DTMF: "chi è costui?"

Sfogliando riviste, periodici, cataloghi di elettronica sicuramente ci si sarà imbattuti nella sigla DTMF, assai nota per alcuni, ancora misteriosa per altri.
Per colmare anche questa piccola lacuna ecco che viene prima spiegato cosa significa DTMF e poi viene presentato un semplice scherma elettrico di immediato funzionamento.

INTRODUZIONE.
DTMF è una sigla composta dalle lettere iniziali di quattro parole di lingua inglese: Dual Tone Multi Frequency (doppio tono a multi-frequenza).
Sostanzialmente è un sistema di trasmissione audio in grado di codificare e quindi decodificare 16 distinti comandi, spesso associati ad un tastierino a 16 pulsanti. Di fatti, tutti i moderni telefoni fissi trasmettono alla centrale i numeri telefonici composti non più ad impulsi, ma a frequenza. Ecco spiegato come mai premendo i tasti del telefono si possono udire dei suoni diversi tra loro: è la trasmissione DTMF.
Così, al posto di impiegare 16 frequenze diverse per i 16 tasti (o canali) si è preferito impiegare 8 diverse frequenze, ma associandone 2 per ogni tasto.
In questo modo si hanno 2 vantaggi principali:

1. Impiego di un numero ridotto di frequenze (8 al posto di 16).
2. Maggior grado di sicurezza intrinseca (2 toni al posto di 1 per ciascun tasto o canale).

Nella tabella posta qui sotto è possibile vedere quali sono queste frequenze e la corrispondenza con i vari tasti di un tastierino a 16 tasti.

La coppia di frequenze trasmesse è formata da una delle quattro presenti nella prima riga e una delle quattro presenti nella prima colonna. Selezionando una coppia di tali frequenze si individua una delle 16 caselle, corrispondenti ad uno dei 16 tasti.
Questo processo è simmetrico, nel senso che come ad ogni tasto corrisponde una coppia di frequenze, così ad ogni coppia di frequenze corrette corrisponde un preciso tasto. In commercio esistono dei circuiti integrati costruiti apposta per questo scopo, sollevando il progettista dall'onere di implementare a livello software o hardware tale funzione.

DECODER DTMF.
La funzione di decoder DTMF è proprio quella di decodificare il segnale DTMF, ovvero in multi-frequenza, fornendo perciò una parola a 4 bit, affiancato da un segnale di STROBE, di convalida. I 4 bit corrispondono quindi ai 16 canali o tasti per il sistema DTMF.
Nella tabella posta qui sotto è possibile vedere la corrispondenza tra la coppia di frequenze e il valore dei 4 bit che si ottengono in uscita dal decoder.

Tra i vari circuiti integrati, uno di facile reperibilità e molto semplice da utilizzare è siglato MT8870 della Mitel (www.mitelsemi.com), collocato in un contenitore DIL da 9+9 pins. Per quanto riguarda l'accuratezza di decodifica, si può stare tranquilli, dato che il timing è controllato da un quarzo esterno, da 3,58MHz, anche questo di facile reperibilità.
La piedinatura di tale circuito integrato è riportata qui sotto.

Uno schema elettrico applicativo che fa riferimento al circuito integrato MT8870 è molto semplice. Oltre al quarzo necessario alle temporizzazioni interne, sono sufficienti 3 resistenze e 2 condensatori. Lo schema suggerito e perfettamente funzionante è mostrato qui sotto.

L'elenco con i valori dei componenti utilizzati è riportato qui sotto.
Consiglio di non modificare i valori XTAL, R3, C3, altrimenti si perdono tutte le sincronizzazioni per il riconoscimento dei toni DTMF.

Qualche legittimo dubbio potrebbe venire fuori di come trattare i segnali digitali in uscita.
Quando il segnale analogico contenente delle frequenze entra nel circuito integrato, viene analizzato e se c'è corrispondenza con le coppie di frequenze corrette allora il relativo codice a 4 bit viene presentato in uscita (pin 11, 12, 13, 14); per convalidare il codice a 4 bit posto in uscita, il pin STD viene posto alto per qualche istante, per poi ritornare a livello basso. Così, se la coppia di frequenze non è corretta, il pin STD rimane a livello logico basso, non convalidando alcun dato in uscita.