DTMF信号的产生及检测要点

DTMF(双音多频)技术讲析

电子工程学院(00101205) 庄辉

目录

一、 关于DTMF信号

二、 DTMF信号产生

1. 基于DSP的DTMF信号产生方法

2. 基于DSP数字振荡器的设计

三、 DTMF信号识别

四、 DTMF信号编解码

1. DTMF发送／接收一体芯片MT8880的基本原理

2. 功能

3. 电路实现

五、 DTMF技术应用

1. 单片机型双音多频电话机号盘检测系统

一、 关于DTMF信号

1876年．Alexander Graham Bell(贝尔)发明电话以后，双音多频(DTMF)技术最早被应用于电话领域。双音多频(DTMF)技术以其简单、快速的特点不仅可以广泛的应用于无线传输中的先期调制阶段和工业遥控领域，而且经双音多频技术调制的信息可以直接通过电话线进行传输，实现电话网络的复合应用。因而双音多频技术调制解调技术作为一较新的课题与常规的调制解调方式相比，有较强的适应性。应用在无线数据传输领域方便快捷，不受电缆和光缆长的限制；应用在有线数据传输领域可复用现有的电话网络，实现数据传输和电话控制。同时，由于电话线路各地联网，因此控制距离可跨省市，甚至跨越国家。

二、 DTMF信号产生

1. 基于DSP的DTMF信号产生方法

2. 基于DSP数字振荡器的设计

三、 DTMF信号识别

四、 DTMF信号编解码

1. DTMF发送／接收一体芯片MT8880的基本原理

2. 功能

3. 电路实现

五、 DTMF技术应用

2. 单片机型双音多频电话机号盘检测系统

实验15 心电信号的DTMF编码及识别仿真实验

实验15 心电信号的DTMF编码及识别仿真实验

一 实验目的

1 学习使用MIT-BIH标准心电数据库。

2 心电数据按照制定的DTMF编码规则进行编码。

3 对编码后的心电信号进行识别。

二 原理与步骤

1． DTMF原理 DTMF信号由两个频群组成——高频群和低频群，每个群各包含4个频率。一个高频信号与一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字或“*#”或“ABCD”，对应固定电话上的16个按键。其对应关系如图1所示。

图1 DTMF键盘

如上图，若输入“3”，则为697HZ和1477HZ信号的叠加，以此类推。我们选定两个频率f1 和f2 后很容易得到这种信号的数学表达式： x(t)=sin(2πf1t )+sin(2πf2t) DTMF编码器基于两个二阶数字正弦波振荡器，一个用于产生行频，一个用于产生列频。典型的 DTMF 信号频率范围是 700~1700Hz，选取8000Hz 作为采样频率，即可满足奈奎斯特条件: x(t)=sin(2πf1tn/8000 )+sin(2πf2n/8000)。DTMF信号可采用 Mtalab编程实现。图2所示

为六个代表键位的双音波形。实验15 心电信号的DTMF编码及识别仿真实验

图2 六个代表键位的双音波形

我们用一个合适的采样频率对这个信号进行 A/D 转换，计算出每一个采样点的 A/D 值，

将这些采样值形成一张表，用同样的采样频率将这张表中的数值用D/A转换器输出，就形成了

双音频信号。这就是 DTMF信号的产生原理。

2． 识别和仿真算法

DTMF的识别和仿真算法通常使用Goertzel算法来进行离散傅立叶变换（Discrete Fourier

Transform）较为精简，并且每个频率只需要一个实数系数就可以决定值的振幅；但是，正确计

算数值振幅和相位时需要复数系数，故需要较复杂的程序，借助只计算音调频率的振幅而忽略

DTMF信号的产生及检测

Last updated on the afternoon of January 3, 2021 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

设计人员：周钰哲学号：08211052

苗祚雨08212075

目录

一、设计任务书……………………………………………………………2

二、设计内容………………………………………………………………2

三、设计方案、算法原理说明……………………………………………3

四、程序设计、调试与结果分析…………………………………………6

五、设计（安装）与调试的体会…………………………………………16

六、参考文献………………………………………………………………16

一设计任务要求

双音多频DTMF（DualToneMultiFrequency）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。如下图1所示。

图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，从频域搜索两个正弦波的存在。

1、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。

2、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。

DTMF拨号原理

1. 简介

DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）是一种用于电话系统中的拨号信号传输方法。它使用了两个频率合成的音调来表示数字、字母和特殊字符，以实现电话号码的拨号和其他控制功能。

在本文中，我们将详细解释DTMF拨号原理的基本原理，包括DTMF信号的产生、传输和解码过程。

2. DTMF信号的产生

DTMF信号由两个基本频率合成而成，分别称为行频和列频。行频由4个低频音调组成，分别为697 Hz、770 Hz、852 Hz和941 Hz；列频由4个高频音调组成，分别为1209 Hz、1336 Hz、1477 Hz和1633 Hz。

每个按键都对应着一个唯一的行列频率组合。例如，在电话键盘上按下数字“5”时，会同时发送行频852 Hz和列频1336 Hz的信号。

生成DTMF信号的方法有多种，其中最常见的是使用一个称为双音多路复用器（Dual Tone Multi-Frequency Generator）的集成电路芯片。该芯片接收输入的数字或字符，并根据对应的行列频率生成相应的DTMF信号。

3. DTMF信号的传输

DTMF信号在电话系统中通过音频通道传输，也就是说，它被转换为模拟音频信号后通过电话线路传输。

在拨号过程中，当用户按下电话键盘上的按键时，电话机会将对应的DTMF信号发送到电话交换机或基站。电话交换机或基站会解码接收到的DTMF信号，并根据解码结果执行相应的操作。

由于DTMF信号是以模拟音频形式传输的，因此在传输过程中可能会受到一些干扰和失真。为了减少这些干扰和失真对信号识别造成的影响，通常会对DTMF信号进行一些预处理和增强处理。

4. DTMF信号的解码

接收到DTMF信号后，需要对其进行解码以获取用户所拨打的数字、字母或特殊字符。 解码过程通常由一个称为双音多路复用解码器（Dual Tone Multi-Frequency

Decoder）的集成电路芯片完成。该芯片接收来自音频通道的模拟音频信号，并将其转换为数字形式以进行进一步处理。