用單片機(jī)AT89S52實(shí)現(xiàn)DTMF信號(hào)譯碼

1、用單片機(jī)at89s52實(shí)現(xiàn)dtmf信號(hào)譯碼dtmf信號(hào)首先用于電話的撥號(hào)系統(tǒng)，在頻率編碼遙控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)編碼傳輸中的應(yīng)用也很普遍。目前的dtmf譯碼器中，大多采納通用集成器件（單音譯碼和組合門電路）或?qū)Ｓ胐tmf信號(hào)譯碼（如mc145436等）組成譯碼電路。在無(wú)數(shù)狀況下，dtmf譯碼器輸出的數(shù)據(jù)仍需送入舉行相應(yīng)的運(yùn)算及處理，進(jìn)而控制其它各種設(shè)備的動(dòng)作。因此，假如能找到一種基于單片機(jī)的dtmf信號(hào)的譯碼算法，再輔之以容易的整形電路就可以，既可省去成套譯碼電路，又能達(dá)到簡(jiǎn)化電路降低成本的目的。本文所要介紹的，就是這種構(gòu)想的初衷，結(jié)果通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算數(shù)據(jù)論證認(rèn)為徹低能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2、dtmf信號(hào)頻率

2、組成及整形前dtmf信號(hào)的幅值密度在dtmf信號(hào)中，16個(gè)命令鍵均由兩個(gè)單音頻率信號(hào)組合（見(jiàn)表1）。單音頻率有兩組，高頻組為（1209hz、1336hz、1447hz、1633hz），低頻組為（697hz、770hz、852hz、941hz），每個(gè)命令鍵，對(duì)應(yīng)的都是一個(gè)高頻組的頻率和一個(gè)低頻組的頻率的組合。以“*”號(hào)命令鍵為例：其dtmf信號(hào)是由941hz的低頻組信號(hào)和1209hz的高頻組信號(hào)組成。圖1為其頻譜圖。表1 dtmf信號(hào)頻率組成表從圖1中可以看出，“*”號(hào)命令鍵的dtmf信號(hào)在941hz和1209hz處有譜線。在抱負(fù)條件下，可計(jì)算出頻譜密度函數(shù)x（f）在f=941hz和1209hz

3、時(shí)的模值為|x（941）|，|x（1209）|，即它們模值均不為零。也就是說(shuō)，要是同時(shí)存在頻譜密度函數(shù)模值為|x（941）|，|x（1209）|，并且它們模值均不為零時(shí)，其表征的鍵號(hào)為“*”。以此類推（見(jiàn)表1），可分離計(jì)算出低頻組信號(hào)|x（697）|、|x（770）|、|x（852）|、|x（941）|和高頻組信號(hào)|x（1209）|、|x（1336）|、|x（1447）|、|x（1633）|的模值。假如高、低頻組中均各自有一個(gè)x（f）的模值不為零，則再通過(guò)f在表1查找出其表征的命令鍵。在用單片機(jī)舉行x（f）運(yùn)算即離散傅立葉變換（dft）時(shí)，只能對(duì)有限長(zhǎng)的dtmf信號(hào)舉行分析與處理，即對(duì)有限時(shí)光

4、tp=nt內(nèi)的n個(gè)數(shù)據(jù)舉行離散傅立葉變換（n為采樣點(diǎn)數(shù)，t為采樣時(shí)光間隔）。按照dft定義式：同樣以“*” 命令鍵信號(hào)為例，在高頻率組f=1209 hz，采樣點(diǎn)數(shù)n=256，采樣時(shí)光間隔t=55×10-6 s時(shí)，由式k=f×n×t，可得k=17，即|x（17）|為dtmf信號(hào)在頻率為1209 hz處的幅值密度其值為121.5。在低頻率組f=941 hz，采樣點(diǎn)數(shù)n=256，采樣時(shí)光間隔t=54×10-6 s時(shí)，由式k=f×n×t，可得k=13，即|x（13）|為dtmf信號(hào)在頻率為941 hz處的幅值密度其值為123.6。同理，可計(jì)算

5、出其它15個(gè)命令鍵的幅值密度，見(jiàn)表2（表2為對(duì)16個(gè)命令鍵的dtmf信號(hào)采納計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算后的幅值密度）。表2 整形前dtmf信號(hào)的幅值密度表從表2看出：因?yàn)闀r(shí)域無(wú)限長(zhǎng)dtmf信號(hào)被截?cái)嗨鸬男孤┬?yīng)，如“2”、“3”號(hào)鍵對(duì)應(yīng)的dtmf信號(hào)雖然不含有頻率為1209 hz和941 hz的信號(hào)成份，可是x（17）|、x（13）|不為零，抱負(fù)時(shí)應(yīng)為零，也就是說(shuō)存在一定的幅值密度誤差。但對(duì)于含有f=1209 hz高頻組信號(hào)的dtmf信號(hào)（如“1”、“4”、“7”、“*”鍵），其x（17）|值遠(yuǎn)大于不含f=1209 hz高頻組信號(hào)的dtmf信號(hào)的x（17）|值。同樣，對(duì)于含有f=941 hz低頻組信號(hào)

6、的dtmf信號(hào)的x（13）|值遠(yuǎn)大于不含f=941hz低頻組信號(hào)的dtmf信號(hào)的x（13）|值，這樣就為實(shí)際dtmf信號(hào)譯碼識(shí)別提供了須要的條件。因在實(shí)際dtmf信號(hào)譯碼應(yīng)用時(shí)，任一鍵號(hào)所對(duì)應(yīng)的dtmf信號(hào)的譯碼過(guò)程為：（1）分離采樣dtmf信號(hào)計(jì)算出譜線為697hz、770hz、852hz、941hz的幅值密度x（k）|。（2）從中排序找到低頻組頻率fl對(duì)應(yīng)幅值密度|x（k）|最大的值。（3）同法計(jì)算，譜線為1209hz、1336hz、1467hz、1633hz的幅值密度x（k）|。（4）從中排序找到高頻組頻率fh對(duì)應(yīng)幅值密度x（k）|最大的值。（5）按照f(shuō)l、fh查表1，即可得到其所表征的

7、鍵號(hào)。2、整形后dtmf信號(hào)的幅值密度及其試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差分析為了把dtmf信號(hào)送入單片機(jī)舉行dtmf信號(hào)譯碼，還必需要對(duì)dtmf信號(hào)舉行整形，見(jiàn)圖2所示。dtmf信號(hào)經(jīng)比較限幅，整形為方波后。從dft變換定義式看出：式中x（nt）的值只能為0或者1，因此計(jì)算x（k）的運(yùn)算量大大降低，表3即為通過(guò)整形后dtmf信號(hào)采納計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算出的幅值密度。圖2 dtmf信號(hào)比較限幅暗示圖表3 整形后dtmf信號(hào)的幅值密度表對(duì)照表3和表2可以發(fā)覺(jué)，整形為方波后的dtfm信號(hào)泄漏譜線的幅值密度有所增大，而有效譜線的幅值密度也相應(yīng)變小。例如7號(hào)命令鍵產(chǎn)生的泄漏譜線的幅值密度其值從14.09增大到22.38，而有效

8、幅值密度其值從127.9減小到107.26。造成此類問(wèn)題的主要緣由是：（1）因?yàn)閚，t只能挑選整數(shù)，1/f不行能被n×t所整除，所以這必定會(huì)帶來(lái)柵欄效應(yīng)，此時(shí)計(jì)算所得的有效譜線的幅值密度必定 小 于 實(shí) 際 值 。同 時(shí) ，因?yàn)椴蓸訒r(shí)光tp=nt有限長(zhǎng)而引起的泄漏效應(yīng)，也必定會(huì)導(dǎo)致泄漏譜線的幅值密度增大。（2）dtmf信號(hào)經(jīng)整形為方波后會(huì)產(chǎn)生了非常豐盛的諧波干擾，這些干擾信號(hào)的頻率假如臨近泄漏譜線的頻率，也會(huì)使泄漏譜線的幅值密度增大。因此在譯碼過(guò)程中，假如有效譜線的幅值密度值變小，而泄漏譜線的幅值密度增大，當(dāng)泄漏譜線的幅值密度大于有效譜線的幅值密度時(shí)，就會(huì)引起錯(cuò)譯和漏譯現(xiàn)象。所以在n×t值挑選過(guò)小，或者與待測(cè)周期的整數(shù)倍相差過(guò)大，再加上整形為方波后諧波干擾，將有可能引起錯(cuò)譯和漏譯。但是從表3中可見(jiàn)泄漏譜線的幅值密度最大值為22.38，而有效譜線的幅值密度最小值為87.92兩者相差近4倍，還存在較大的冗余量。例如：對(duì)于含有f=1209 hz高頻組信號(hào)的dtmf信號(hào)（如“1”、“4”、“7”、“*”鍵），其x（17）|值仍遠(yuǎn)大于不含f=1209 hz高頻組信號(hào)的dtmf信號(hào)的x（17）|值。同樣，對(duì)于含有f=941 hz低頻組信號(hào)的dtmf信號(hào)的x（13）|值也遠(yuǎn)大于不含f=941hz低頻組信號(hào)的dtmf信號(hào)的x（13）|值，二者仍