Baustein zur Sprachidentifikation von Amateurfunkstationen

Version vom 18. April 2008 ( Neu: HEX-File downloadbar )
In der Elektronikzeitschrift "ELV Journal" [1] weckte unlängst die Beschreibung eines kleinen Bausteins mein Interesse. Dabei handelte es sich um ein einfach einsetzbares Modul zum Speichern und Wiedergeben von WAV-Audiofiles ( max. 24 Sekunden ). Obwohl der Entwickler anscheinend mehr im Bereich des Modellbaus liegende Anwendungen im Sinn hatte, dachte ich sofort auch an Einsatzmöglichkeiten im Amateurfunk. So könnte es z.B. nützlich sein, wenn man eine automatische Station veranlassen könnte, sich auch per Sprachmessage zu identifizieren.  Bei D-Star-Repeatern gibt es beispielweise das Problem, daß man sich zwar weltweit "verlinken" kann, es oft aber offen bleibt, ob man am Ziel auch wirklich hörbar ist. In solchen Fällen würde es nützlich sein, wenn der Ziel-Repeater mit einer Sprachausgabeeinheit ausgestattet sein würde und man selbst die Möglichkeit zum gezielten Abrufen einer von dort kommenden Ident-Message hätte. Nachdem die meisten Funkgeräte bereits standardmäßig mit DTMF-Encodern ausgerüstet sind, lag es nahe, die Abfragen hierüber zu steuern. So entstand das im Folgenden beschriebene Projekt:

[1]  "Mini-USB-Sound Modul" ELV Journal 3/2007 S.58-61  ( ELV-Art-Nr.: 68-753-44  )
http://www.elv.de/output/controller.aspx?cid=74&detail=10&detail2=17773
 
Abb.1  DTMF-Decoder mit ELV-Sprachspeicherbaustein "MSM1"

Neben dem schon oben erwähnten ELV-Sprachspeicherbaustein, wird der Kern der Elektronik durch einen DTMF-Decoderchip "U1" ( MT8870 )  und einen Mikrokontroller "U2" ( AT89C2051 ) gebildet. Die Abläufe werden durch ein im Flash-Speicher des Prozessors "U2" abgeleges Programm gesteuert. Zur Auswertung kommt das bei geberseitiger Betätigung der Taste "0" erzeugte DTMF-Tongemisch. Nach erfolgreicher Decodierung liefert der Prozessor einen kurzen positiven Puls an seinem Ausgang Pin 11. Nach Invertierung mithilfe von Transistor "Tr1" dient er dem Start einer Sprachausgabe. Dazu wird er Eingang "ST5" des MSM1-Bausteins zugeführt. Ein weiterer, unmittelbar danach an Prozessor-Pin 9 bereitgestellter Puls liefert nach Invertierung durch "Tr2" über dessen Open-Collector das zur Aktivierung eines angeschlossenen Senders benötigte PTT-Signal ( "push to talk" ). Dabei sind die bekannten Varianten zur Steuerung von a.) Sendern mit separatem PTT-Tasteingang und b.) Sendern mit kombiniertem Mikrofon/PTT-Anschluss möglich. In letzterem Fall muss die Brücke "JP1" geschlossen sein. Die vom Sprachspeicherbaustein bereitgestellten Tonsignale stehen am Line-Ausgang "ST9" des "MSM1" zur Verfügung. Von hier sind sie ( ggf. kombiniert mit dem PTT-Tastsignal ) dem MIC-Eingang des Senders zuzuführen.
Nachdem der Sprachspeicherbaustein leider kein Kriterium zur Enderkennung der Tonsignalausgaben liefert, muss der Anwender die Anpassung der Sender-Tastimpulslänge an die jeweilige Sprachausgabezeit leider selbst vornehmen. Hierzu dienen vor allem die Prozessoranschlüsse 16-19 ( P1.4-P1.7 ). Entsprechend Tabelle 1 lassen sich hierüber Pulslängen zwischen 1 und 15 Sekunden wählen. Da der Sprachbaustein eine maximale Speicherkapazität von 24 Sekunden besitzt, lässt sich die gewählte Impulszeit bei Bedarf auch noch um einen Festwert von 10 Sekunden verlängern. Zur Aktivierung dieser Funktion ist Pin 7 des Prozessors "U2" bzw. Schalter"S1" mit Masse zu verbinden.  

SWITCH
 J1
 J2
 J3
 J4  
PROZESSOR-PIN   
 16  
17 
18  
19
 PROZESSOR-PORT 
 P1.4  
P1.5  P1.6  P1.7  
DELAY



1 Sec. H
 L
 L
 L
2 Sec. L
 H
 L
 L
3 Sec. H
 H
 L
 L
4 Sec.. L
 L
 H
 L
5 Sec. H
 L
 H
 L
6 Sec. L
 H
 H
 L
7 Sec. H
 H
 H
 L
8 Sec. L
 L
 L
 H
9 Sec. H
 L
 L
 H
10 Sec. L
 H
 L
 H
11 Sec. H
 H
 L
 H
12 Sec. L
 L
 H
 H
13 Sec. H
 L
 H
 H
14 Sec. L
 H
 H
 H
15 Sec. H
 H
 H
 H





Tabelle 1
"H"= offener Porteingang    "L" = Masseverbindung

ANM.:  Durch Masseverbindung von Port P3.3 ( Pin 7 ) verlängert sich die jeweils angewählte Verzögerungszeit um weitere 10 Sekunden.
Zum Sprachbaustein "MSM1"

Abb.2  ELV-Sprachmodul "MSM1" ( Abm.: 34x30mm )

Der Sprachbaustein "MSM1" wird als Bausatz geliefert. Alle verwendeten SMD-Bauteile sind jedoch bereits bestückt. Das Einlöten der wenigen auf der Platine noch fehlenden Bauteile erfordert somit nur ein paar Minuten und keine speziellen Maßnahmen. Die auf das Modul übertragbaren WAV-Dateien müssen im 8 Bit-Mono-Mode mit einer Samplingrate vom 22.05 KHz vorliegen. Die einfachste Möglichkeit besteht darin, sie mit dem zu "WINDOWS" gehörenden Programm "AUDIORECORDER" zu erzeugen und ggf. auch damit zu bearbeiten. Dieses unter "ZUBEHÖR" zu findende Tool kann bei Bedarf auch benutzt werden, um vorher nicht-kompatible WAV-Dateien in solche mit den oben genannten Parametern zu konvertieren.
Die Einstellung der für den Betrieb des Moduls erforderlichen Parameter erfolgt über eine auf CD-ROM mitgelieferte Windows-Software. Zur Übertragung von Betriebsparametern und Sprachdateien in Richtung Speicherbaustein wird eine USB-Verbindung verwendet. Während der Übertragungszeit blinkt die auf dem Baustein befindliche LED. Abhängig von der Größe des jeweiligen Datenfiles kann dieser Vorgang mehrere Minuten dauern und erfordert somit ein wenig Geduld. Nach Beendigung der Übertragung sollte man den Sprachbaustein zuerst einem internen Funktionstest unterziehen. Dazu ist es sinnvoll, einen ( für die Funktion des Identifiers ansonsten nicht benötigten ) Lautsprecher an die Ports "ST3" und "ST4" zu schalten und durch kurzes Verbinden von "ST5" mit einem der Massepunkte "ST1" oder "ST8" die Sprachausgabe zu starten. Nach erfolgreichem Test wird die USB-Verbindung nicht länger benötigt und kann getrennt werden. Der Sprachspeicherbaustein jetzt eigenständig nutzbar. Für den Betrieb als Kennungsgeber ist lediglich noch der zum jeweiligen Sender passende Modulationspegel einzustellen. Dazu sollte man die Aussendung mit einem geeigneten Empfänger abhören und den auf der Sprachspeicherplatine befindlichen Einstellwiderstand "R13" auf optimale Wiedergabequalität einstellen. 
Weitere Infos zur Funktion und zur Verwendung des Moduls können entweder dem oben erwähnten Artikel oder den bei Lieferung des Bausatzes mitgelieferten Unterlagen entnommen werden.
Nachbau des DTMF-Decoderteils
Der DTMF-Decoderbaustein "U1" ist schon seit vielen Jahren auf dem Markt. Ursprünglich wurde er unter dem Namen "MV8870" von GEC/PLESSEY und später unter "MT8870" ( genaue Bez. ist "MT8870DE" für die 18pin-DIP-Version ) von MITEL vertrieben. Nachdem Fa. ZARLINK aus Canada die Halbleiterproduktion von MITEL übernommen hat, gibt es den Baustein mit gleicher Bezeichnung jetzt von dieser Firma. Baugleiche Ersatztypen vertreiben verschiedenste Hersteller auch unter Bezeichnungen wie: "CM8870", "HT9170B",  "UM92870C" oder "KT3170".  Fa. CONRAD bietet das Teil unter folgenden Bestellnummern an: 173193-LN und 175064-LN ( ohne Gewähr ).

Das HEX-File des Mikrokontrollerprogrammes kann hier heruntergeladen werden. Auf privater Basis sind auch kleine Mengen bereits programmierter Prozessoren lieferbar.
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