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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（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。
3、要求完成的任务（1）编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过。
（2）实现设计所要求的各项功能。
（3）按要求撰写设计报告。
二、设计内容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。
在输入信号中检测DTMF信号，需要在输入的数据信号流中连续地搜索DTMF信号频谱的存在。
整个检测过程分两步：首先采用Goertzel算法在输入信号中提取频谱信息；接着作检测结果的有效性检查。
Goertzel算法实质是一个两极点的IIR滤波器。
实验5 四按键双音多频信号的解码在实验4中我们用DSPBUILDER里的NCO模块产生一个四按键的双音多频信号，用七段数码管显示相应的双音多频信号频率组合，并在双音多频信号中添加静音，然后通过EP2C70开发板的DAC将双音多频信号模拟输出在示波器上，我们在示波器上就能够观察到带有静音信号的dtmf信号。
这次实验在实验四的基础上做了一些调整，解出dtmf信号，并用另一个七段数码管显示解出的数据。
先说几个注意事项：不要带电插拔，以免损坏器件USB-Blaster的接法：1＃管脚接板子上J9的1＃管脚一．双音多频信号产生部分：在DSPBUILDER下的mdl原理图如下：二．Mdl文件中各部分说明：4个按键和拨码开关可以以组合的方式来选择两个NCO模块输入的phi_inc值起到信号频率选择的作用，并且能够控制数码管产生相应的数字或者字母，双音多频信号信HDLImport模块：第一个HDLImport模块的作用是导入switch_button2.v这个文件，switch_button2.v是按键和拨码开关控制程序。
第二个HDLImport模块的作用是导入clock_divided.v，clock_divided.v的目的是产生静音部分。
NCO模块的配置如下：注：两个NCO模块配置是一样的。
配置完成后点击，Generate 。
其他模块设置如下：注：这个模块有2个。
注：这个模块有3个。
注：这个模块有17个。
注：在上面这个图中选出红色所标记处的模块，在模块库里找到HDLImport模块，然后拖到工程里，在添加选中“所需文件“中的button_switch2.v如下图：注：把button_switch2.v 复制到你的工程文件中再添加然后点击Compile即可。
完成后模块如下：同理配置完成下面这个模块：以上所有模块配置好后，按图所示连接起来，然后运行。
二．实验现象：1.用Scop仿真观察波形;我们可以看到示波器3的图硬是：类似于下图：示波器4显示的图应是类似于下图：示波器1显示的图应是类似于下图：2.编译生成硬件工程：完成后，打开你的工程目录文件，打开（你的mdl命名的名字）_dspbuilder文件夹，然后双击后缀名为qpf的文件。
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。
DTMF信号的产生及检测要点
1.频率生成：产生DTMF信号的关键是生成两个不同的频率。
一般采
用频率合成器，如计数器、D/A转换器等来产生。
其中，高频系列对应的
频率为1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz；低频系列对应的频率为
697Hz、770Hz、852Hz和941Hz。
2.频率叠加：将产生的高频和低频信号进行叠加，从而形成DTMF信号。
叠加可以通过电容或电感来实现，使得两个频率的波形在同一时间段
内同时存在。
3.声音接口：将产生的DTMF信号转换为声音信号，一般通过耳机、
扬声器等设备进行输出。
1.频率分离：DTMF信号检测的第一步是将输入的混合信号分离成高
频和低频两个信号。
这可以通过滤波器、带通滤波器等实现，将不同频段
的信号分离出来。
2. 频率识别：分离后的高频和低频信号需要进行频率识别，找出它
们所对应的频率。
常用的方法有傅里叶变换、Goertzel算法等。
将识别
结果与预设的DTMF频率进行比对，判断输入的信号是哪个数字、字母或
符号。
3.信号解码：识别出的频率对应了DTMF信号的一个组合，需要将其
解码为实际的数字、字母或符号。
一种常用的解码方法是根据频率识别结
果在一个查找表中查找对应的数字、字母或符号。
4.抗干扰：在DTMF信号的检测过程中，还需要考虑到信号的抗干扰性。
DTMF信号可能会受到来自外界的噪声或干扰信号的影响，因此需要
采取一些抗干扰的措施，如滤波、去噪等，以提高信号的可靠性和鲁棒性。
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。
DSP课程设计实验报告DTMF信号的产生与检测指导老师：时间：1 设计任务书双音多频DTMF（Dual Tone Multi Frequency）信号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，据CCITT的建议，国际上采用的这些频率为697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz 和1633Hz等8种。
在每组频率中分别抽出一个频率进行组合就可以组成16种DTMF编码，从而代表16种不同的数字或功能键，分别记作0~9、*、#、A、B、C、D。
如下图所示。
图1-1 双音多频信号编码示意图要用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。
1.1 实验目的掌握DTMF信号的产生和检测的DSP设计可使学生更加透彻的理解和应用奈奎斯特采样定理，与实际应用相结合，提高学生系统地思考问题和解决实际问题的能力。
通过对DSP 信号处理器及D/A和A/D转换器的编程，可以培养学生C语言编程能力以及使用DSP硬件平台实现数字信号处理算法的能力。
1.2 技术指标及设计要求1.2.1 基本部分1)使用C语言编写DSP下DTMF信号的产生程序，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DSP下DTMF信号的检测程序，检测到的DTMF编码在CCS调试窗口中显示，要求既不能漏检，也不能重复检出。
3) DTMF 信号的发送与接收分别使用不同的实验板完成。
1.2.2 发挥部分1) 使用一个DSP 工程同时实现DTMF 信号的发送和检测功能。
2) 改进DTMF 信号的规定指标，使每秒内可传送的DTMF 编码加倍。
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，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拨号，简单通信协议等领域。
目前所有的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-Tone Multiple-Frequency)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1 DTMF信号编码方案对于该信号的产生，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。
编程模拟拨号过程：输入，生成各的时域信号，给时域信号加噪声，编程对含噪声的拨号信号进行解码。
DTMF信号的产生及检测一、概述随着DSP 芯片及相关技术的发展，DSP 得到了人们的日益关注和越来越广泛的应用。
德州仪器（TI）公司推出的TMS320VC54x 系列具有高性能、低功耗等优良性能，受到用户的欢迎，已广泛地应用于有线和无线通讯、仪器仪表、雷达、图像处理、工业控制、语音处理等领域。
双音多频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）信令，逐渐在全世界范围内使用在按键式电话机上，因其提供更高的拨号速率，迅速取代了传统转盘式电话机使用的拨号脉冲信令。
近年来DTMF 也应用在交互式控制中，诸如语言菜单、语言邮件、电话银行和ATM 终端等。
将DTMF 信令的产生与检测集成到任一含有数字信号处理器(DSP)的系统中是一项较有价值的工程应用。
DTMF ( 双音多频) 技术是DSP 技术中的一种。
DTMF信号是音频电话的拨号信号。
有美国ATT 贝尔实验室开发。
这种拨号方法取代了脉冲拨号，每一个号码由两个音频信号组成，该双音频由按键所在的行和列对应的频率决定。
电话中的双音多频信号有两种作用：一是用于双音多频信号的拨号，去控制交换机接同被叫的用户电话机；二是利用双音多频信号控制电话机各种动作。
这些功能的实现离不来DTMF 信号的正确的产生和识别，专用数字处理信号芯片（DSP）的出现，使这个问题得到轻松的解决，这里给出的是基于TMS3205402产生和识别DTMF 信号的方法。
DTMF 信号的产生及识别都要以相关算法为基础。
在此我们提出采用Goertzel 算法来实现DTMF 信号的产生及检测,并详细推导了利用该算法实现滤波器组的方法及用仿真软件进行模拟设计的过程。
二、实验设计内容基本部分：1.使用C语言编写DTMF信号的发生程序，可以通过键盘的输入产生0~9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。
