufende Schritt die Gesamtzählung des 30

Zeitraumzeitgebers, weil er auf den Schritt S2

eingestellt wurde.
SZh — Ty 80 ms?: Dieser Schritt bestimmt, ob 80 ms

vergangen sind oder nicht, nachdem der

letzte Unterbrechungsimpuls empfangen 35

wurde.

S25 - 1ST NGP : Wenn im Schritt SZh T_n ^ 80 ms ist, geht

dieser laufende Schritt davon aus, dass

20

PHB 32 762 Ifl^ 2,0' 20.1.82

die erste Ziffer einer neuen fünfstelligen Gruppe empfangen wird, wobei die vorangehend empfangene Ziffer z.B. durch Rauschen oder Sprache ausgelöst wurde.

S26- SET DIGN = 0: Dieser Schritt stellt den Ziffernspeichern DIGN auf Null zurück, um eine neue erste Ziffer empfangen zu können, und es wird zum Schritt SI8 zurückgekehrt .
s

-N= LASTN?: Wenn im Schritt S24 T_n < 80 ms ist,

bestimmt dieser laufende Schritt, ob die Zwischenspeicherzahl B^. in bezug auf die empfangene Ziffer berücksichtigt wird.,

gleich der vorangehenden Zwischenspeicher-15

zahl B„ im Register LASTN ist oder

nicht. Wenn dieser laufende Schritt S2? entscheidet, dass die letzten zwei aufeinanderfolgenden Zwischenspeicherzahlen B_n. ungleich sind, kommt der Schritt SI9 zum Starten der Aufzeichnungsroutine an die Reihe.

- F: Wenn der Schritt S27 entscheidet, dass zwei auf

einanderfolgende Zwischenspeicherzahlen B_n

gleich sind, bedeutet dies eine falsche Detektion,

die möglicherweise eine zweite Detektion der gleichen Ziffer ist.

- CLR BNs Dieser Schritt gibt die > 216-Zählung aus

dem Zwischenspeicher B_n in bezug auf die falsch empfangene Ziffer frei, und es wird zum Schritt S3 zurückgekehrt, um die folgende Unterbrechung abzuwarten.

- 5TC DET: Wenn im S_chritt S22 DIGN = 5 ist, bedeutet

dieser laufende Schritt, dass ein sequentielles 5-Ton-Rufsignal detektiert wurde.

S31- OP RT: Dieser Schritt ist eine "Ausgangssubroutine" zum Erzeugen der geeigneten Ausgangssignale aus dem Mikrocomputer zur Ausgangsschaltung

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des Tondetektors zum Aktivieren der verschie denen visuellen Anzeigen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE s

1 .1 Tondetektor zum aufeinanderfolgenden Detektieren der Töne eines elektrischen Multitonsignals mit einer Vielzahl sequentieller Tonbursts, dadurch gekennzeichnet,

dass ein Nulldurchgangsdetektor der aus einem Multiton-5

signal einen Unterbrechungsimpuls bei jedem Nulldurchgang in mindestens einer Richtung des Multitonsignals erzeugt, und eine digitale Verknüpfungsanordnung vorgesehen sind, die bei jedem Unterbrechungsimpuls die nachstehenden

Funktionen durchführt: 10

ί) Messung des Zeitraums zwischen aufeinanderfolgenden Unterbrechungsimpulsen;

2) Bestimmung der Tonfrequenz dieses Zeitraums;

3) Erhöhung einer Zählung in einem Speicher aus

,_ einem Speichersatz, der einer Vielzahl von Ab-

stimmkreisen entspricht, wobei die Zählung den Signalanstieg des betreffenden Abstimmkreises darstellt;

h) Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem eine Zählung „„ eine Schwellenzahl erreicht, die die Resonanz-

bedingung eines der Abstimmkreise darstellt; 5) Reduzierung aller Zählungen um einen Bruchteil ihres Verts, um den Signalabfall der Abstimmkreise darzustellen.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 25

dass zur Durchführung der Punktionen 1) bis 5) und zur Verwendung ihres Ergebnisses zum Erreichen von Multitonsignalerkennung die digitale Verknüpfungsanordnung folgenden Algorithmus unter der Steuerung eines Taktgebers durchführt:

(a) Zählen der Anzahl von Taktimpulsen im Zeitraum zwischen jedem Unterbrechungsimpuls un dem vorangehenden Unterbrechungsimpuls zum Erzeugen einer ersten Zahl, die

• ·

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diesen gemessenen Zeitraum darstellt;

(b) Vergleichen der ersten Zahl mit vorbestimmten Zahlen, die die Zeitraum^ aller verschiedenen möglichen

Tonfrequenzen darstellen, die das Multitonsignal haben 5

kann, um eine unbestätigte Detektion der besonderen

Tonfrequenz zu erreichen, der der gemessene Zeitraum entspricht;

(c) Erzeugen einer mit einem ausgewählten Wert anfangenden, der besonderen Tonfrequenz zugeordneten zweiten Zahl in bezug auf jede unbestätigte Detektion einer Tonfrequenz und danach das Erhöhen der relevanten Zahl

um einen vorgegebenen Betrag bei jeder unbestätigten Detektion der betreffenden Tonfrequenz;

₁₅ (d) Nach dem Erhöhen einer der zweiten Zahl das

Vergleichen dieser Zahl mit einer SchwellenzaKL zum Erhalten einer bestätigten Detektion der betreffenden Tonfrequenz, wenn die zweite Zahl die Schwellenzahl überschreitet;

(e) Das Dekrementieren der Zählung um einen Bruchteil ihrer verschiedenen Werte (welche Zählung in bezug auf alle Tonfrequenzen besteht) nach jedem Vergleich einer Zählung mit der erwähnten Schwellenzahl;

(f) Die Erkennung des Multitonsignals, wenn eine bestätigte Detektion aller Tonfrequenzen dieses Signals aufeinanderfolgend erhalten ist.

3. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie visuelle und/oder hörbare Anzeigemittel enthält, die auf Ausgangssignale ansprechen, die von den erwähnten, digital betreibbaren logischen Mitteln zufolge der Erkennung von der Funktion (f) erzeugt werden. k. Detektor.nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewählte Wert und der vorgegebene Betrag in der Funktion (c) zum Einleiten bzw. Erhöhen einer Zählung vorzugsweise mit dem gleichen Wert haben gewählt sind.

5· Detektor nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die gleichen Werte sich so zur Schwellenzahl im

a a ···· a··

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S_chritt (d) und zum Bruchteil im Schritt (e) verhalten, dass der Signalanstieg und -abfall der erwähnten Zählung exponentiell sind.

6. Detektor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzgang eines jeden simulierten Abstimmkreises einen maximalen ¥ert über ein vollständiges Frequenzband aufweist, das um die Resonanzfrequenz des Abstimmkreises

zentriert ist. 10

7. Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzgang eines jeden simulierten Abstimmkreises unabhängig von seiner aktuellen Resonanzfrequenz gleich ist.