11电信1 罗耀宇2011914124
实验四双音多频DTMF接收实验
一、实验目的
1、了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法。
2、熟悉该电路的组成及工作过程。
二、实验仪器仪表
1、程控交换实验箱一台
2、电话单机两台
3、20MHz示波器一台
三、实验内容
1、用示波器观察并测量发送DTMF信号的波形。
2、用示波器观察并测量DTMF信号接收的波形。
四、实验步骤及现象
1．接上交流电源线。
2．先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J1、J2，此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。
3．按“复位”键进行一次上电复位，此时，CPU已对系统进行初始化处理，液晶显示“欢迎使用众友科技程控交换实验系统”，即可进行实验。
4．用户1、用户3接上电话单机。
5．用户1摘机，开始拨打号码，即按电话单机上的任意键，用示波器的直流档对以下测量点进行观察并记录波形：
1）TPDTMF：当有键按下时有双音多频信号，无键按下时无信号。
有按键：
无按键时：
2）TPSDT：当有键按下时该点是低电平，无键按下时该点为高电平。低电平：
高电平
3）TP11：开始收号前有拨号音的波形，当有按键后停拨号音，同时按住键有双音多频信号，无键按下时无信号。
拨号音：
6．按不同的键时，其双音多频信号的波形不一样，要仔细观察。按键1：:
按键2：
按键3：按键4按键5
按键6按键7按键8
按键9
按键0
7．在按键过程中观察发光二极管D35~D32与所按键值的关系：(显示二极管是在该按键抬起的瞬间发生改变的)
对应的是8421码，如接下的键值为5时，对应的码字为0101，发光二
极管D102，D100发光。在按键的过程中观察所按键值与发光二极管是
否满足上述对应关系。
答：据我所观察完全符合上述；当按下8时，对应的灯亮是D35。所以此实验的证。
第1章绪论 双音多频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）信令，就是用两个频率——行频和列频来表示机键盘上的一个数字。双音多频信号是音频中的拨号信号，由美国AT&T贝尔公司实验室研制，并用于网络中。这种信号制式具有很高的拨号速度，且容易自动监测识别，很快就代替了原有的用脉冲计数方式的拨号制式。逐渐在全世界围使用在按键式机上，这种双音多频信号制式不仅用在网络中，还可以用于传输十进制数据的其它通信系统中，用于电子和银行系统中。这些系统中用户可以用发送DTMF信号选择语音菜单进行操作。作为实现快速可靠传输的一种技术，它具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，因此，可广泛用于通信系统中。但绝大部分是用作的音频拨号。另外，它也可以在数据通信系统中广泛地用来实现各种数据流和语音等信息的远程传输。近年来DTMF也应用在交互式控制中，诸如语言菜单、语言、银行和ATM 终端等。通过软件产生与检测DTMF 信令，是一项较有价值的工程应用。这是一种技术，就是机上的一个按键按下去时，机向交换机同时发送两个频率的信号，告诉交换机按的是哪个按键，以前采用脉冲方式，速度慢，一共有8个频率的音频信号，分为2组，每组4个，两两组合共可以代表16个按键，分别代表0-9 、#、*等按键。
第2章双音多频（DTMF）信号的设计 2.1设计目的及意义 双音多频信号（DTMF）是系统中机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫。双音多频信号是贝尔实验室发明的，其目的是为了自动完成长途呼叫。 拨号有两种，脉冲和音频，所谓音频也称双音多频（DTMF）信号的拨号方式，双音多频既是拨号时每按一个键，有两个音频频率叠加成一个双音频信号，十二个按键由七个音频频率区分。在使用双音多频信号之前，系统中使用一连串的断续脉冲来传送被叫，称为脉冲拨号。脉冲拨号需要电信局中的操作员手工完成长途接续。双音多频的拨号键盘是4×4的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频。每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合，比如'1'相当于697和1209赫兹(Hz)。交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键。本次课设的目的就是通过学习和掌握现代交换原理的基础上，设计一个双音多频检测模块并对电路进行仿真，综合应用所学知识，进行一次比较全面的训练，为今后的学习和工作积累经验。 此外，该题目还涵盖了《通信原理》、《电路分析》、《交换原理》等主要课程的知识点，学生通过该题目的设计过程，可以初步掌握DTMF编/解码技术原理和相关电路设计、开发原理，得到系统的训练，提高解决实际问题的能力。 2.2双音多频（DTMF）信号的组成 双音多频信号作为实现快速可靠传输的一种技术，它具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，因此，广泛应用于通信系统中。近年来，双音多频信号也应用在交互式控制中，如在语言控制、语言、银行和ATM 终端等的应用。 音频拨号当人们按下某一个按键时，会产生一组特定的双音信号，称为双音多频信号，交换机会对该信号进行处理，根据两个单音频率来识别所按下的。将拨号盘上的数字0～9 和两个标有“*”和“#”的特殊按钮进行频率分配，如图所示。包括两个频率低频段包括的频率是697Hz，770Hz，852Hz 和941Hz，称为行频。高频段含的频率 1209Hz，1336Hz，1477Hz，1633Hz，称为列频，它们可频率分配构成16 种频率组合，每一种组合由一对正弦频率信号唯一确定。其中第四列1633Hz 对应的按键目前并没有使用，留待将来扩展使用。
实验一、数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用 一、实验目的 1．了解双音多频信号的产生、检测、包括对双音多频信号进行DFT 时的参数选择等。 2．初步了解数字信号处理在是集中的使用方法和重要性。 3．掌握matlab 的开发环境。 二、实验原理 双音多频（Dual Tone Multi Frequency, DTMF ）信号是音频电话中的拨号信号，由美国AT&T 贝尔公司实验室研制，并用于电话网络中。这种信号制式具有很高的拨号速度，且容易自动监测识别，很快就代替了原有的用脉冲计数方式的拨号制式。这种双音多频信号制式不仅用在电话网络中，还可以用于传输十进制数据的其它通信系统中，用于电子邮件和银行系统中。这些系统中用户可以用电话发送DTMF 信号选择语音菜单进行操作。 DTMF 信号系统是一个典型的小型信号处理系统，它要用数字方法产生模拟信号并进行传输，其中还用到了D/A 变换器；在接收端用A/D 变换器将其转换成数字信号，并进行数字信号处理与识别。为了系统的检测速度并降低成本，还开发一种特殊的DFT 算法，称为戈泽尔(Goertzel)算法，这种算法既可以用硬件（专用芯片）实现，也可以用软件实现。下面首先介绍双音多频信号的产生方法和检测方法，包括戈泽尔算法，最后进行模拟实验。下面先介绍电话中的DTMF 信号的组成。 在电话中，数字0-9的中每一个都用两个不同的单音频传输，所用的8个频率分成高频带和低频带两组，低频带有四个频率：679Hz,770Hz,852Hz 和941Hz ；高频带也有四个频率：1209Hz,1336Hz,1477Hz 和1633Hz.。每一个数字均由高、低频带中各一个频率构成，例如1用697Hz 和1209Hz 两个频率，信号用)2sin()2sin(21t f t f ππ+表示，其中Hz f 6791=，Hz f 12092=。这样8个频率形成16种不同的双频信号。具体号码以及符号对应的频率如表4.1所示。表中最后一列在电话中暂时未用。 表4.1 双频拨号的频率分配
实验三双音多频信号的合成与检测 一实验目的 1．理解电话拨号音的合成与检测的基本原理； 2．深入理解信号频谱分析理论中相关参数的作用和意义； 3．了解频谱分析在实际工程中的应用实例。 二实验基础 双音多频(dual-tone multifrequency, DTMF信号的产生及检测在现代通信系统中有着广泛的应用，家用电话、移动电话以及公共程控交换机(PBX都采用DTMF 信号发送和接收电话拨号号码。本实验要求利用信号的时域分析和频域分析的基本理论实现DTMF 的合成和检测。 1. DTMF信号合成 DTMF 信号由低频组和高频组两组频率信号构成。按键电话上每个按键都由对应的两个频率组成，如表4.1。当按下某个键时，所得到的按键信号是由相应两个频率的正弦信号叠加而成。设x(n为DTMF 信号，产生方式为： x (n =sin (ωH n +sin (ωH n 式中：ωH = f s DTMF 信号的标准是：在传送过程中每个按键字占用100ms ，其中信号必须持续至少40ms ，且不得多于55ms ，100ms 里的其余时间为静音（无信号）。 表4.1按键频率对应表
2. DTMF信号检测 ,ωL = f s f s =8KHz 。 DTMF 信号的检测是将信号的两个频率提取出来，从而确定接收到的DTMF 对应的按键。利用DFT 对DTMF 信号进行N 点的频谱分析，N 的选取决定了频率分辨率以及捕捉N 个样值所需要的时间。根据谱峰出现的频率点位置m 就可以确定DTMF 信号的频率f k： f k =kf s /N 这样计算出的DTMF 信号频率可能与实际的DTMF 信号频率有一定的差别，但可以通过加大N 的选取来减小这种频率差异。然而从另外一方面来考虑，虽然加大N 值会减小检测频率误差，但这势必会带来捕捉N 个样值所需要的时间增加，从而会对检测的效果造成一定影响。 由DTMF 信号频率所具有的特性不难发现要选取一定的N 值使得计算出的频率和真实的DTMF 信号的频率相一致几乎不可能，而实际中也并不需要计算出来的频率值与其真实频率相一致，只需偏差保持在±1.5%即可认为是DTMF 信号的真实频率。国际上通用N=205点或N=106点。当N=205点时，各个频率所对应的DFT 结果X[k]中的序号k 如表4.2。N=106时对应表4.3。
通信技术方向课程设计题目：双音多频信号检测 物联网工程学院电子信息工程专业 学号0703070106 学生姓名时雅茹 二〇一〇年六月
一、原理介绍 双音多频（Dual Tone Multi Frequency, DTMF ）信号是音频电话中的拨号信号，由美国AT&T 贝尔公司实验室研制，并用于电话网络中。这种信号制式具有很高的拨号速度，且容易自动监测识别，很快就代替了原有的用脉冲计数方式的拨号制式。这种双音多频信号制式不仅用在电话网络中，还可以用于传输十进制数据的其它通信系统中，用于电子邮件和银行系统中。这些系统中用户可以用电话发送DTMF 信号选择语音菜单进行操作。 DTMF 信号系统是一个典型的小型信号处理系统，它要用数字方法产生模拟信号并进行传输，其中还用到了D/A 变换器；在接收端用A/D 变换器将其转换成数字信号，并进行数字信号处理与识别。为了系统的检测速度并降低成本，还开发一种特殊的DFT 算法，称为戈泽尔(Goertzel)算法，这种算法既可以用硬件（专用芯片）实现，也可以用软件实现。下面首先介绍双音多频信号的产生方法和检测方法，包括戈泽尔算法，最后进行模拟实验。 二、内容及结论 1、双音多频（DTMF ）信号的组成 在电话中，数字0~9的中每一个都用两个不同的单音频传输，所用的8个频率分成高频带和低频带两组，低频带有四个频率：679Hz,770Hz,852Hz 和941Hz ；高频带也有四个频率：1209Hz,1336Hz,1477Hz 和1633Hz.。每一个数字均由高、低频带中各一个频率构成，例如1用697Hz 和1209Hz 两个频率，信号用 )2sin()2sin(21t f t f ππ+表示，其中Hz f 6791=，Hz f 12092=。这样8个频率形成 16种不同的双频信号。具体号码以及符号对应的频率如表1所示。表中最后一列在电话中暂时未用。 表1 双频拨号的频率分配 列 行 1209Hz 1336Hz 1477Hz 633Hz 697Hz 1 2 3 A 770Hz 4 5 6 B 852Hz 7 8 9 C 942Hz * # D DTMF 信号在电话中有两种作用，一个是用拨号信号去控制交换机接通被叫的用户电话机，另一个作用是控制电话机的各种动作，如播放留言、语音信箱等。
第27卷 第3期 吉首大学学报(自然科学版) V ol.27 N o.3 2006年5月 Journal of Jishou University (Natural Science Edition ) M ay.2006 文章编号:1007-2985(2006)03-0043-05 双音多频信号检测在DSP 中的实现 Ξ 李义府,彭卫韶 (中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙 410083) 摘 要:双音多频DT MF 信号是音频电话中的拨号信号,将DT MF 信号的检测集成到含有数字信号处理器(DSP )的系统中,是一项较有价值的研究课题.笔者设计出TI 公司浮点DSP 芯片C6711中的实现方案,通过20个并行的哥兹柔信号滤波器能成功地使双音多频信号的检测变得迅速和简单,采用谐音检测可以显著地提高检测系统的准确性. 关键词:哥兹柔滤波器;双音多频;浮点DSP ;Bellcore 标准中图分类号:T N914.3;T N911.7 文献标识码:A 按键式电话拨号广泛采用双音多频信号,近年来双音多频信号(DT MF )逐渐应用于工程信号发生与检 测系统中,并与DSP 、FPG A 相互促进,具有广泛的应用前景[1-2] .一个有效的音频信号由一个行频信号和一个列频信号叠加而成.例如,要表示“4”这个音频信号,可由一个770H z 的行频信号和一个1209H z 的列频信号叠加而成.电话音频拨号使用的正弦音频叠加信号如表1所示: 表1 电话机键盘的频率矩阵 行频组ΠH z 列频组ΠH z 1209136614771633697123A 770456B 8527 89C 941 3 # D 1 算法与滤波器 1.1算法 图1 离散通频带的分布 由于在实现DT MF 解码时,采用哥兹柔算法(G o 2 ertzel Alg orithm Theory )要比FFT 更快,因为通过FFT 可以计算得到信号所有频谱线,但处理DT MF 信号只考虑其中的8个频率及其二次谐波信息,运用G A T 能更加快速的从输入信号中提取频谱信息,所以使用C6177浮点DSP 进行信号检测不失为一种可行的技 术解决方案[3-4] .通过对信号作离散傅立叶变换得到其离散通频带.离散通频带的数目用字母N 表示,这些通频带段在频域中均匀分布如图1所示. Ξ 收稿日期:2006-02-26 基金项目:国家自然科学基金资助项目(69974043);湖南省自然科学基金资助项目(99JJ Y 20062) 作者简介:李义府(1946-),男,湖南省长沙市人,中南大学信息科学与工程学院教授,主要从事电子线路和故障诊断应用研究.
《程控交换》实验报告 实验四双音多频DTMF接收实验 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1、实验目的 1、了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法。 2、熟悉该电路的组成及工作过程。 二、实验内容 1、用示波器观察发送DTMF信号的波形。 2、用示波器观察DTMF信号接收的波形。 三、实验原理 1、双音多频拨号简单介绍：在电话单机中，有两种拨号方式，即脉冲拨号和双音多频拨号。双音多频拨号方式中的双音多频是指用两个特定的单音频信号的组合来代表数字或功能，两个单音频的频率不同，所代表的数字和功能也不同，在双音多频电话机中有16个按键，其中有10个数字键0~9，6个功能键*、#、A、B、C、D，按照组合的原理，它必须有8 种不同的单音频信号，由于采用的频率有8种，故又称之为多频，又因以8种频率中任意抽出2种进行组合，又称其为8中取2的编码方式。 2、双音多频接收电路： 输入 电路 3、电路的工作原理：它完成典型DTMF接收器的主要功能：输入信号的高、低频组带通滤波、限幅、频率检测与确认、译码、锁存与缓冲输出及振荡，监测等，具体说就是DTMF信号从芯片的输入端输入，经过输入运放和拨号音抑制滤波器进行滤波后，分两路分别进入高、低频组滤波器以分离检测出高、低频组信号。如果高、低频组信号同时被检测出来，便在EC0输出高电平作为有效检测DTMF信号的标志；如果DTMF信号消失，则EC0即返至低电平，与此同时EC0通过外接R向C充电，得到CI，GT。（通常此两端相短接）积分波形，如图5-4所示，若经tGTP延时后，CI，GT。电压高于门限值VTst时，产生内部标志，这样，该电路在出现EC0标志时，将证实后的
09级（一）班 郭玲芳2008302580068 双音多频 双音多频：dual-tone multifrequency 双音多频DTMF（Dual Tone Multi Frequency），双音多频，由高频群和低频群组成，高低频群各包含4个频率。一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字。DTMF信号有16个编码。利用DTMF信令可选择呼叫相应的对讲机双音多频信号（DTMF），电话系统中电话机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫号码。在使用双音多频信号之前，电话系统中使用一连串的断续脉冲来传送被叫号码，称为脉冲拨号。脉冲拨号需要电信局中的操作员手工完成长途接续(早期方法，很老很古董)。双音多频信号是贝尔实验室发明的，其目的是为了自动完成长途呼叫。双音多频的拨号键盘是4×4的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频。每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合，比如'1'相当于697和1209赫兹(Hz)。交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键。 电子工程术语定义 双音多频(DTMF)是由贝尔实验室开发的信令方式，通过承载语音的模拟电话线传送电话拨号信息。每个数字利用两个不同频率突发模式的正弦波编码，选择双音方式是由于它能够可靠地将拨号信息从语音中区分出来。一般情况下，声音信号很难造成对DTMF接收器的错误触发。DTMF是“TouchTone” (早期AT&T的商标)的基础, 替代机械式拨号转盘的按键。 双音多频 双音多频（DTMF）是一种在话音信道用音调来表示数字的方法，它可以用来在模拟话音信道传输信令，因此在通信中有广泛的应用。基于928个网页-相关网页 双音频 所谓双音频（DTMF）是指用一频率较高的信号与一频率较低的信号叠加，“4”是770HZ 和1209HZ信号的叠加，“3”是697HZ和1477HZ信号的叠加等。基于235个网页-相关网页 双音多频功能 在附加功能上，这款显卡支持双音多频功能（DTMF），支持短信息服务功能附加服务来电显示，还支持电话簿管理。 双音多频信号 (1)指令信号传输方式考虑到本系统的信号传输是加载到电力系统上进行传输的,所以本系统采用双音多频信号(DTMF)作为传输信号,DTMF是由一组低音频信号和一组高音频
信号工程处理课设报告——双音多频(DTMF)信号的检测 专业：通信工程 学号：09024121 姓名：宋江雪 完成日期：2012.5
一．实验目的 1.理解 DTMF 信号的产生原理及其检测方法 2.提高分析和解决问题的能力 3.提高数字信号处理的实际能力 二、实验内容 1.设置参数，读入电话号码。 2.根据输入的电话号码产生包含两个频率分量的 205 点时域离散DTMF 信号。 3.对时域离散 DTMF 信号利用Goertzel 算法(参见附录)进行频率检测，画出幅度谱。 4.根据幅度谱的两个峰值，分别查找并确定所输入的电话号码。 小提示： 因为程序产生的是纯音调信号，所以不需检测二次谐波分量以区分语音和按键音调信号。 三、实验原理 双音多频（Dual Tone Multi Frequency, DTMF ）信号是音频电话中的拨号信号，由美国AT&T 贝尔公司实验室研制，并用于电话网络中。这种信号制式具有很高的拨号速度，且容易自动监测识别，很快就代替了原有的用脉冲计数方式的拨号制式。这种双音多频信号制式不仅用在电话网络中，还可以用于传输十进制数据的其它通信系统中，用于电子邮件和银行系统中。这些系统中用户可以用电话发送DTMF 信号选择语音菜单进行操作。 DTMF 信号系统是一个典型的小型信号处理系统，它要用数字方法产生模拟信号并进行传输，其中还用到了D/A 变换器；在接收端用A/D 变换器将其转换成数字信号，并进行数字信号处理与识别。为了系统的检测速度并降低成本，还开发一种特殊的DFT 算法，称为戈泽尔(Goertzel)算法，这种算法既可以用硬件（专用芯片）实现，也可以用软件实现。下面首先介绍双音多频信号的产生方法和检测方法，包括戈泽尔算法，最后进行模拟实验。 1. 双音多频（DTMF ）信号的组成 在电话中，数字0~9的中每一个都用两个不同的单音频传输，所用的8个频率分成高频带和低频带两组，低频带有四个频率：679Hz,770Hz,852Hz 和941Hz ；高频带也有四个频率：1209Hz,1336Hz,1477Hz 和1633Hz.。每一个数字均由高、低频带中各一个频率构成，例如1用697Hz 和1209Hz 两个频率，信号用)2sin()2sin(21t f t f ππ+表示，其中Hz f 6791=， Hz f 12092=。这样8个频率形成16种不同的双频信号。具体号码以及符号对应的频率如 表1所示。表中最后一列在电话中暂时未用。
中北大学 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院：信息与通信工程 专业：电子信息工程 题目：信息处理综合实践: DTMT双音多频信号的检测 指导教师：薛英娟赵英亮职称:副教授 2014 年 6 月 26 日
课程设计任务书
课程设计任务书
目录 一、引言 (1) 二、设计目的 (1) 三、设计原理 (1) USB总线概述 (1) (一)USB总线： (1) (二)USB总线设备规范： (2) (三)USB总线通信模型： (2) (四)USB总线枚举过程： (3) (五)USB总线要点： (4) (六)USB总线传输过程： (4) (七)通用USB设备操作： (5) 1.动态插接与拔出： (5) 2.地址分配： (6) 3.配置： (6) 4.数据传送： (6) (八)USB设备的标准请求： (7) 1. 批处理传送： (9) 2. 控制传送： (9) 3. 中断传送： (9) 4. 同步传送： (10) 基于USB总线的A/D采集卡(USB-9211A) (10) (一)概述： (10) (二)性能和技术指标： (10) 双音多频信号 (12) 四、设计方案 (12) (一)双音多频(DTMF)信号的组成： (12) (二)双音多频信号的产生： (13)
(三)双音多频信号的检测： (14) (四)MATLAB实现： (14) (五)检测DTMF信号的DFT参数选择： (15) 1.频谱分析的分辨率： (15) 2.频谱分析的频率范围： (15) 3.检测频率的准确性： (15) 五、结果及分析 (17) (一)实验结果： (17) (二)实验程序： (21) 第一部分：DTMF信号生成(generateSingle.m) ................... 错误！未定义书签。 第二部分：DTMF信号检测(DTMF.m) ................................ 错误！未定义书签。 六、设计心得 (23)
实验3双音多频(DTMF)接收与检测单元实验 一、实验目的 1．了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法。 2．熟悉该电路的组成及工作过程。 二、预习要求 1．认真预习有关双音多频方面的相关内容。 三、实验仪器仪表 1．现代程控交换实验系统一台 2．电话机四部 3．20MHz 示波器一台 四、实验电路工作过程 (一)双音多频拨号和脉冲拨号简单介绍 在电话机中，有两种拔号方式，即脉冲拨号和双音多频拔号。双音多频拨号方式中的双音多频是指用两个特定的单音频信号的组合来代表数字或功能，两个单音频的频率不同，所代表的数字和功能也不同，在双音多频电话机中有 16 个按键，其中有 10 个数字键 0-9，6 个功能键*、#、A、 B、C、D，按照组合的原理，它必须有 8 种不同的单音频信号，由于采用的频率有 8 种，故称之为多频，又因为 8 种频率中任意抽出 2 种进行组合。又称其为 8 中取 2 的编码方法。 表 5-1 双音多频，简写 DTMF（DTMF=Dual Tone Multifrequency） 图 5-1 一个典型的 DTMF 发送电路原理框图
DTMF 发送器的原理与构成如图 5-1 所示，它主要包括：(1) 晶体振荡器— —外接晶体（通常采用 3.58MHz）与片内电路构成振荡器，经分频产生参考信号。(2) 键控可变时钟产生电路——它是一种可控分频比的分频器，通常由 n 级移位寄存器与键控 反馈逻辑单元组成。(3) 正弦波产生电路——它是由正弦波编码器与 D/A 变换器构成， 通常，可变速时钟信号先经 5 位寄存器，产生一组 5 位移位代码，再由可编程逻辑阵列（PLA）将其转换成二进制代码，加到 D/A 变换器形成台阶型正弦波。显然台阶的宽度等 于时钟频率的倒数，这样形成的正弦波信号频率必然对应于时钟的速率和按键的号码。(4) 混合电路——将键盘所对应的行、列正弦波信号（即低、高群 fL 、 fH ）相加、混合成 双音信号输出。(5) 附加功能单元，如有时含有单音抑制，输出控制（禁止）、双键同按 无输出等控制电路。 DTMF 发送器按输入控制方式可分为键盘行列控制和 BCD 接口控制两种。 它们的控制部分真值表分别示于表 5-2、表 5-3。 表 5-2、键盘控制接口功能真傎表 表 5-3、BCD 码控制接口功能真傎表 二、双音多频接收电路 DTMF 接收器包括 DTMF 分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图5-2 所示。DTMF 接收器先经高、低群带通滤波器进行f L/ f H区分，过零检测、比较，得到
11电信1 罗耀宇2011914124 实验四双音多频DTMF接收实验 一、实验目的 1、了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法。 2、熟悉该电路的组成及工作过程。 二、实验仪器仪表 1、程控交换实验箱一台 2、电话单机两台 3、20MHz示波器一台 三、实验内容 1、用示波器观察并测量发送DTMF信号的波形。 2、用示波器观察并测量DTMF信号接收的波形。 四、实验步骤及现象 1．接上交流电源线。 2．先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J1、J2，此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。 3．按“复位”键进行一次上电复位，此时，CPU已对系统进行初始化处理，液晶显示“欢迎使用众友科技程控交换实验系统”，即可进行实验。 4．用户1、用户3接上电话单机。 5．用户1摘机，开始拨打号码，即按电话单机上的任意键，用示波器的直流档对以下测量点进行观察并记录波形： 1）TPDTMF：当有键按下时有双音多频信号，无键按下时无信号。 有按键：
无按键时： 2）TPSDT：当有键按下时该点是低电平，无键按下时该点为高电平。低电平： 高电平 3）TP11：开始收号前有拨号音的波形，当有按键后停拨号音，同时按住键有双音多频信号，无键按下时无信号。
拨号音： 6．按不同的键时，其双音多频信号的波形不一样，要仔细观察。按键1：: 按键2：
按键3：按键4按键5
按键6按键7按键8
按键9 按键0 7．在按键过程中观察发光二极管D35~D32与所按键值的关系：(显示二极管是在该按键抬起的瞬间发生改变的) 对应的是8421码，如接下的键值为5时，对应的码字为0101，发光二 极管D102，D100发光。在按键的过程中观察所按键值与发光二极管是 否满足上述对应关系。 答：据我所观察完全符合上述；当按下8时，对应的灯亮是D35。所以此实验的证。
实验三 双音多频信号的合成与检测 一 实验目的 1．理解电话拨号音的合成与检测的基本原理； 2．深入理解信号频谱分析理论中相关参数的作用和意义； 3．了解频谱分析在实际工程中的应用实例。 二 实验基础 双音多频(dual-tone multifrequency, DTMF)信号的产生及检测在现代通信系统中有着广泛的应用，家用电话、移动电话以及公共程控交换机(PBX)都采用DTMF 信号发送和接收电话拨号号码。本实验要求利用信号的时域分析和频域分析的基本理论实现DTMF 的合成和检测。 1. DTMF 信号合成 DTMF 信号由低频组和高频组两组频率信号构成。按键电话上每个按键都由对应的两个频率组成，如表4.1。当按下某个键时，所得到的按键信号是由相应两个频率的正弦信号叠加而成。设x(n)为DTMF 信号，产生方式为： x (n )=sin (ωH n )+sin (ωH n) 式中：ωH = 2πf H f s ,ωL = 2πf L f s 分别表示高频和低频频率，电话信号的典型抽样频率为f s =8KHz 。 DTMF 信号的标准是：在传送过程中每个按键字占用100ms ，其中信号必须持续至少40ms ，且不得多于55ms ，100ms 里的其余时间为静音（无信号）。 表4.1按键频率对应表 2. DTMF 信号检测 DTMF 信号的检测是将信号的两个频率提取出来，从而确定接收到的DTMF 对应的按键。利用DFT 对DTMF 信号进行N 点的频谱分析，N 的选取决定了频率分辨率以及捕捉N 个样值所需要的时间。根据谱峰出现的频率点位置m 就可以确定DTMF 信号的频率f k ： /k s f kf N = 这样计算出的DTMF 信号频率可能与实际的DTMF 信号频率有一定的差别，但可以通过加大N 的选取来减小这种频率差异。然而从另外一方面来考虑，虽然加大N 值会减小检测频率误差，但这势必会带来捕捉N 个样值所需要的时间增加，从而会对检测的效果造成一定影响。
数字信号处理 课程设计 《双音多频（DTMF）信号的MATLAB仿真》 院系：闽江学院计算机科学系 专业：通信工程 组长:蔡小红 组员：王垚天何杰坤 王晓清苏月琴 罗烨 指导老师：方荟 时间：2015年1月5日-2015年1月9日
双音多频（DTMF）信号的MATLAB仿真 任务分配安排表 目录
一、摘要 DTMF信号系统是一个典型的小型信号处理系统，它要用数字方法产生模拟信号并进行传输，应用D/A变换器，采用快速的频率检测算法——戈泽尔（GEORTZEL）算法的原理，以及该算法在双音多频拨号检测系统中的应用。对读入的电话号码，根据键入的号码数产生时域离散双音多频（DTMF）信号，并连续发出号码对应的双音频声音。同时进行时域离散DTMF信号进行检测，画出幅度谱，并用MATLAB在计算机上对双音多频的信号产生及检测接收系统进行了仿真测试。 关键词双音多频戈泽尔算法DFT 二、引言 DTMF（Double?Tone?MulitiFrequency,双音多频）作为实现电话号码快速可靠传输的一种技术，具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，广泛用于电话通信系统中。另外，它也可以在通信系统中广泛用来实现各种数据和语音等信息的远程传输，技术非常成熟、专业芯片种类繁多，在民用、金融、工业等领域的应用非常普及，甚至有通过软件来产生和检测DTMF信令方面的应用。但随着现代工业的持续发展，利用DTMF信令作为通信系统中的控制信号的通信设备正遭受着前所未有的各种日益复杂的干扰，尤其是与DTMF信令的同频干扰，使通信设备频频出现误动作等严重事故，所以消除与DTMF同频干扰已是利用该控制方式控制的通信系统不得不解决的一个问题。 三、设计要求 设计要求 （1）按一个数字键如“1”，则产生频率为697Hz和1209Hz的两个正弦波，并相加； （2）可用查表法求数字键对应的频率，为此先建立拨号数字表矩阵； （3）电话音频信号在数字信号处理时，取样频率为8KHz，每个数字信号持续时间为100ms，后面加上100ms的间隔（用0表示）； （4）设计好各按键提示音，并能播放演示；
摘要 所谓双音多频(DTMF )，就是用两个频率一一行频和列频来表示电话机键盘上的一个数字。DTMF电话的指令正在迅速的取代脉冲指令。除了在电话呼叫信号中使用外，DTMF 还广泛的使用在交互式控制应用，例如电话银行、电子邮件甚至家电远程控制等，用户可以 从电话机发送DTMF信号来做菜单选择。 本文基于MATLAB的双音多频拨号系统的仿真实现。主要涉及到电话拨号音合成的基本原理及识别的主要方法，利用MATLAB软件以及GOERTZEL算法实现对电话通信系统 中拨号音的合成与识别。并进一步利用MATLAB中的图形用户界面GUI制作简单直观的模拟界面，根据提示输入8位电话号码，通过按下输入键可以听见8位电话号码对应的DTMF 信号的声音，通过按下解码键可输出相应的8幅频谱图，并显示检测到的电话号码。 关键词：多音双频MATLAB GOERTZEL算法频谱图 第一章、绪论 1 ? 1研究背景及意义 双音多频(Dual Tone Multi Frequency , DTMF)信号是音频电话中的拨号信号，由美国 AT&T贝尔公司实验室研制，并用于电话网络中。这种信号制式具有很高的拨号速度，且容易自动监测识别，很快就代替了原有的用脉冲计数方式的拨号制式。这种双音多频信号制式 不仅用在电话网络中，还可以用于传输十进制数据的其它通信系统中，用于电子邮件和银行 系统中。这些系统中用户可以用电话发送DTMF信号选择语音菜单进行操作。 1.2研究内容及任务说明 DTMF编码，是将电话拨号盘上的数字0~9，字母A~D,及*、#，共16个字符，用音频范围的8个频率表示出来，具体来说，将8个频率分为高频群和低频群两组，分别作为列频和行频，每一个键的频率模式由来自于列频和行频的两个频率叠加而成。 要求生成8位电话号码的DTMF信号，并在接受端进行检测。生成和检测模块要求分开。 第二章双音频信号产生与检测的原理和内容 2.1双音频信号产生与检测的原理介绍 双音多频(Dual Tone Multi Frequency, DTMF)信号是音频电话中的拨号信号，由美国AT&T 贝尔公司实验室研制，并用于电话网络中。这种信号制式具有很高的拨号速度，且容易自动 监测识别，很快就代替了原有的用脉冲计数方式的拨号制式。这种双音多频信号制式不仅用 在电话网络中，还可以用于传输十进制数据的其它通信系统中，用于电子邮件和银行系统中。 这些系统中用户可以用电话发送DTMF信号选择语音菜单进行操作。 DTMF信号系统是一个典型的小型信号处理系统，它要用数字方法产生模拟信号并进行传输，其中还用到了 D/A变换器；在接收端用A/D变换器将其转换成数字信号，并进行数字信号处理与识别。为了系统的检测速度并降低成本，还开发一种特殊的DFT算法，称为 戈泽尔(Goertzel)算法，这种算法既可以用硬件(专用芯片)实现，也可以用软件实现。下面首先介绍双音多频信号的产生方法和检测方法，包括戈泽尔算法，最后进行模拟实验。 在电话中，数字0~9的中每一个都用两个不同的单音频传输，所用的8个频率分成高频带和 低频带两组，低频带有四个频率：679Hz,770Hz,852Hz和941Hz;高频带也有四个频率： 1209Hz,1336Hz,1477Hz和1633Hz.。每一个数字均由高、低频带中各一个频率构成，例如 1 用697Hz 和1209Hz 两个频率，信号用sin(2f1t) sin(2f2t)表示，其中f1 = 679Hz ,
《数字信号处理》作业 实验3 双音多频的通信 双音多频是4x4按钮键盘的一种编码方法，它的原理是用一个低频正弦波和一个高频的正弦波组合成为一个按钮信号。双音多频通常简写为DTMF。作为一种通信手段，DTMF广泛应用在电话拨号中，作用是控制电话局的交换机快速和准确地连接通话线路；DTMF也可以用来控制爆炸，用咋爱自动取款机、信息传送等方面。 双音多频的信号产生和解调可以用模拟电路来实现，也可以用数字信号处理来实现。下面用数字信号处理的方法，在计算机上实现双音多频的通信。基本的双音多频MATLAB程序如下： 请从数字信号处理的角度分析以上的各条指令的作用。 善用已学的知识经常会获得事半功倍的效果。理解指令k=[18,20,22,24,31,34,38,42]的作用时，请利用频率的分辨率和离散频率的序号的关系。理解指令t=80的作用时，观察205点长的双音频信号的频谱 实验程序： %%%%键盘号码发射机%%%% DTMF=['123A';'456B';'789C';'*0#D']; %设置双音多频的键盘号码矩阵 fL=[697,770,852,941];fH=[1209,1336,1477,1633]; %设置键盘的低频和高频正弦波的频率 n=0:1000; %产生双音频声音信号的样本序号 fs=8000; %设定声音样本的采样频率 b=input('请输入按键的号码：','s'); %在MATLAB 的命令窗中输入电话键盘的号码 L=length(b); %计算在命令窗中输入的号码长度 for m=1:L, %将输入的号码分别与键盘的号码逐个进行对比 for p=1:4, %按照键盘的行顺序进行对比 for q=1:4, %按照键盘的列顺序进行对比 if DTMF(p,q)==abs(b(m)),break,end; %确定与第m 个输入号码b(m)相符的键盘号码的列号 end if DTMF(p,q)==abs(b(m)),break,end; %确定与第m 个输入号码b(m)相符的键盘号码的列号 end x(m,:)=sin(2*pi*fL(p)*n/fs)+sin(2*pi*fH(q)*n/fs); %根据p 和q 产生对应该键盘号码的双音频正弦波信号
双音多频检测实验 1、实验目的 1、加强对用户接口信令的认识与理解 2、掌握双音多频检测的基本原理 3、熟悉CM8870双音多频检测器件的性能及使用方法 二、实验仪器 1、JH5001通信原理综合实验系统一台 2、20MHz双踪示波器一台 3、数字存贮示波器一台 4、电话机二部 三、实验原理 用户接口上的信令又可分为线路信令与地址信令（也称之为记发器信令）。线路信令主要反映了二线用户话机的状态：摘机或挂机，此类信令一般由SLIC电路检测（该方面已包括在前面的实验中）； 地址信令主要是用户发送的号码信令，该类信令一般由双音多频检测器进行检测。 用户线上的地址信令存在两种技术标准： 1、脉冲拨号方式：脉冲拨号方式是按一定的断续比和速率来 断、续电话线的环路来发出号码信号。脉冲拨号主要在早期 的步进制交换机中采用，其缺点是拨号速度慢、脉冲产生变 异易引起交换机误动作等，随着技术的发展已逐渐被双音多 频拨号方式所取代。 2、 双音多频DTMF（Dual Tone Multifrequency)是指用两个特定 的单音频信号的组合来代表数字或功能，两个单音频的频率 不同，所代表的数字和功能也不同，在双音多频电话机中有 16个按键，其中有10个数字键（0～9），6个功能键（*、#、
A、B、C、D），按照双音组合的原理，它必须有8种不同的 单音频信号，由于采用的频率有8种，故又称之为多频，又因 以8种频率中任意抽出2种进行组合，又称其为8中取2的编码 方法。根据CCITT的建议，国际上采用697HZ、770 HZ、852 HZ、941HZ、1209HZ、1336HZ、1477HZ和1633HZ，把这8 种频率分成两个群，即低频群和高频群，从低频群和高频群 中任意各抽出一种频率进行组合，共有16种不同组合，各代 表16种不同数字号码或功能，DTMF号码组合见表6.2.1。 在双音多频检测模块中，采用CM8870进行双音频信号的检测。双音 多频信号输入后，经过信号放大和滤波，分两路分别进入高、低频组滤波器以分离检测出高、低频组信号，并对检测的结果按表6.2.2进行译码、锁存。DTMF模块组成框图见图6.2.1。 四、实验内容 准备工作：将通信原理综合实验系统上电话1模块内发、收增益选择跳线开关K101、K102设置在N位置（左端），电话2模块内发、收增益选择跳线开关K201、K202设置在N位置（左端）；DTMF1模块内增益选择跳线开关K301设置在N位置（左端），DTMF2模块内增益选择跳线开关K401设置在N位置（左端）；ADPCM1模块内输入信号选择跳线开关K501设置在N位置（左端），发、收增益选择跳线开关K502、 K503设置在N位置（1_2：左端），输入数据选择跳线开关K504设置在ADPCM2位置（中间）；ADPCM2模块内输入信号选择跳线开关K601设置在N位置（左端），发、收增益选择跳线开关K602、K603设置在N 位置（1_2：左端），输入数据选择跳线开关K604设置在ADPCM1位置。将2部电话机分别接入PHONE1和PHONE2插座，然后加电。实验箱正常工作时可用示波器在测试点TPMZ07测量到脉冲信号，否则复位系统。测量时，先通过拨号在话机1和话机2之间建立话音链路，下面所有实验均在电话1模块上进行测试。
实验4 双音多频（DTMF）接收与检测实验 一、实验目的 1．观测电话机发送的DTMF信号波形； 2．了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的接收和检测方法； 3．熟悉该电路的组成结构及工作过程。 二、实验电路工作过程 DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图4-1所示。DTMF接收器先经高、低群带通滤器进行f L / f H区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路f L、f H信号输出。该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号音对的4比特二进制码（D1～D4）。 图4-1 典型DTMF接收器原理框图 18 VDD 图4-2 MT8870芯片管脚排列 在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。图4-2为管脚排列图。 1．电路的基本特性 （1）提供DTMF信号分离滤波和译码功能，输出相应16种DTMF频率组合的4位并行二进制码。 （2）可外接3.5795MHz晶体，与内含振荡器产生基准频率信号。 （3）具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力。 （4）二进制码为三态输出。
（4）提供基准电压（VDD\2）输出。 （5）电源+5V （6）功耗15mw （7）工艺CMOS （8）封装18引线双列直插 2．管脚简要说明 IN+ ，IN-运放同、反相输入端，模拟信号或DTMF信号从此端输入。 FB 运放输出端，外接反馈电阻可调节输入放大器的增益。 VREF 基准电压输出。 IC 内部连接端，应接地。 OSC1，OSC0振荡器输入、输出端，两端外接3.5795MHz晶体。 EN 数据输出允许端，若为高电平输入，即允许D01～D04输出，若为低 电平输入，则禁止D01 ～D04输出。 D01～D04 数据输出，它是相应于16种DTMF信号（高，低单音组合）的4位 二进制并行码，为三态缓冲输出。 CI\GT 控制输入，若此输入电压高于门限值VTSt，则电路将接收DTMF单 音对，并锁存相应码字于输出，若输入电压低于VTSt，则电路不接 收新的单音对。 EC0初始控制输出，若电路检测出一可识别的单音对，则此端即变为高 电平，若无输入信号或连续失真，则EC0返回低电平。 CID 延迟控制输出，当一有效单音对被接收，CI超过VTSt，输出锁存器 被更新，则CID为高电平，若CI低于VTSt，则CID返至低电平。 V DD接正电源，通常接+5V。 V SS接负电源，通常接地。 3．电路的基本工作原理 它完成典型DTMF接收器的主要功能：输入信号的高，低频组带通滤波、限幅、频率检测与确认、译码、锁存与缓冲输出及振荡，监测等，具体说来，就是DTMF信号从芯片的输入端输入，经过输入运放和拨号音抑制滤波器进行滤波后，分两路分别进入高、低频组滤波器以分离检测出高、低频组信号。 如果高、低频组信号同时被检测出来，便在EC0输出高电平作为有效检测DTMF信号的标志；如果DTMF信号消失，则EC0即返至低电平，与此同时，EC0通过外接R向C充电，得到CI、GT。 若经tGTP延时后,CI、GT电压高于门限值VTst时，产生内部标志，这样，该电路在出现EC0标志时，将证实后的两单音送往译码器，变成4比特码字并送到输出锁存器，而CI 标志出现时，则该码字送到三态输出端D01～D04，另外，CI信号经形成和延时，从CID端输出，提供一选通脉冲，表明该码字已被接收和输出已被更新，如若积分电压降到门限VTst 以下，使CID也回到低电平。 MT8870的译码表见3-1所示，图3-3为双音多频实验系统的电原理框图。其中，数据