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DSP课程设计 实 验 报 告 DTMF信号的产生及检测 院（系）： 电子信息工程学院通信工程专业 设计人员：宋佳阳 学号目录 一、 设计任务书 - 3 - 二、 设计内容 - 3 - 三、 设计方案、算法原理说明 - 4 - 1. DTMF信号的产生 - 4 - 2. DTMF信号的检测 - 5 - 四、 程序设计、调试与结果分析 - 7 - 1.程序设计部分： - 7 - 2.调试与结果分析部分： - 28 - 五、 设计（安装）与调试的体会 - 33 - 六、 参考文献 - 33 - 设计任务书 设计要求及目标 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。 发挥部分： 利用DTMF信号完成数据通讯的功能，并试改进DTMF信号的规定指标，使每秒内传送的DTMF编码越多越好。 设计内容 双音多频DTMF（Dual Tone Multi Frequency）是在按键式电话机上得到广泛应用的音频拨号信令，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。如图2-1所示。 图2-1 DTMF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，从频域有哪些信誉好的足球投注网站两个正弦波的存在。 设计方案、算法原理说明 DTMF信号的产生 DTMF发生器基于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。 正弦波是任何波形构成的基本元素，产生正弦波的方法一般有：查表法和计算法（泰勒级数展开法或数字正弦振荡器法）。 这里我们使用计算法产生正弦波，有以下两种方案： 方案一：使用数字正弦振荡器计算法产生正弦波 图3-1 DTMF数字振荡器对 由图3-1所示数字振荡器对的框图，可以得到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 ， 。 其中，上面一个数字振荡器用于产生行频，下面一个数字振荡器用于产生列频，将行频信号和列频信号通过加法器进行叠加即可产生DTMF信号。 方案二：使用sin函数产生正弦波 直接利用sin函数生成离散的正弦值，其生成DTMF信号的方程为： y[t]=sin(t*2*pi*f1/fs)+sin(t*2*pi*f2/fs) 其中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，由前面的分析可知，采样频率应该设定为8000Hz。 将行频信号的采样值与列频信号的采样值进行叠加，即可得到序数为t时的采样值，即为y[t]。 将两种方案进行比较后，我们认为，使用正弦振荡器计算法这种方法计算时所需的计算量小，但是由于使用了迭代的方法产生样点值，所以当前时刻的输出序列需要反馈到输入端。在程序中实现，就需要不断对y（n-1)和y(n-2)的值进行更新。同时，当前时刻的输出序列也会影响下一时刻和下两个时刻的输出。因此，如果用这种方法来产生长时间连续的正弦信号和余弦信号，则累积误差较大。 直接使用sin函数产生正弦波的方法，其计算时所需的计算量与方案一相当，并且也能达到误差要求。同时，由于使用方案二的方法产生正弦波，其当前时刻的输出序列只与当前时刻行频和列频的输入有关，所以不会产生累积误差，适合用来产生长时间连续的DTMF信号。 综上所述，我们使用方案二来产生DTMF信号。 根据CCITT的规定，数字之间必须有适当长度的静音，因此编码器有两个任务，一是产生双音频信号的任务，二是静音任务。由于采样频率为8000Hz,所以DSP有足够的计算时间，可以使用查询模式通过D/A转换器输出DTMF信号。CCITT规定每秒传送/接收10个数字，即每个数字持续100ms。由于1秒采样8000个点，则每个数字采样800个点。由于代表45ms，但不超55ms。100ms DTMF信号的检测 DTMF检测是对进入解码端的信号进行检测，并把双音频信号转换成对应的数字信息。由于数据流是连续的，为了保证DTMF检测的实时性，因此要求检测过程必须是实时连续