雙音多頻檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、第 1 章緒論雙音多頻 DTMF(Dual Tone Multi-Frequency )信令，就是用兩個(gè)頻率 行頻和列頻來(lái)表示機(jī)鍵盤(pán)上的一個(gè)數(shù)字。 雙音多頻信號(hào)是音頻中的撥號(hào)信號(hào)， 由 美國(guó)AT&T貝爾公司實(shí)驗(yàn)室研制，并用于網(wǎng)絡(luò)中。這種信號(hào)制式具有很高的撥號(hào) 速度，且容易自動(dòng)監(jiān)測(cè)識(shí)別，很快就代替了原有的用脈沖計(jì)數(shù)方式的撥號(hào)制式。 逐漸在全世界圍使用在按鍵式機(jī)上， 這種雙音多頻信號(hào)制式不僅用在網(wǎng)絡(luò)中， 還 可以用于傳輸十進(jìn)制數(shù)據(jù)的其它通信系統(tǒng)中， 用于電子和銀行系統(tǒng)中。 這些系統(tǒng) 中用戶(hù)可以用發(fā)送DTMF言號(hào)選擇語(yǔ)音菜單進(jìn)行操作。作為實(shí)現(xiàn)快速可靠傳輸?shù)?一種技術(shù)， 它具有很強(qiáng)的抗干擾能力

2、和較高的傳輸速度， 因此，可廣泛用于通信 系統(tǒng)中。但絕大部分是用作的音頻撥號(hào)。 另外，它也可以在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛 地用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)流和語(yǔ)音等信息的遠(yuǎn)程傳輸。近年來(lái)DTMF也應(yīng)用在交互式控制中，諸如語(yǔ)言菜單、語(yǔ)言、銀行和 ATM終端等。通過(guò)軟件產(chǎn)生與檢測(cè) DTMF 信令，是一項(xiàng)較有價(jià)值的工程應(yīng)用。 這是一種技術(shù)， 就是機(jī)上的一個(gè)按鍵按下去 時(shí)，機(jī)向交換機(jī)同時(shí)發(fā)送兩個(gè)頻率的信號(hào)， 告訴交換機(jī)按的是哪個(gè)按鍵， 以前采 用脈沖方式，速度慢，一共有 8個(gè)頻率的音頻信號(hào)，分為 2組，每組 4個(gè)，兩兩 組合共可以代表 16 個(gè)按鍵，分別代表 0-9 、 #、 *等按鍵。第2章雙音多頻(DTMF信號(hào)的設(shè)計(jì)

3、2.1 設(shè)計(jì)目的及意義雙音多頻信號(hào)(DTMF是系統(tǒng)中機(jī)與交換機(jī)之間的一種用戶(hù)信令， 通常用于 發(fā)送被叫。雙音多頻信號(hào)是貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的， 其目的是為了自動(dòng)完成長(zhǎng)途呼叫。撥號(hào)有兩種， 脈沖和音頻， 所謂音頻也稱(chēng)雙音多頻 (DTMF 信號(hào)的撥號(hào)方式， 雙音多頻既是撥號(hào)時(shí)每按一個(gè)鍵， 有兩個(gè)音頻頻率疊加成一個(gè)雙音頻信號(hào)， 十二 個(gè)按鍵由七個(gè)音頻頻率區(qū)分。 在使用雙音多頻信號(hào)之前， 系統(tǒng)中使用一連串的斷 續(xù)脈沖來(lái)傳送被叫， 稱(chēng)為脈沖撥號(hào)。 脈沖撥號(hào)需要電信局中的操作員手工完成長(zhǎng) 途接續(xù)。雙音多頻的撥號(hào)鍵盤(pán)是 4X4的矩陣，每一行代表一個(gè)低頻，每一列代 表一個(gè)高頻。每按一個(gè)鍵就發(fā)送一個(gè)高頻和低頻的正弦信

4、號(hào)組合，比如 '1' 相當(dāng) 于697和1209赫茲(Hz)。交換機(jī)可以解碼這些頻率組合并確定所對(duì)應(yīng)的按鍵。 本次課設(shè)的目的就是通過(guò)學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代交換原理的基礎(chǔ)上， 設(shè)計(jì)一個(gè)雙音多頻 檢測(cè)模塊并對(duì)電路進(jìn)行仿真， 綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)， 進(jìn)行一次比較全面的訓(xùn)練， 為 今后的學(xué)習(xí)和工作積累經(jīng)驗(yàn)。此外，該題目還涵蓋了通信原理 、電路分析、交換原理等主要課程 的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生通過(guò)該題目的設(shè)計(jì)過(guò)程，可以初步掌握DTM編/解碼技術(shù)原理和 相關(guān)電路設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)原理，得到系統(tǒng)的訓(xùn)練，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2.2 雙音多頻( DTMF 信號(hào)的組成雙音多頻信號(hào)作為實(shí)現(xiàn)快速可靠傳輸?shù)囊环N技術(shù)， 它具有很強(qiáng)的

5、抗干擾能力 和較高的傳輸速度，因此，廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)中。近年來(lái)，雙音多頻信號(hào)也應(yīng) 用在交互式控制中，如在語(yǔ)言控制、語(yǔ)言、銀行和 ATM終端等的應(yīng)用。音頻撥號(hào)當(dāng)人們按下某一個(gè)按鍵時(shí)， 會(huì)產(chǎn)生一組特定的雙音信號(hào)， 稱(chēng)為雙音 多頻信號(hào)， 交換機(jī)會(huì)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理， 根據(jù)兩個(gè)單音頻率來(lái)識(shí)別所按下的。 將 撥號(hào)盤(pán)上的數(shù)字09和兩個(gè)標(biāo)有“*”和“#”的特殊按鈕進(jìn)行頻率分配，如圖 所示。包括兩個(gè)頻率低頻段包括的頻率是 697Hz 770Hz, 852Hz和941Hz,稱(chēng)為 行頻。高頻段含的頻率1209Hz，1336Hz 1477Hz, 1633Hz,稱(chēng)為列頻，它們可 頻率分配構(gòu)成 16 種頻率組合，每一種

6、組合由一對(duì)正弦頻率信號(hào)唯一確定。其中 第四列 1633Hz 對(duì)應(yīng)的按鍵目前并沒(méi)有使用，留待將來(lái)擴(kuò)展使用。雙頻撥號(hào)的頻率分配丁行X1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz123A770Hz456B852Hz789C941Hz*0#D:'"9H/ 1S56HZ 口"帝煩車(chē)B "70H?2.3DTMF信號(hào)的應(yīng)用DTMF信號(hào)即雙音多頻信號(hào)，最先用于程控交換系統(tǒng)來(lái)代替號(hào)盤(pán)脈沖信號(hào)。如圖1：主則用戶(hù)叫 用 P£i DT用于:K尋票純主叫用戶(hù)摘機(jī)按鍵撥號(hào)后，所對(duì)應(yīng)的 DTMF言號(hào)通過(guò)線(xiàn)傳到程控交換機(jī)中的DTM接受電路，交換機(jī)中的微機(jī)識(shí)別被叫后

7、，接通主被叫用戶(hù)實(shí)現(xiàn)雙方通話(huà)。DTM信號(hào)還用于自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果把 DTMF勺發(fā)送電路用于主控系統(tǒng)，接 受電路用于被控系統(tǒng)，就可以方便地組成有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)， 如圖2所示，其 通道數(shù)視需要而定，16通道以每通道只需編一位即可，若需要更多通道，則可 象編號(hào)一樣編為兩位或兩位以上的。圭控系筑信遒圖2 DTiFffl于揑制系藪2.4仿真軟件介紹PROTEST件概述PROTE是PORTE公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的 CAD軟 件中，它當(dāng)之無(wú)愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較 早就在國(guó)開(kāi)始使用，在國(guó)的普及率也最高，有些高校的電子專(zhuān)業(yè)還專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)了課 程來(lái)學(xué)習(xí)它，

8、幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才 時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫(xiě)著要求會(huì)使用 PROTEJL早期的PROTEI主要作為印制板自動(dòng)布線(xiàn)工具使用，運(yùn)行在 DOS境，對(duì)硬 件的要求很低，在無(wú)硬盤(pán)286機(jī)的1M存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有 電原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)布線(xiàn)的布通率也低，而現(xiàn)今的 PROTEE發(fā)展到PROTEL99網(wǎng)絡(luò)上可下載到它的測(cè)試板），是個(gè)龐大的EDA軟件， 完全安裝有200多M,它工作在WINDOWS環(huán)境下，是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子 設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、 多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線(xiàn)

9、）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、 電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶(hù)/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAJDPSPICE EXCEL等，其多層印制線(xiàn)路板的自動(dòng)布線(xiàn)可實(shí)現(xiàn)高密度 PCB勺100%布通率。在國(guó)PROTEL 軟件較易買(mǎi)到，有關(guān)PROTEL件和使用說(shuō)明的書(shū)也有很多，這為它的普及提供 了基礎(chǔ)。想更多地了解PROTE的軟件功能或者下載PROTEL9的試用版，可以在 INTERNET。MATLAB件概述MATLAB!矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory ）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是美國(guó) MathWorks公 司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件

10、，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的 高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB口 Simulink兩大部分。MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式 程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非 線(xiàn)性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中， 為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全 面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如CFortran ）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。MATLAB口 Mathematic

11、a、Maple并稱(chēng)為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類(lèi)科技應(yīng)用 軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLA可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、 實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶(hù)界面、接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控 制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形 式十分相似，故用MATLAB解算問(wèn)題要比用C, FORTRA等語(yǔ)言完成相同的事情 簡(jiǎn)捷得多，并且MATLA也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn),使MATLA成為一個(gè)強(qiáng) 大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C, FORTRANC+，JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用,

12、用戶(hù)也可以將自己編寫(xiě)的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 MATLA愛(ài)好者都編寫(xiě)了一些經(jīng)典的程序，用戶(hù)可以直 接進(jìn)行下載就可以用。2.5電路設(shè)計(jì)中的核心器件MT8870MT8870音調(diào)譯碼器(Tone Decoder)是MITEL公司所開(kāi)發(fā)生產(chǎn)為一顆常用復(fù)頻譯碼IC,這個(gè)電路可以接收DTMF信號(hào)，是一個(gè)完整的DTMF接收器。它接 收了 DTMF信號(hào)后，部將信號(hào)分成高頻帶和低頻帶，并將此信號(hào)送至數(shù)字譯碼器， 然后將訊號(hào)送至數(shù)字譯碼器以解出按鍵值，接著將解出的按鍵值以二進(jìn)制的方式以四條線(xiàn)(Q1、Q2 Q3 Q4)輸出到外部共享Bus上，其MT8870接腳說(shuō)明如表1 及部結(jié)

13、構(gòu)如圖2。值得一提的是，當(dāng)MT8870解出一個(gè)按鍵值且輸出到外部時(shí)， 其STD接腳會(huì)由低態(tài)升為高態(tài)，經(jīng)一段時(shí)間后再降為低態(tài)，我們便可利用此特 點(diǎn)偵測(cè)到此腳有訊號(hào)時(shí)便馬上將 Q1-Q4接腳所產(chǎn)生的值讀入CPU然后解出的按 鍵值。R7R8VCC1 00 K0.1 g信號(hào)輸入100 KY13.5 795 45M5694GSVDDIN-OSC1St/GTEStOSC2Q4Q3Q2Q1OSC2StD TOEINH PWDN VSS /DofIN+VRef31 821 7781 51 011MT8 87016 R91 31 21 11 4 100K IN5IN4IN3IN274LS0 42 IN1C40.

14、1 gMT8870在 DTMF中的應(yīng)用：MT8870組成收號(hào)電路，它的輸入為來(lái)自模擬用戶(hù)接口雙音多頻信號(hào)，輸出為4位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，供處理器從數(shù)據(jù)總線(xiàn)讀入。MT8870勺功能模塊圖見(jiàn)圖2。其收號(hào)過(guò)程如下：模擬信號(hào)從IN-腳引入后，經(jīng)雙音濾波器初步濾除帶外干擾信 號(hào),隨后，此濾出信號(hào)在經(jīng)高群濾波器和低群濾波器分別濾出其中的高頻和低頻 分量，這兩種分量分別通過(guò)過(guò)零檢測(cè)后送給數(shù)字檢測(cè)計(jì)算電路；該電路對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，能排除外部噪聲因偶然含有默寫(xiě)特定頻率而被編碼器編 碼，或則影響編碼器的編碼，從而引起后續(xù)的收號(hào)錯(cuò)誤。當(dāng)高、低頻組信號(hào)同時(shí) 被編碼器測(cè)到時(shí)，ESt腳將輸出高電平作為有效檢測(cè) DTM信

15、號(hào)的標(biāo)志，而當(dāng)DTMF 信號(hào)消失時(shí)，ESt腳將輸出低電平。為了防止外部噪聲被 MT8870誤編碼，編碼 器要求被編碼的音頻信號(hào)能維持一段時(shí)間，這段時(shí)間由外部的一個(gè)RC電路來(lái)決定。如前所述，當(dāng)音頻信號(hào)被檢測(cè)到時(shí)。ESt輸出高電平I，電容放電，VC上的 電壓值上升（假設(shè)信號(hào)在整個(gè)要求時(shí)間部存在），VC升到一個(gè)門(mén)限值VTST時(shí)，該 音頻信號(hào)被編碼，變成了數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)將被鎖存起來(lái)，此時(shí)，GT就為高，使VC點(diǎn)的電壓由門(mén)限值升到VDD此后，只要ESt仍保持為高，GT就為高， 外部的RC電路回到初始狀態(tài)，隨后，經(jīng)過(guò)一段鎖存操作引起的延時(shí)后，StD腳輸出高電平，表示信號(hào)鎖存完畢。這時(shí)，外部期間若要從D

16、1 D4上讀這四位編碼，應(yīng)使TOE為高，打開(kāi)鎖存器，這就完成了 DTMF勺收號(hào)任務(wù)。MC74HC4511雙列16腳封裝，BCD-7段鎖存或譯碼或驅(qū)動(dòng)器，它將輸入 BCD標(biāo)準(zhǔn)代碼變 換成驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管所需的碼信號(hào)。它又稱(chēng)四線(xiàn)一七段鎖存譯碼器，其中四線(xiàn) A-D為BCD碼輸入端，高電平有效，A為低位輸入端，D為高位輸入端，七段a-g 輸出高電平以驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管發(fā)光，LE為鎖存控制端，高電平時(shí)能夠鎖存輸 入的BCD碼，LT為燈側(cè)試反相控制端，BI為消隱反相控制端。1 BVd<>162 Cf 53 YUTg144 YBTa135LEb126Dc117”Ad* 108 Ve- g2.6主要參

17、數(shù)設(shè)置檢測(cè)DTMF言號(hào)的DFT參數(shù)選擇DFT檢測(cè)模擬DTMF言號(hào)所含有的兩個(gè)音頻頻率，是一個(gè)用 DFT對(duì)模擬信號(hào) 進(jìn)行頻譜分析的問(wèn)題。根據(jù)第三章用DFT對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行譜分析的理論，確定三 個(gè)參數(shù)：（1）采樣頻率Fs，（2）DFT的變換點(diǎn)數(shù)N,（ 3）需要對(duì)信號(hào)的觀察時(shí)間 的長(zhǎng)度Tp。這三個(gè)參數(shù)不能隨意選取，要根據(jù)對(duì)信號(hào)頻譜分析的要求進(jìn)行確定。 這里對(duì)信號(hào)頻譜分析也有三個(gè)要求：（1）頻率分辨率，（2）譜分析的頻譜圍，（3）檢測(cè)頻率的準(zhǔn)確性。確定 Fs = 8KHz N= 205，Tp 40ms。第3章雙音多頻（DTMF信號(hào)的產(chǎn)生與檢測(cè)DTMF信號(hào)系統(tǒng)是一個(gè)典型的小型信號(hào)處理系統(tǒng)，它要用數(shù)字方法產(chǎn)

18、生模擬信號(hào)并進(jìn)行傳輸，其中還用到了 D/A變換器；在接收端用A/D變換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理與識(shí)別。為了系統(tǒng)的檢測(cè)速度并降低成本， 還開(kāi)發(fā)一種特殊的DFT算法，稱(chēng)為戈澤爾（Goertzel）算法，這種算法既可以用硬件（專(zhuān)用芯片)實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件實(shí)現(xiàn)。下面首先介紹雙音多頻信號(hào)的產(chǎn)生方法和檢測(cè)方法，戈澤爾算法。3.1雙音多頻信號(hào)的產(chǎn)生DTMF雙音頻信號(hào)由兩個(gè)二階數(shù)字正弦振蕩器產(chǎn)生，一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生行音頻信 號(hào)，另個(gè)一產(chǎn)生列音頻信號(hào)。DTMF編解碼器的音頻信號(hào)產(chǎn)生部分是基于兩個(gè)二 階的數(shù)字正弦波振蕩器，一個(gè)產(chǎn)生行頻，一個(gè)產(chǎn)生列頻。振蕩器的框圖如下。假設(shè)時(shí)間連續(xù)的DTMF信號(hào)用x(t)

19、 sin(2 fit) sin(2 f2t)表示，式中fi和f2是 按照表1選擇的兩個(gè)頻率，fi代表低頻帶中的一個(gè)頻率，f2代表高頻帶中的一 個(gè)頻率。顯然采用數(shù)字方法產(chǎn)生 DTMF言號(hào)，方便而且體積小。下面介紹采用數(shù) 字方法產(chǎn)生DTMF言號(hào)。規(guī)定用8KHz對(duì)DTMF言號(hào)進(jìn)行采樣，采樣后得到時(shí)域離 散信號(hào)為x(n) sin(2 fj/8000) sin(2 f2n/8000)形成上面序列的方法有兩種，即計(jì)算法和查表法。用計(jì)算法求正弦波的序列 值容易，但實(shí)際中要占用一些計(jì)算時(shí)間，影響運(yùn)行速度。查表法是預(yù)先將正弦波 的各序列值計(jì)算出來(lái)，寄存在存儲(chǔ)器中，運(yùn)行時(shí)只要按順序和一定的速度取出便 可。這種方法

20、要占用一定的存儲(chǔ)空間，但是速度快。因?yàn)椴蓸宇l率是8000Hz因此要求每125ms輸出一個(gè)樣本，得到的序列再 送到D/A變換器和平滑濾波器，輸出便是連續(xù)時(shí)間的 DTM信號(hào)。DTMF言號(hào)通過(guò) 線(xiàn)路送到交換機(jī)。券針值邁加H1Tr壊雯抱刖值產(chǎn)生DTMF言號(hào)的流程圖3.2雙音多頻信號(hào)檢測(cè)在接收端，要對(duì)收到的雙音多頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)個(gè)正弦波的頻率是多少，以判斷所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字或者符號(hào)。顯然這里仍然要用數(shù)字方法進(jìn)行檢測(cè)，因此要 將收到的時(shí)間連續(xù)DTMF言號(hào)經(jīng)過(guò)A/D變換，變成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的方 法有兩種，一種是用一組濾波器提取所關(guān)心的頻率， 根據(jù)有輸出信號(hào)的2個(gè)濾波 器判斷相應(yīng)的數(shù)字或符號(hào)。另一種是用

21、DFT（ FFT）對(duì)雙音多頻信號(hào)進(jìn)行頻譜分 析，由信號(hào)的幅度譜，判斷信號(hào)的兩個(gè)頻率，最后確定相應(yīng)的數(shù)字或符號(hào)。當(dāng)檢測(cè)的音頻數(shù)目較少時(shí)，用濾波器組實(shí)現(xiàn)更合適。FFT是DFT的快速算法，但當(dāng)DFT 的變換區(qū)間較小時(shí)，F(xiàn)FT快速算法的效果并不明顯，而且還要占用很多存，因此 不如直接用DFT合適。DTMF信號(hào)檢測(cè)流程圖3.3MATLAB工具箱函數(shù) goertzelGoerztel函數(shù)的調(diào)用格式為：Xgk=goertzel(X n,K)Xn是被變換的時(shí)域序列，用于 DTMF信號(hào)檢測(cè)時(shí)，Xn就是DTMF信號(hào)的205個(gè)采 樣值。K是要求計(jì)算的DFTXn的頻點(diǎn)序號(hào)向量，用N表示Xn的長(zhǎng)度，貝U要求 K K&l

22、t; N。 由表2可知，如果只計(jì)算DTMF信號(hào)8個(gè)基頻時(shí)，K=18，20，22，24，31，34，38，42，如果同時(shí)計(jì)算8個(gè)基頻及其二次諧波時(shí)，K=18，20，22，24，31，34，35，38，39，42，43，47，61，67，74，82。Xgk是變換結(jié)果向量，其中存放的是由K指定的頻率點(diǎn)的DFTx(n)的值。設(shè) X(k)=DFTx(n)，則 Xgk(i) X(K(i), i 1,2,L ,length(K)第4章雙音多頻（DTMF信號(hào)的仿真DTM信號(hào)的產(chǎn)生與識(shí)別仿真實(shí)驗(yàn)在 MATLAB境下進(jìn)行，編寫(xiě)仿真程序，運(yùn) 行程序，送入8位，程序自動(dòng)產(chǎn)生每一位數(shù)字相應(yīng)的 DTMF信號(hào)，并送出雙頻聲

23、 音，再用DFT進(jìn)行譜分析，顯示每一位數(shù)字的 DTMF信號(hào)的DFT幅度譜，安照幅 度譜的最大值確定對(duì)應(yīng)的頻率，再安照頻率確定每一位對(duì)應(yīng)的數(shù)字，最后輸出8位。4.1硬件連接圖上圖是利用Protel仿真軟件實(shí)現(xiàn)的雙音多頻信號(hào)檢測(cè)硬件圖硬件連接圖顯示部分行頻率向量列頻率向量輸入8位數(shù)字接收端初值為零DTMF言號(hào)代表的16個(gè)數(shù)檢測(cè)碼相符的列號(hào)q4.2仿真程序運(yùn)行結(jié)果1、程序分四段：第一段（27行）設(shè)置參數(shù)，并讀入8位；第二段（920行） 根據(jù)鍵入的8位產(chǎn)生時(shí)域離散DTMF言號(hào)，并連續(xù)發(fā)出8位對(duì)應(yīng)的雙音頻聲音； 第三段（2225行）對(duì)時(shí)域離散DTMF言號(hào)進(jìn)行頻率檢測(cè)，畫(huà)出幅度譜；第四段（26 33行）根

24、據(jù)幅度譜的兩個(gè)峰值，分別查找并確定輸入 8位。程序清單如下：% DTMI雙頻撥號(hào)信號(hào)的生成和檢測(cè)程序 %clear all;clc;tm=1,2,3,65;4,5,6,66;7,8,9,67;42,0,35,68; %N=205;K=18,20,22,24,31,34,38,42;f仁697,770,852,941;%f2=1209,1336,1477,1633;%TN=input('鍵入 8 位=');%TNr=0;%for l=1:8;d=fix(TN/10A(8-l);TN=TN-d*10A(8-l);for p=1:4;for q=1:4;if tm(p,q)=abs(

25、d); break,end %end if tm(p,q)=abs(d); break,end % 檢測(cè)碼相符的行號(hào) pendn=0:1023; % 為了發(fā)聲，加長(zhǎng)序列x = sin(2*pi*n*f1(p)/8000) + sin(2*pi*n*f2(q)/8000);%構(gòu)成雙頻信號(hào)sound(x,8000); % 發(fā)出聲音pause(0.1)% 接收檢測(cè)端的程序X=goertzel(x(1:205),K+1); %DFT樣本val = abs(X); % subplot(4,2,l);stem(K,val,'.');grid;xlabel('k');ylab

26、el('|X(k)|') %度axis(10 50 0 120) limit = 80; % for s=5:8;if val(s) > limit, break, end % end for r=1:4;if val(r) > limit, break, end % endTNr=T Nr+tm(r,s-4)*10A(8-l);end% 顯示接收到的字符disp(' 接收端檢測(cè)到的為： ')用 Goertzel 算法計(jì)算八點(diǎn)列出八點(diǎn)DFT向量畫(huà)出DFT(k)幅查找列號(hào)查找行號(hào)disp(TNr) 2、運(yùn)行結(jié)果：( 1 )、運(yùn)行程序，根據(jù)提示鍵入 8位

27、1 234 1 234，然后回車(chē)。(2) 、回車(chē)后可以聽(tīng)見(jiàn)8位對(duì)應(yīng)的DTMF言號(hào)的聲音，并輸出相應(yīng)的8幅頻譜圖如下圖所示。(3) 、左上角的第一個(gè)圖在k=18和k=31兩點(diǎn)出現(xiàn)峰值，所以對(duì)應(yīng)第一位數(shù)字1 最后顯示檢測(cè)到的 12341234。 .第 5 章總結(jié)通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)，我們對(duì)DTMF勺基礎(chǔ)知識(shí)有了個(gè)比較深刻的了解，掌握了 DTMF 的信號(hào)產(chǎn)生及信號(hào)檢驗(yàn)的原理及方法， 加深了對(duì)雙音多頻信號(hào)的產(chǎn)生與檢測(cè)的理 解，提高了利用交換原理知識(shí)處理系統(tǒng)問(wèn)題的能力。 并聯(lián)系以往學(xué)習(xí)的知識(shí)， 利 用PROTE仿真軟件，使自己掌握了更多有用的知識(shí)。利用PR0TE1&真軟件實(shí)現(xiàn) 了對(duì)雙音多頻信號(hào)的產(chǎn)生與檢測(cè)的仿真分析， 可以得到理想的實(shí)驗(yàn)要求， 并且更 加深刻學(xué)生對(duì)雙音多頻信號(hào)的產(chǎn)生與檢測(cè)的認(rèn)識(shí)， 通過(guò)本次試驗(yàn)， 明顯感受到利 用PROTE仿真軟件是非常方便的，而且經(jīng)濟(jì)，這種仿真軟件一定會(huì)在以后的課 程設(shè)計(jì)中得到更廣泛的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)雙音多頻信號(hào)的產(chǎn)生與檢測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)，PROTEL真軟件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果非 常接近理論值， 而且比實(shí)際操作安全， 方便。 并且把理論與實(shí)踐有效地結(jié)合在一 起，有利于學(xué)生對(duì)交換原理 - 課