DTMF信号的产生与解码

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1、一、课程设计的目的和任务“数字信号处理”课程是信息和通信工程专业必修的专业技术基础课程。课程以信号与系统作为研究对象，研究对信号进行各种处理和利用的技术。通过该课程的学习，学生应牢固掌握确定性信号和系统的分析方法、相关算法、系统实现等的相关知识的，借助于数字滤波器的设计及实现，学生可掌握数字系统的分析以及设计方法。数字信号处理是理论性和工程性都很强的学科，本课程设计的目的就是使该课程的理论与工程应用的紧密结合,使学生深入理解信号处理的内涵和实质。本课程设计要求学生在理解信号处理的数学原理的基础上

2、，应用计算机编程手段，实现一种信号分析或处理的设计，达到对所学内容融会贯通，综合各部分知识，按照题目要求独立设计完成。二、课程设计的题目和要求1.课程设计题目：DTMF信号的产生与解码DTMF编解码广泛应用于数字电话拨号，简单通信协议等领域。目前所有的电话和传真机按键都是采用DTMF信号进行编码和传输的，该方案实际是利用模拟信号对数字符号进行编码。该编码方案共使用8个模拟频率对16个符号进行编码，这16个频率分为2个群：高音群和低音群。所以称为双音多频(Dual-ToneMultiple-Fre

3、quency)编码，其编码方案如图1。由图可知每个符号由一个高音频率和一个低音频率唯一确定。图1DTMF信号编码方案15对于该信号的产生，我们可以利用数字振荡器来完成。而对这些信号的检测，则可以利用DFT来完成。要注意的是，这里只需要计算16个频点的FFT输出，因此课本上介绍基2或基4算法并不是最优的，这时我们需要采用Goerzel算法完成所需的DFT。当然我们也可以用16个窄带带通滤波器完成，窄带带通滤波器的中心频率就是上述各频率。对窄带滤波器输出信号的输出做判决就可以得到解码的结果。2.设计

4、要求编制程序生成并显示各符号的时域信号和对应的幅频曲线。编程模拟电话拨号过程：输入电话号码，生成各号码的时域信号，给时域信号加噪声，编程对含噪声的电话拨号信号进行解码。编制程序测试编解码程序的正确性。要列出表格，统计拨出的符号的解码成功率。独立完成设计，选择自己熟悉的编程语言编写程序，最好能给出图形界面。三、设计过程与结果1.在MATLAB中建立一个GUI图形界面，将本课程设计所要实现的功能的一些工具拖进GUI界面，并根据需要修改各个工具的属性，建立的初始界面如图2所示。图2GUI图形设计的初始

5、界面152.打开jink.fig界面所对应的源程序编辑窗口，其中MATLAB会自动生成界面的初始化程序代码以及1——D、“解码检测”和“退出”共18个按钮各按钮的函数名和参数功能解释。在这里，我们需要对每个按钮要实现的具体功能编写程序，由于按钮函数较多，且1——D数字按钮的功能相似，故可以编写函数供每个这样的函数调用，从而避免程序的繁杂冗余。例如对于点击数字键“1”时要实现的功能的函数可以为如下代码：set(handles.DecodeText,'string','');%清空解码显示文本框Si

6、gnal=PressKeyDown(handles,'1');handles.DTMFSignal=Signal;handles.TelNumber=strcat(handles.TelNumber,'1');%Updatehandlesstructureguidata(hObject,handles);set(handles.CodeText,'string',handles.TelNumber);当运行程序后点击数字键“1”时，pushbutton1_Callback函数会调用PressKe

7、yDown函数，从而完成发出相应的声音、在text1文本框中显示出点击的数字、在axes1和axes2画出对应的图形等功能。点击几个数字或字母键后，在界面中运行的结果如图3所示。图3拨号时界面的显示结果3.15在拨号后，要对所接收的拨号信号进行解码检测，检测两个正弦波的频率分别是多少，以判断所对应的十进制数字或字母符号。检测方法有两种，一是用一组滤波器提取所关心的频率，根据两个滤波器的输出信号判断相应的数字或符号，另一是用DFT（FFT）对双音多频信号进行频谱分析，由信号幅度谱判断信号的两个频率

8、，最后确定相应的数字或符号。本设计所编写的相应的解码部分程序代码如下：functionpushbutton17_Callback(hObject,eventdata,handles)%hObjecthandletopushbutton17(seeGCBO)%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB%handlesstructurewithhandlesanduserdata(seeGUIDATA)handles.DecodeTel