DTMF信號生成

1、LOGODTMF信號的生成信號的生成余恒DTMF信號DTMF高低次群頻率（HZ）1209136614771633697770852941DTMF信號生成DTMF生成方法：生成方法：v靜態(tài)方法：播放錄制好的信號及靜音。靜態(tài)方法：播放錄制好的信號及靜音。v動態(tài)生成方式：硬件與軟件方法。動態(tài)生成方式：硬件與軟件方法。1. 專用硬件方法：使用專門的專用硬件方法：使用專門的DTMF芯片產(chǎn)生和接芯片產(chǎn)生和接收，比如收，比如HT9170,MT8880等。等。DTMF信號生成DTMF信號硬件電路原理：信號硬件電路原理：DTMF信號生成軟件生成軟件生成DTMFDTMF軟件生成原理：sample=sin(n*2*

2、PI*f/fs)sample:序數(shù)為序數(shù)為n時的采樣值；時的采樣值；n:采樣序數(shù)，由采樣序數(shù)，由0開始遞增開始遞增f:正弦波頻率正弦波頻率Fs:采樣頻率。采樣頻率。DTMF信號生成DTMF產(chǎn)生公式：產(chǎn)生公式：sample（n）=A0+ALsin(n*2PI*fL/fs) +AHsin(n*2PI*fH/fs)A0:直流分量；直流分量；AL:低頻正弦波振幅；低頻正弦波振幅；AH:高頻正弦波振幅；高頻正弦波振幅；fL:低頻群頻率；低頻群頻率； fH:低頻群頻率；低頻群頻率；fs:采樣頻率；采樣頻率；DTMF信號生成采樣頻率采樣頻率fs ：由于：由于DTMF頻率為頻率為697-1633Hz。 fs取

3、取8K即可。即可。采樣精度采樣精度8bit時：時：sample（n）=128+63*sin(n*2PI*fL/8000) +63*sin(n*2PI*fH/8000)采樣精度采樣精度16bit時：時：sample（n）=32768+16383*sin(n*2PI*fL/8000) +16383*sin(n*2PI*fH/8000)DTMF信號生成A0，AL，AH的推導（的推導（16bit）：）：不考慮不考慮Q.24的規(guī)定情況下，可令的規(guī)定情況下，可令 AL=AH=A正弦信號正弦信號Asin(n*2PI*f/fs)的峰峰值為的峰峰值為2A,最小值為最小值為0為保證信號幅度總為正，因為需加上直流分

4、為保證信號幅度總為正，因為需加上直流分量量A0。因此。因此A0=2Asample（n）=2A+Asin(n*2PI*fL/fs) +Asin(n*2PI*fH/fs)DTMF信號生成0sample（n）4An位轉(zhuǎn)換電路最大表示值為位轉(zhuǎn)換電路最大表示值為2n-1samplemax（n） =4A= 2n-1A= (2n-1)/4，取整為，取整為2n-2-116bit D/A時，時，A=16383DTMF信號生成DSP軟件生成軟件生成DTMF 產(chǎn)生兩個數(shù)字正弦波，將輸出合成；產(chǎn)生兩個數(shù)字正弦波，將輸出合成； 產(chǎn)生兩個數(shù)字方波，再使用濾波器濾除產(chǎn)生兩個數(shù)字方波，再使用濾波器濾除二次以上諧波，將輸出合成

5、；二次以上諧波，將輸出合成； 查表輸出。查表輸出。DTMF信號生成數(shù)字正弦波震蕩器原理數(shù)字正弦波震蕩器原理數(shù)字震蕩器的實質(zhì)是使用數(shù)字震蕩器的實質(zhì)是使用IIR濾波器，通過把其極點濾波器，通過把其極點放在單位圓上產(chǎn)生震蕩。放在單位圓上產(chǎn)生震蕩。sample=sin(n*2*PI*f/fs) 令令x=n*2*PI*f/fs; 2*PI*f/fs DTMF信號生成則序列：則序列：Z變換為：變換為：120( )()jnjnnjnX zeeZDTMF信號生成11120()()jnjnjneZeZ12 jjj Tzzzeze221222 cos(jjjzzezzezzDTMF信號生成上式在上式在|Z|1時成

6、立；時成立；2sin(2 cos() 1zzzT2CzzAzB2cos(;1;sin(ABC DTMF信號生成根據(jù)根據(jù)Z變換的基本原理及性質(zhì)，序列變換的基本原理及性質(zhì)，序列X(n)及其及其Z變換變換X(z)存在一一對應的關系。存在一一對應的關系。對于給定對于給定X(z)，可通過反，可通過反Z變換得到變換得到X(n)產(chǎn)生一個正弦波等價于利用上述公式設計一個二產(chǎn)生一個正弦波等價于利用上述公式設計一個二階的階的IIR濾波器，使其傳遞函數(shù)就是正弦序列濾波器，使其傳遞函數(shù)就是正弦序列X(n)的的Z變換。變換。系統(tǒng)傳遞函數(shù)系統(tǒng)傳遞函數(shù):1212( )1CzCzH zzAzBAzBzDTMF信號生成濾波器的

7、極點為濾波器的極點為 的根的根cos(sin(j22cos(4cos (220zAzB21,242AABPDTMF信號生成由上式得出的結(jié)論：由上式得出的結(jié)論：P1,2是一對復根，其幅值為是一對復根，其幅值為1，相角為，相角為幅值為幅值為1的極點在單位圓上，對應著一個數(shù)字振的極點在單位圓上，對應著一個數(shù)字振蕩器。蕩器。振蕩頻率由系數(shù)振蕩頻率由系數(shù)A,B,C決定。決定。設計數(shù)字振蕩器主要就是設計設計數(shù)字振蕩器主要就是設計A,B,C這幾個參數(shù)。這幾個參數(shù)。DTMF信號生成單位沖擊響應下的差分方程：單位沖擊響應下的差分方程：傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 假設初始條件為假設初始條件為0，則式的，則式的Z反變換為反變

8、換為112( )1CzH zAzBz( )(1)(2)(1)y nAy nBy nCx nDTMF信號生成10( )( )00nX nnn令輸入令輸入X(n)為單位沖激函數(shù)：為單位沖激函數(shù)：n=1時，時， 代入代入式式(1)(1)x nn(1)(0)1x nDTMF信號生成(0)( 1)( 2)00yAyBy 當當n=0時，時， 當當n=1時，時， 當當n=2時，時， 當當n=3時，時， 當當n2以后：以后：(1)(0)( 1)yAyByCC(2)(1)(0)0(1)yAyByAy(3)(2)(1)yAyBy( )(1)(2)y nAy nBy nDTMF信號生成由以上推導得出的結(jié)論：由以上推

9、導得出的結(jié)論：n2以后，以后，y(n)可由可由y(n-1)及及y(n-2)計算計算Y(n)為一遞歸差分方程為一遞歸差分方程遞歸計算過程均為乘加表達式，非常適合遞歸計算過程均為乘加表達式，非常適合DSP高高效實現(xiàn)。效實現(xiàn)。對于余弦序列對于余弦序列 ，當，當n 2后，差分方程后，差分方程與正弦序列是一樣的。與正弦序列是一樣的。cos(DTMF信號生成DSP生成生成DTMF信號原理示意：信號原理示意：DTMF信號生成以以697Hz為例說明生成過程：為例說明生成過程： 2*PI*f/fs =2*cos(2*PI*697/8000) =2*0.8538B=-1 =2*sin(2*PI*697/8000)

10、 =2*0.5204 2cos()ATsin(CDTMF信號生成歸一化及定標處理歸一化及定標處理為防溢出，將所有系數(shù)除為防溢出，將所有系數(shù)除2為便于定點為便于定點DSP處理，將所有系數(shù)擴大處理，將所有系數(shù)擴大215 =27361.28=0X6AE1 =-16384=0XC000 =17052.35=0X429C1522A1522C1522B正弦信號生成程序SIN:STM#3,BK ;循環(huán)緩沖區(qū)長度為3，針對AR2 STM#1,AR0 ;在AR0中放一個常數(shù)1STM#H,AR2 ;AR2指向y(N-1)處STM#L,AR3 ;AR3指向A/2處STM#400-1,AR7 ;循環(huán)計算400個樣點L

11、OOP1: MPY*AR2,*AR3,A ;因為系數(shù)是A/2，所以要做兩次運算MAC*AR2+0%,*AR3+,A ;A*Y(N-2)MAC*AR2,*AR3,A ;因為系數(shù)是B/2，所以要做兩次運算MAC*AR2+0%,*AR3+,A ;B*Y(N-1)STM#L,AR3STHA,*AR2 ;更新Y(N)的值STHA,*AR5+ ;保存y(n)BANZLOOP1,*AR7- ;AR7不等于0，跳轉(zhuǎn)至LOOP1RET DTMF信號生成程序start:SSBXFRCT ;設置小數(shù)方式位，以消去多余符號STM#H,AR1;AR1指向HRPT#1MVPD#KEY4_L,*AR1+;AR1指向KEY4_LSTM#L,AR1;AR1指向LRPT#1MVPD#(KEY4_L+2),*AR1+;AR1指向KEY4_L+2STM#X,AR5;AR5指向X，用于存儲400個正弦波樣點CALLSIN;調(diào)用SIN，產(chǎn)生固定行頻的正弦波STM#H,AR1;AR1指向HRPT#1MVPD#KEY3_H,*AR1+;AR1指向KEY4_HSTM#L,AR1;AR1指向LRPT#1MVPD#(KEY3_H+2),*AR1+;AR1指向KEY4_H+2STM#Y,AR5;AR5指向Y，用于存儲400個正弦波樣點CALLSIN ;調(diào)用SIN，產(chǎn)生固定列頻的正弦波STM#DTMF,AR4 ;