雙音多頻檢測模塊設(shè)計

1、四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計1雙音多頻檢測模塊設(shè)計學生;胡小林 指導(dǎo)教師：段恒利內(nèi)容摘要：電話撥號有兩種，脈沖和音頻，所謂音頻也稱雙音多頻（DTMF）信號的撥號方式，雙音多頻既是電話撥號時每按一個鍵，有兩個音頻頻率疊加成一個雙音頻信號，十二個按鍵由七個音頻頻率區(qū)分。雙音多頻信號（DTMF） ，電話系統(tǒng)中電話機與交換機之間的一種用戶信令，通常用于發(fā)送被叫號碼。在使用雙音多頻信號之前，電話系統(tǒng)中使用一連串的斷續(xù)脈沖來傳送被叫號碼，稱為脈沖撥號。脈沖撥號需要電信局中的操作員手工完成長途接續(xù)。雙音多頻信號是貝爾實驗室發(fā)明的，其目的是為了自動完成長途呼叫。雙音多頻的撥號鍵盤是 44 的矩陣，每一行代

2、表一個低頻，每一列代表一個高頻。每按一個鍵就發(fā)送一個高頻和低頻的正弦信號組合，比如1相當于 697 和 1209 赫茲(Hz)。交換機可以解碼這些頻率組合并確定所對應(yīng)的按鍵。 本設(shè)計主要采用 8870 以及外圍電路完成雙音多頻的檢測，DTMF（雙音頻）編譯碼技術(shù)普遍用于程控電話系統(tǒng)，由于其功耗低、抗噪擾性能好、外圍元件少，可與各種載體配用。碼容量大，可自動控制也可鍵盤控制，能方便地與各類傳感器接口，輸出可通過數(shù)碼管顯示，也可驅(qū)動光耦合器、繼電器及可控硅等，因此近年來也被廣泛應(yīng)用于工業(yè)遙控遙測、家電自動控制、舞臺燈光、集群報警、多路尋呼等技術(shù)領(lǐng)域。本文介紹的 DTMF 檢測電路。關(guān)鍵詞：DTMT

3、 產(chǎn)生電路 檢測模塊 8870DCDesignDesign forfor vendingvending machinesmachines PLCPLC systemsystem Abstract:Abstract: There are two kinds of telephone dial-up, pulse and audio, audio so-called also called dual tone multiple frequency (DTMF) signal way of dial-up, dual tone multiple frequency is when the telep

4、hone dial-up every press a key, there are two audio stack into a double audio frequency signal, twelve keys by seven audio frequency. Dual tone multi-frequency (DTMF) signal, the telephone system in the telephone switch between a user and signaling, usually called number to send. Before using the du

5、al tone multiple frequency signal, the telephone system used in a series of intermittent pulse to transfer 四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計2was called number, called pulse dialing. Dial pulse need operator manually long-distance succeeded in telecommunication bureau. Dual tone multiple frequency signal was invented

6、 by bell LABS, its purpose is to automatically complete the long distance call. Dual tone multiple frequency dial key .Keywords:Keywords: DTMT produce 8870 dc circuit detection module四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計3目 錄前言.41雙音多頻（DTMF）信號的設(shè)計 .41.1 設(shè)計目的及意義 .41.2 雙音多頻（DTMF）信號的組成 .51.3 DTMF 信號的應(yīng)用.61.4 仿真軟件介紹 .71.4.1 PRO

7、TEL 軟件概述.71.4.2 MATLAB 軟件概述.81.5 電路設(shè)計中的核心器件 .81.5.1 MT8870.81.5.2 MT8870 在 DTMF 中的應(yīng)用.91.5.3 MC74HC4511.101.6 主要參數(shù)設(shè)置 .102雙音多頻（DTMF）信號的產(chǎn)生與檢測 .112.1 雙音多頻信號的產(chǎn)生 .112.2 雙音多頻信號檢測 .132.3 MATLAB 工具箱函數(shù)GOERTZEL.133雙音多頻（DTMF）信號的仿真 .143.1 DTMF 信號方針.143.2 仿真程序運行結(jié)果 .154總結(jié) .17參考文獻：.19 四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計4雙音多頻檢測模塊設(shè)計前言雙

8、音多頻 DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）信令，就是用兩個頻率行頻和列頻來表示電話機鍵盤上的一個數(shù)字。雙音多頻信號是音頻電話中的撥號信號，由美國 AT&T 貝爾公司實驗室研制，并用于電話網(wǎng)絡(luò)中。這種信號制式具有很高的撥號速度，且容易自動監(jiān)測識別，很快就代替了原有的用脈沖計數(shù)方式的撥號制式。逐漸在全世界范圍內(nèi)使用在按鍵式電話機上，這種雙音多頻信號制式不僅用在電話網(wǎng)絡(luò)中，還可以用于傳輸十進制數(shù)據(jù)的其它通信系統(tǒng)中，用于電子郵件和銀行系統(tǒng)中。這些系統(tǒng)中用戶可以用電話發(fā)送 DTMF 信號選擇語音菜單進行操作。作為實現(xiàn)電話號碼快速可靠傳輸?shù)囊环N技術(shù)，它具有很強的抗干擾能

9、力和較高的傳輸速度，因此，可廣泛用于電話通信系統(tǒng)中。但絕大部分是用作電話的音頻撥號。另外，它也可以在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛地用來實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)流和語音等信息的遠程傳輸。 近年來 DTMF 也應(yīng)用在交互式控制中，諸如語言菜單、語言郵件、電話銀行和 ATM 終端等。通過軟件產(chǎn)生與檢測DTMF 信令，是一項較有價值的工程應(yīng)用。這是一種技術(shù)，就是電話機上的一個按鍵按下去時，電話機向交換機同時發(fā)送兩個頻率的信號，告訴交換機按的是哪個按鍵，以前采用脈沖方式，速度慢，一共有 8 個頻率的音頻信號，分為 2組，每組 4 個，兩兩組合共可以代表 16 個按鍵，分別代表 0-9 、#、*等按鍵。1雙音多頻（DTMF）信

10、號的設(shè)計1.1 設(shè)計目的及意義雙音多頻信號（DTMF）是電話系統(tǒng)中電話機與交換機之間的一種用戶信令，通常用于發(fā)送被叫號碼。雙音多頻信號是貝爾實驗室發(fā)明的，其目的是為了自動完成長途呼叫。 電話撥號有兩種，脈沖和音頻，所謂音頻也稱雙音多頻（DTMF）信號的撥號方式，雙音多頻既是電話撥號時每按一個鍵，有兩個音頻頻率疊加成一個雙音頻信號，十二個按鍵由七個音頻頻率區(qū)分。在使用雙音多頻信號之前，電話四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計5系統(tǒng)中使用一連串的斷續(xù)脈沖來傳送被叫號碼，稱為脈沖撥號。脈沖撥號需要電信局中的操作員手工完成長途接續(xù)。雙音多頻的撥號鍵盤是 44 的矩陣，每一行代表一個低頻，每一列代表一個高頻

11、。每按一個鍵就發(fā)送一個高頻和低頻的正弦信號組合，比如1相當于 697 和 1209 赫茲(Hz)。交換機可以解碼這些頻率組合并確定所對應(yīng)的按鍵。本次課設(shè)的目的就是通過學習和掌握現(xiàn)代交換原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計一個雙音多頻檢測模塊并對電路進行仿真，綜合應(yīng)用所學知識，進行一次比較全面的訓練，為今后的學習和工作積累經(jīng)驗。此外，該題目還涵蓋了通信原理、電路分析、交換原理等主要課程的知識點，學生通過該題目的設(shè)計過程，可以初步掌握 DTMF 編/解碼技術(shù)原理和相關(guān)電路設(shè)計、開發(fā)原理，得到系統(tǒng)的訓練，提高解決實際問題的能力。1.2 雙音多頻（DTMF）信號的組成雙音多頻信號作為實現(xiàn)電話號碼快速可靠傳輸?shù)囊环N技術(shù)，

12、它具有很強的抗干擾能力和較高的傳輸速度，因此，廣泛應(yīng)用于電話通信系統(tǒng)中。近年來，雙音多頻信號也應(yīng)用在交互式控制中，如在語言控制、語言郵件、電話銀行和ATM 終端等的應(yīng)用。一般電話的撥號鍵盤就是一個雙音多頻信號發(fā)生器，它的構(gòu)成和形式如圖 1.1_1 所示。圖 1.2-1 雙音多頻鍵盤組成圖圖雙音頻撥號電話當人們按下某一個按鍵時，會產(chǎn)生一組特定的雙音信號，稱為雙音多頻信號，電話交換機會對該信號進行處理，根據(jù)兩個單音頻率來識四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計6別所按下的號碼。將電話撥號盤上的數(shù)字 09 和兩個標有“*”和“#”的特殊按鈕進行頻率分配，如圖 1.2-2 所示。包括兩個頻率低頻段包括的頻率

13、是697Hz，770Hz，852Hz 和 941Hz，稱為行頻。高頻段內(nèi)含的頻率 1209Hz，1336Hz，1477Hz，1633Hz，稱為列頻，它們可頻率分配構(gòu)成 16 種頻率組合，每一種組合由一對正弦頻率信號唯一確定。其中第四列 1633Hz 對應(yīng)的按鍵目前并沒有使用，留待將來擴展使用。 列行1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz 123A770Hz 4 5 6 B852Hz 7 8 9C941Hz * 0 # D圖 1.2-2 雙音多頻撥號的頻率分配圖1.3 DTMF 信號的應(yīng)用DTMF 信號即雙音多頻信號,最先用于程控電話交換系統(tǒng)來代替號盤脈沖信號，如圖 1.3-

14、1 所示：圖 1.3-1 DTMF 用于撥號系統(tǒng)圖主叫用戶摘機按鍵撥號后，電話號碼所對應(yīng)的 DTMF 信號通過電話線傳到程四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計7控交換機中的 DTMF 接受電路，交換機中的微機識別被叫電話號碼后，接通主被叫用戶實現(xiàn)雙方通話。DTMF 信號還用于自動控制系統(tǒng)，如果把 DTMF 的發(fā)送電路用于主控系統(tǒng)，接受電路用于被控系統(tǒng)，就可以方便地組成有線或無線通信系統(tǒng)，如圖圖 1.3-2 所示，其通道數(shù)視需要而定，16 通道以內(nèi)每通道只需編一位號碼即可，若需要更多通道，則可象電話號碼編號一樣編為兩位或兩位以上的號碼。圖 1.3-2 DTMF 用于控制系統(tǒng)圖1.4 仿真軟件介紹1.

15、4.1 PROTEL 軟件概述PROTEL 是 PORTEL 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件，在電子行業(yè)的 CAD 軟件中，它當之無愧地排在眾多 EDA 軟件的前面，是電子設(shè)計者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學習它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用 PROTEL。早期的 PROTEL 主要作為印制板自動布線工具使用，運行在 DOS 環(huán)境，對硬件的要求很低，在無硬盤 286 機的 1M 內(nèi)存下就能運行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設(shè)計功能，其印制板自動

16、布線的布通率也低，而現(xiàn)今的 PROTEL 已發(fā)展到 PROTEL99（網(wǎng)絡(luò)上可下載到它的測試板），是個龐大的 EDA軟件，完全安裝有 200 多 M，它工作在 WINDOWS95 環(huán)境下，是個完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設(shè)四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計8計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有 Client/Server （客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL 等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密

17、度 PCB 的100布通率。在國內(nèi) PROTEL 軟件較易買到，有關(guān) PROTEL 軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普及提供了基礎(chǔ)。想更多地了解 PROTEL 的軟件功能或者下載 PROTEL99 的試用版，可以在 INTERNET 上。1.4.2 MATLAB 軟件概述MATLAB 是矩陣實驗室（Matrix Laboratory）的簡稱，是美國 MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括 MATLAB 和 Simulink 兩大部分。MATLAB 是由美國 mathworks 公司發(fā)布的主要面對科學計

18、算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如 C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。 MATLAB 和 Mathematica、Maple 并稱為三大數(shù)學軟件。它在數(shù)學類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB 可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計

19、算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C，F(xiàn)ORTRAN 等語言完成相同的事情簡捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點,使 MATLAB 成為一個強大的數(shù)學軟件。在新的版本中也加入了對 C，F(xiàn)ORTRAN，C+ ，JAVA 的支持?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 MATLAB 愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。1

20、.5 電路設(shè)計中的核心器件四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計91.5.1 MT8870MT8870 音調(diào)譯碼器（Tone Decoder）是 MITEL 公司所開發(fā)生產(chǎn)為一顆常用復(fù)頻譯碼 IC，這個電路可以接收 DTMF 信號，是一個完整的 DTMF 接收器。它接收了 DTMF 信號后，內(nèi)部將信號分成高頻帶和低頻帶，并將此信號送至數(shù)字譯碼器，然后將訊號送至數(shù)字譯碼器以解出按鍵值，接著將解出的按鍵值以二進制的方式以四條線(Q1、Q2、Q3、Q4)輸出到外部共享 Bus 上，其 MT8870 接腳說明如表 1 及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2。值得一提的是，當 MT8870 解出一個按鍵值且輸出到外部時，其 ST

21、D 接腳會由低態(tài)升為高態(tài)，經(jīng)一段時間后再降為低態(tài)，我們便可利用此特點偵測到此腳有訊號時便馬上將 Q1-Q4 接腳所產(chǎn)生的值讀入CPU，然后解出電話的按鍵值。GS3IN-2OSC17OSC28TOE10INH5PWDN6VSS9StD15VDD18St/GT17ESt16Q414Q313Q212Q111VRef4IN+1MT8870R7100KR8100KC30.1Y13.579545MR9100KC40.112A74LS04IN1IN2IN3IN4IN5VCC信信信信圖 1.511-1 MT8870 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1.5.2 MT8870 在 DTMF 中的應(yīng)用MT8870 組成收號電路，它的輸入

22、為來自模擬用戶接口雙音多頻信號，輸出為 4 位二進制數(shù)據(jù)，供處理器從數(shù)據(jù)總線讀入。MT8870 的功能模塊圖見圖 2。其收號過程如下：模擬信號從 IN-腳引入后，經(jīng)雙音濾波器初步濾除帶外干擾信號，隨后，此濾出信號在經(jīng)高群濾波器和低群濾波器分別濾出其中的高頻和低頻分量，這兩種分量分別通過過零檢測后送給數(shù)字檢測計算電路；該電路對音頻信號進行進一步的優(yōu)化，能排除外部噪聲因偶然含有默寫特定頻率而被編碼器編碼，或則影響編碼器的編碼，從而引起后續(xù)的收號錯誤。當高、低四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計10頻組信號同時被編碼器測到時，ESt 腳將輸出高電平作為有效檢測 DTMF 信號的標志，而當 DTMF 信號

23、消失時，ESt 腳將輸出低電平。為了防止外部噪聲被MT8870 誤編碼，編碼器要求被編碼的音頻信號能維持一段時間，這段時間由外部的一個 RC 電路來決定。如前所述，當音頻信號被檢測到時。ESt 輸出高電平l，電容放電，VC 上的電壓值上升(假設(shè)信號在整個要求時間內(nèi)部存在)，VC 升到一個門限值 VTST 時，該音頻信號被編碼，變成了數(shù)字信號，該數(shù)字信號將被鎖存起來，此時，GT 就為高，使 VC 點的電壓由門限值升到 VDD，此后，只要ESt 仍保持為高，GT 就為高，外部的 RC 電路回到初始狀態(tài)，隨后，經(jīng)過一段鎖存操作引起的延時后，StD 腳輸出高電平，表示信號鎖存完畢。這時，外部期間若要從

24、 D1D4 上讀這四位編碼，應(yīng)使 TOE 為高，打開鎖存器，這就完成了DTMF 的收號任務(wù)。1.5.3 MC74HC4511雙列 16 腳封裝，BCD-7 段鎖存或譯碼或驅(qū)動器，它將輸入 BCD 標準代碼變換成驅(qū)動七段數(shù)碼管所需的碼信號。它又稱四線七段鎖存譯碼器，其中四線A-D 為 BCD 碼輸入端，高電平有效，A 為低位輸入端，D 為高位輸入端，七段 a-g 輸出高電平以驅(qū)動共陰極數(shù)碼管發(fā)光，LE 為鎖存控制端，高電平時能夠鎖存輸入的 BCD 碼，LT 為燈側(cè)試反相控制端，BI 為消隱反相控制端。MC74HC4511芯片引腳結(jié)構(gòu)如圖 1.5.3-1 所示。四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計11

25、圖 1.5.3-1 MC74HC4511 引腳圖1.6 主要參數(shù)設(shè)置檢測 DTMF 信號的 DFT 參數(shù)選擇DFT 檢測模擬 DTMF 信號所含有的兩個音頻頻率，是一個用 DFT 對模擬信號進行頻譜分析的問題。根據(jù)第三章用 DFT 對模擬信號進行譜分析的理論，確定三個參數(shù)：（1）采樣頻率，（2）DFT 的變換點數(shù) N，（3）需要對信號的觀sF察時間的長度。這三個參數(shù)不能隨意選取，要根據(jù)對信號頻譜分析的要求進pT行確定。這里對信號頻譜分析也有三個要求： （1）頻率分辨率，（2）譜分析的頻譜范圍，（3）檢測頻率的準確性。確定8KHz，N205，。sFmsTp402雙音多頻（DTMF）信號的產(chǎn)生與檢

26、測DTMF 信號系統(tǒng)是一個典型的小型信號處理系統(tǒng)，它要用數(shù)字方法產(chǎn)生模擬信號并進行傳輸，其中還用到了 D/A 變換器；在接收端用 A/D 變換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并進行數(shù)字信號處理與識別。為了系統(tǒng)的檢測速度并降低成本，還開發(fā)一種特殊的 DFT 算法，稱為戈澤爾(Goertzel)算法，這種算法既可以用硬件（專用芯片）實現(xiàn)，也可以用軟件實現(xiàn)。下面首先介紹雙音多頻信號的產(chǎn)生方法和檢測方法，戈澤爾算法。2.1 雙音多頻信號的產(chǎn)生DTMF 雙音頻信號由兩個二階數(shù)字正弦振蕩器產(chǎn)生，一個用來產(chǎn)生行音頻信四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計12號，另個一產(chǎn)生列音頻信號。DTMF 編解碼器的音頻信號產(chǎn)生部分是基

27、于兩個二階的數(shù)字正弦波振蕩器，一個產(chǎn)生行頻，一個產(chǎn)生列頻。振蕩器的框圖如 2.1-1 所示。圖 2.1-1 振蕩器框圖假設(shè)時間連續(xù)的 DTMF 信號用表示，式中)2sin()2sin()(21tftftx是按照表 1 選擇的兩個頻率，代表低頻帶中的一個頻率，代表高頻21ff 和1f2f帶中的一個頻率。顯然采用數(shù)字方法產(chǎn)生 DTMF 信號，方便而且體積小。下面介紹采用數(shù)字方法產(chǎn)生 DTMF 信號。規(guī)定用 8KHz 對 DTMF 信號進行采樣，采樣后得到時域離散信號為 )8000/2sin()8000/2sin()(21nfnfnx 形成上面序列的方法有兩種，即計算法和查表法。用計算法求正弦波的序

28、列值容易，但實際中要占用一些計算時間，影響運行速度。查表法是預(yù)先將正弦波的各序列值計算出來，寄存在存儲器中，運行時只要按順序和一定的速度取出便可。這種方法要占用一定的存儲空間，但是速度快。 因為采樣頻率是 8000Hz，因此要求每 125ms 輸出一個樣本，得到的序列再送到 D/A 變換器和平滑濾波器，輸出便是連續(xù)時間的 DTMF 信號。DTMF 信號通過電話線路送到交換機。產(chǎn)生 DTMF 信號的流程圖如 2.1-2 所示。四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計13圖 2.1-2 產(chǎn)生 DTMF 信號的流程圖2.2 雙音多頻信號檢測在接收端，要對收到的雙音多頻信號進行檢測個正弦波的頻率是多少，以判斷

29、所對應(yīng)的十進制數(shù)字或者符號。顯然這里仍然要用數(shù)字方法進行檢測，因此要將收到的時間連續(xù) DTMF 信號經(jīng)過 A/D 變換，變成數(shù)字信號進行檢測。檢測的方法有兩種，一種是用一組濾波器提取所關(guān)心的頻率，根據(jù)有輸出信號的2 個濾波器判斷相應(yīng)的數(shù)字或符號。另一種是用 DFT（FFT）對雙音多頻信號進行頻譜分析，由信號的幅度譜，判斷信號的兩個頻率，最后確定相應(yīng)的數(shù)字或符號。當檢測的音頻數(shù)目較少時，用濾波器組實現(xiàn)更合適。FFT 是 DFT 的快速算法，但當 DFT 的變換區(qū)間較小時，F(xiàn)FT 快速算法的效果并不明顯，而且還要占用很多內(nèi)存，因此不如直接用 DFT 合適其信號檢測流程結(jié)構(gòu)圖如 2.2-1 所示。四

30、川師范大學成都學院本科課程設(shè)計14圖 2.2-1 DTMF 信號檢測流程圖2.3 MATLAB 工具箱函數(shù) goertzelGoerztel 函數(shù)的調(diào)用格式為：Xgk=goertzel(Xn,K)Xn 是被變換的時域序列，用于 DTMF 信號檢測時，Xn 就是 DTMF 信號的 205個采樣值。K 是要求計算的 DFTXn的頻點序號向量，用 N 表示 Xn 的長度，則要求1KN。由表 2 可知，如果只計算 DTMF 信號 8 個基頻時，K=18，20，22，24，31，34，38，42，如果同時計算 8 個基頻及其二次諧波時，K=18，20，22，24，31，34，35，38，39，42，43

31、，47，61，67，74，82。Xgk 是變換結(jié)果向量，其中存放的是由 K 指定的頻率點的 DFTx(n)的值。設(shè) X(k)= DFTx(n)，則( )( ), 1,2,length()Xgk iX K iiK3雙音多頻（DTMF）信號的仿真3.1 DTMF 信號方針四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計15DTMF 信號的產(chǎn)生與識別仿真實驗在 MATLAB 環(huán)境下進行，編寫仿真程序，運行程序，送入 8 位電話號碼，程序自動產(chǎn)生每一位號碼數(shù)字相應(yīng)的 DTMF 信號，并送出雙頻聲音，再用 DFT 進行譜分析，顯示每一位號碼數(shù)字的 DTMF 信號的DFT 幅度譜，安照幅度譜的最大值確定對應(yīng)的頻率，再安照

32、頻率確定每一位對應(yīng)的號碼數(shù)字，最后輸出 8 位電話號碼。其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖 3.1-1 所示其外部硬件連接如圖 3.1-2 所示。圖 3.1-1 是利用 Protel 仿真軟件實現(xiàn)的雙音多頻信號檢測硬件圖四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計16圖 3.1-2 硬件連接圖顯示部分3.2 仿真程序運行結(jié)果1、程序分四段：第一段（27 行）設(shè)置參數(shù)，并讀入 8 位電話號碼；第二段（920 行）根據(jù)鍵入的 8 位電話號碼產(chǎn)生時域離散 DTMF 信號，并連續(xù)發(fā)出 8 位號碼對應(yīng)的雙音頻聲音；第三段（2225 行）對時域離散 DTMF 信號進行頻率檢測，畫出幅度譜；第四段（2633 行）根據(jù)幅度譜的兩個峰值，

33、分別查找并確定輸入 8 位電話號碼。程序清單如下：% DTMF 雙頻撥號信號的生成和檢測程序%clear all;clc;tm=1,2,3,65;4,5,6,66;7,8,9,67;42,0,35,68; N=205;K=18,20,22,24,31,34,38,42;f1=697,770,852,941; f2=1209,1336,1477,1633; TN=input(鍵入 8 位電話號碼= ); TNr=0; for l=1:8;四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計17d=fix(TN/10(8-l); TN=TN-d*10(8-l); for p=1:4; for q=1:4; if tm

34、(p,q)=abs(d); break,end endif tm(p,q)=abs(d); break,end end n=0:1023; x = sin(2*pi*n*f1(p)/8000) + sin(2*pi*n*f2(q)/8000); sound(x,8000); pause(0.1) X=goertzel(x(1:205),K+1); val = abs(X); subplot(4,2,l); stem(K,val,.);grid;xlabel(k);ylabel(|X(k)|) axis(10 50 0 120) limit = 80; for s=5:8; if val(s)

35、limit, break, end end for r=1:4; if val(r) limit, break, end end TNr=TNr+tm(r,s-4)*10(8-l);enddisp(接收端檢測到的號碼為：) disp(TNr)2、運行結(jié)果：四川師范大學成都學院本科課程設(shè)計18（1）、運行程序，根據(jù)提示鍵入 8 位電話號碼 12341234，然后回車。（2）、回車后可以聽見 8 位電話號碼對應(yīng)的 DTMF 信號的聲音，并輸出相應(yīng)的 8 幅頻譜圖如下圖 3.2-1 所示。（3）、左上角的第一個圖在 k=18 和 k=31 兩點出現(xiàn)峰值，所以對應(yīng)第一位號碼數(shù)字 1。最后顯示檢測到的電話號碼 12341234。.圖 3.2-1 運行結(jié)果圖4總結(jié)通過此次實驗，我們對 DTMF 的基礎(chǔ)知識有了個比較深刻的了解，掌握了DTMF 的信號產(chǎn)生及信號檢驗的原理及方法，加深了對雙音多頻信號的產(chǎn)生與檢測的理解，提高了利用交換原理知識處理系統(tǒng)問題的能力。并聯(lián)系以往學習的知識，利用 PROTEL