dtmf信号的产生与检测 通信 程志超-崔航

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1、DSP课程设计实验报告DTMF信号的产生及检测学院：电子信息工程学院设计人员：程志超学号：08211028崔航0821102922目录一、设计任务书……………………………………………………………2二、设计内容………………………………………………………………3三、设计方案、算法原理说明……………………………………………3四、程序设计、调试与结果分析…………………………………………5五、设计（安装）与调试的体会…………………………………………13六、参考文献………………………………………………………………2122一、设计任务书简介双音多频(DTMF)技术，是用两个特定的单音频组合信号来代表数字

2、信号以实现其功能，已被广泛用于电话的音频拨号，实现电话号码快速可靠的传输。此外，DTMF拨号和解码也广泛应用在通信系统其他方面，如语言邮件、电话银行和ATM终端等。同时，随着数字信号处理芯片(DSP)硬件结构和性能的不断完善，DSP嵌入式系统已在工业控制、影像视频、宽带、无线通信、图像采集等方面得到了广泛而有效地应用，已成为电子产品更新换代的决定因素。因此，开发基于DSP的DTMF实验系统有其重大的现实意义，而DTMF的编解码方案无需过多的计算量，可以很容易在DSP系统中与其他任务并发执行。双音多频DTMF（DualToneMultiFrequency）是在按键式电话机上得到广泛应用的音频

3、拨号信令，一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。这两个音频信号的频率分别来自两组预定义的频率组：行频组和列频组。每组分别包括4个频率，分别抽出一个频率进行组合就可以组成16种DTMF编码，分别记作0~9、*、#、A、B、C、D。如下图1所示。图1DTMF信令的编码要用DSP产生DTMF信号，只要产生两个正弦波叠加在一起即可；DTMF检测时采用改进的Goertzel算法，从频域搜索两个正弦波的存在。l设计要求及目标Ø基本部分：（1）使用C语言编写DTMF信号的发生程序，要求循环产生0~9、*、#、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

4、C语言编写DTMF信号的检测程序，检测到的DTMF编码在屏幕上显示。Ø发挥部分：利用DTMF信号完成数据通讯的功能，并试改进DTMF信号的规定指22标，使每秒内传送的DTMF编码越多越好。要求完成的任务（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、设计内容使用C语言编写DTMF信号的发生程序，通过发送端实现0-9、*、#、A、B、C、D对应的DTMF信号的产生，并且符合CCITT对DTMF信号规定的指标，再由接收端接收到发送端所发送的相应信号，实现双机通信。三、设计方案、算法原理说明DTMF信号的产生DTMF发生器基于

5、两个二阶数字正弦振荡器，一个用于产生行频，一个用于产生列频。DSP只要装载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种音频信号。典型的DTMF信号频率范围是700～1700Hz，选取8000Hz作为采样频率，即可满足奈奎斯特定理。在100ms内采样800个点，我们设置800个点的缓存，其中用400个存产生的DTMF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。方案一：数字正弦振荡产生DTMF信号DTMF信号的数学表达式可写为:S(t)=Asin()+Asin()(1)式中，A为低频信号振幅；为低频信号频率，选自低频组(697Hz，770Hz，852Hz，9

6、41Hz)中的任意一个频率；A为高频信号振幅；为高频信号频率，选自高频组(1209Hz，1366Hz，1477Hz，1633Hz)中的任意一个频率,对该DTMF时域信号用8kHz进行采样便可以得到DTMF的数字序列。方案二：DTMF数字振荡器对的二阶系统函数的差分方程为：，其中，，，为采样频率，为输出正弦波的频率，为输出正弦波的幅度。该式初值为，。得到振荡器系统的差分方程为：22。DTMF信号的接收在输入信号中检测DTMF信号，需要在输入的数据信号流中连续地搜索DTMF信号频谱的存在。整个检测过程分两步：首先采用Goertzel算法在输入信号中提取频谱信息；接着作检测结果的有效性检查。DT

7、MF解码时在输入信号中搜索出有效的行频和列频。计算数字信号的频谱可以采用DFT及其快速算法FFT，而在实现DTMF解码时，采用Goertzel算法要比FFT更快。通过FFT可以计算得到信号所有谱线，了解信号整个频域信息，而对于DTMF信号只需关心其8个行频/列频及其二次谐波信息即可，二次谐波的信息用于将DTMF信号与声音信号区别开。此时Goertzel算法能更加快速的在输入信号中提取频谱信息。Goertzel算法原理框图