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1、DTMF 信号的产生及检测实验报告DSPDSP 课程实验报告课程实验报告DTMFDTMF 信号的产生及检测信号的产生及检测学 院： 电 子 信 息 工 程 学 院组 员： 王乾乾 12213051蒋雨涵 12213038DTMF 信号的产生及检测实验报告- 1 -指导教师： 李居朋 时 间： 2015 年 6 月 8 日 DTMF 信号的产生及检测实验报告一、设计任务书.- 0 -二、设计内容.- 0 -2.1 基本部分.- 0 -2.2 发挥部分.- 0 -三、 设计方案、算法原理说明.- 0 -3.1 DTMF （双音多频）信号简介 .- 0 -3.2 DTMF 信号的产生 .- 1 -3
2、.3 DTMF 信号的检测、接收部分原理 .- 3 -四、程序设计与结果分析.- 8 -4.1 DTMF 信号的产生 .- 8 -4.2 DTMF 信号的检测 .- 11 -4.3 运行结果及分析.- 15 -4.4 发挥部分.- 18 -五实验总结与感想：.- 27 -六参考文献.- 28 -DTMF 信号的产生及检测实验报告图 1 DTMF 信令的编码一、设计任务书一、设计任务书（1）编写 C 语言程序，并在 CCS 集成开发环境下调试通过。（2）实现设计所要求的各项功能。（3）按要求撰写设计报告。二、设计内容二、设计内容2.1 基本部分基本部分（1) 使用 C 语言编写 DSP 下 DT
3、MF 信号的产生程序， 要求循环产生 09、 *、#、A、B、C、D 对应的 DTMF 信号，并且符合 CCITT 对 DTMF 信号规定的指标。（2) 使用 C 语言编写 DSP 下 DTMF 信号的检测程序，检测到的 DTMF 编码在 CCS 调试窗口中显示，要求既不能漏检，也不能重复检出。（3) DTMF 信号的发送与接收分别使用不同的实验板完成。2.2 发挥部分发挥部分（1) 使用一个 DSP 工程实现 DTMF 信号的自发自收功能。（2) 改进 DTMF 信号的规定指标，使每秒内可传送的 DTMF 编码加倍。（3) 发送的 DTMF 信号的幅度在一定范围内可调，此时仍能完成 DTMF
4、 信号的正常检测。三、三、 设计方案、算法原理说明设计方案、算法原理说明3.1 DTMF （双音多频）信号简介（双音多频）信号简介双音多频 DTMF(Dual Tone MultiFrequency)信号在全世界范围内得到广泛应用， 将 DTMF 信号的产生与检测集成到含有数字信号处理器(DSP)的系统中， 是一项较DTMF 信号的产生及检测实验报告- 1 -有价值的工程应用。双音多频 DTMF(Dual Tone MultiFrequency)信号，逐渐在全世界范围内使用在按键式电话机上，因其提供更高的拨号速率，迅速取代了传统转盘式电话机使用的拨号脉冲信号。 近年来 DTMF 也应用在交互式
5、控制中，诸如语言菜单、语言邮件、电话银行和 ATM 终端等。将 DTMF 信号的产生与检测集成到任一含有数字信号处理器(DSP)的系统中，是一项较有价值的工程应用。DTMF 编解码器在编码时将击键或数字信息转换成双音信号并发送，解码时在收到的 DTMF 信号中检测击键或数字信息的存在性。CCITT（国际电报电话咨询委员会）建议, 国际上采用 697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz、1633Hz 8 个频率, 并将其分成两个群, 即低频群和高频群。从低频群和高频群中任意抽出一个频率进行叠加组合, 具有 16 种组合形式, 让其代表数字和功率，电话
6、机键盘上每一个键通过由图中行频与列频唯一确定。DTMF 的编解码方案无需过多的计算量，可以很容易的在 DSP 系统里与其他任务并发执行。组成 DTMF 信号的频率有一些特有的属性：所有的音频都位于人的可听范围内，因此当按键按下时人可以监测到；8 个频率中没有一个频率是其他任意一个频率的倍数；8 个频率中任意两个频率的组合，如相加或相减，都不等于其他任意一个频率。这些特性不仅简化了 DTMF 信号的解码同时也降低了 DTMF 误检的概率。这样便使得接收端几乎可以立即检测出按键的信息并可以摒弃语音或噪声的谐波能量。 因此语音或者噪声被误检为 DTMF 信号的概率就大大减小。3.2 DTMF 信号的
7、产生信号的产生DTMF 编码器基于两个二阶数字正弦波振荡器，一个用于产生行频，一个用于产生列频。向 DSP 装入相应的系数和初始条件， 就可以只用两个振荡器产生所需的八个音频信号。典型的 DTMF 信号频率范围是 7001700Hz，选取 8000Hz 作为采样频率，即可满足 Nyquist 条件。正弦波是任何波形构成的基本单元， 产生正弦波的方法一般有： 采样回放法、查表法、泰勒级数展开法、数字正弦振荡器法。我们用的是 sin 函数产生离散的正弦值，因为这种方法我们比较熟悉而且通过查阅资料这种方法的也能达到误差要求，生成 DTMF 的公式为：DTMF 信号的产生及检测实验报告- 2 -其中
8、t 为采样序数，由 0 开始递增；f1，f2为生成 DTMF 信号的两个正弦波的频率；fs为采样频率；buffert为序数 t 时的得出的采样值。将这些数据转换为 Q15 格式然后通过 codec 发送出去。CCITT 对 DTMF 信号规定的指标是，传送/接收率为每秒 10 个数字，即每个数字100ms。代表数字的音频信号必须持续至少 45ms，但不超过 55ms。100ms 内其他时间为静音，以便区别连续的两个按键信号。我们使用 8000Hz 的采样频率，即 1 秒采样8000 个点，则 100ms 采样 800 个点，我们设置 800 个点的缓存，其中用 400 个缓存产生的 DTMF
9、信号值，即音频信号必须持续 50ms，另外 400 个存 0 值，即静音信号。数字振荡器的二阶系统其传递函数 H(z)没有零点。只有一对在单位圆上的共扼极点，单位冲击响应为恒幅度震荡，即产生了正弦信号，。经变换后得函数的差分方程：，其中，fs为采样频率，f0为输出频率。该式初值为 y(-1)=0，y(2) =Asin0，A 为输出正弦波的幅度。DTMF 发生算法原理框图如图：DTMF 信号的产生及检测实验报告- 3 -图 3 DTMF 信号产生的试验系统原理框图对于 DTMF 所产生的频率和采样频率为：row 频率： 697Hz770Hz，852Hz，941Hz；column 频率：1209H
10、z，1336Hz，1477Hz，1633Hz 采样频率：fs=8KHz 另外,需要注意的是,由于本实验需要用到 BJTU-DSP5502 实验系统板上的 CODEC 模块，因此在编写的程序中还需要写入 A/D、D/A 转换部分。3.3 DTMF 信号的检测、接收部分原理信号的检测、接收部分原理DTMF 信号包含两组音频信号，解码器的任务是通过数学变换把它从时域转换到频域，然后得出对应的数字信息。由于 DSP 芯片处理的是数字信号，所以必须把输入信号数字化，再用 DSP 芯片进行处理。在信号接收端，需要对 DTMF 信号进行检测，即寻找信号的行频和列频，最后根据 DTMF 键盘信息确定相应的数字或符号。对 DTMF 信号的检测方法可以有多种。主要分为从信号时间域处理和从信号频率域处理两大类。前一种方法包括：过零点位置检测法、信号峰值位置检测法、过零点位置及信号幅值检测法等。其特点是实现简单，可以通过 8880 等芯片加上外围电路实现，易于集成化。缺点是易受干扰，对信噪比要
