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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。
3)发送的DTMF 信号的幅度在一定范围内可调，此时仍能完成DTMF 信号的正常检测。
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 信号辨识实验报告班级：xxxxxxxx 学号：11111111姓名：xx一、实验目的熟悉双音频信号的产生、分析与检测原理熟悉MATLAB 工具箱的使用二、实验原理及要求双音多频(DTMF是按键电话通信的德国名称，它等效于贝尔系统中所用的接触音频系统。
在DTMF 通信系统中，高频音与低频音的一个组合表示表示一个特定的数字或者字符(*和#。
8个频率按以下矩阵图提供给16个字符或数字。
其中12个（数字和*、#）分配如图示，其他4个保留备用。
拿起电话听筒放在耳边会听到拔号音，若按下重拔(Redial键，则电话机会自动重拔上次所拔电话号码，对双音多频电话机，此时会在耳边听到代表不同数字的声音，每个数字都由二个不同频率的信号组成。
从.wav 文件中提取频谱的方法：你可以用matlab 函数wavread(具体用法请参阅matlab help 把数据从.wav 文件中读出来（这些数据是时域上的的采样数据，采样率可以从wavread 函数的返回值中获得），并采用一定手段设定一个阈值，当数据的幅值大于这个阈值时就确定此时为数字按键声音数据的开始，然后从此向后取一定数量的采样数据（如512点），并对它进行fft 变换，得到这些数据对应的频谱，从而确定该声音文件对应的数字键。
该实验中已经提供给你一些录好的加有背景噪音的电话数字按键的声音文件(.wav文件，这些文件中包括了一些电话号码（如82317216，013671367249，它们的位数不一定相同）。
请你应用上面提供的方法，识别出这些电话号码。
你所编写的处理程序要能达到如此程度：以一个包含拔号信号的数据文件为输入，其输出就是电话号码，处理过程中不需要人工干预（可以采用display 函数显示这些数字键）。
三、实验内容及结果：以所给定的第一个双音频信号（1.mat ）为例。
1、读取双音频信号文件：fh = [1209 1336 1477 1633]; fl = [697 770 852 841];K=[31,34,38,42,18,20,22,24];M = 20; z1=input('信号='; plot(z1生成双音频信号波形如下图所示：2、加滑动平均窗，对信号采样实现该功能的程序如下： L = length(z1; for j = 1:Lz2(1,j = z1(1,j^2; endfor r = 1:L-My(1,r=sum( [z2(r:r+M]/M; end figure; plot(y(1,:;经滑窗处理后的波形如下图所示：0200040006000800010000120000200040006000800010000120003、提取部分信号进行频率变换实现该功能代码如下：ami=max(y/2; thup=1.05; flag=0;d=1;for f=1:size(z1,2if flag==0 && (y(1,f/ami>thup e(d=f;flag=1; endif flag==1 && (y(1,f/ami<0.3 d=d+1;flag=0; end if d>8 break; end end figure; forg=1:8 for l = 1:205h=e(g; z3(1,l = z1(1,l+h-1; endsubplot(2,4,g; plot(z3; N=205; fori=1:8 v(1=z3(1;v(2=2*cos(2*pi*K(i/N*v(1+z3(2; for n=3:205v(n=2*cos(2*pi*K(i/N*v(n-1-v(n-2+z3(n; endtemp=v(N^2+v(N-1^2-2*cos(2*pi*K(i/N*v(N*v(N-1; w(i = sqrt(temp; w1(g,i = w(i; end频谱变换前的信号波形：频谱变换后的离散频谱分布：4、根据频谱判断输入的号码实现该功能的代码如下： limit=15; for t=5:8 ifw(t>limit break; end endfor s=1:4 if w(s>limit02004000200400020040002004000200400020040002004000200400510 051015202551005101520250510152025510152025DTMF 信号辨识实验报告 break; end end if t==5 Numout=s; elseif t==6 Numout=s+3; elseif t==7 Numout=t-1+s; else Numout=0; end result(g=Numout; end figure; forplotnumber = 1:8 subplot(2,4,plotnumber; stem(w1(plotnumber,:; end disp('检测到的电话号码是'; disp(result; 第一个双音频文件的运行结果如下： 2012 年 12 月根据 1.mat 检测出所拨的电话号码为：64593718. 同理，将其余 5 个.mat 文件进行同样的操作，可得如下电话号码： 2.mat 检测到电话号码为：6 3.mat 检测到电话号码为：8 4.mat 检测到电话号码为：8 5.mat 检测到电话号码为：8 6.mat 检测到电话号码为：6 4 2 2 2 4 5 3 3 3 5 9 1 1 1 9 3 7 7 7 3 7 2 2 2 7 1 4 4 4 1 8 3 3 3 8 四、实验感想通过本次实验，将离散时间进好处理的理论用于实践，我们真正感觉到了离散时间信号处理技术的魅力，将拨电话号码的声音，通过对其频率的检测，从而得出所拨打的电话号码，正如老师上课开玩笑所说，学会了这项技术，我们拥有了当特工的最基本的能力。
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。
基于DSP的DTMF的信号检测与识别摘要双音多频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）信令在全世界范围内得到广泛应用，将DTMF信令的产生与检测集成到含有数字信号处理器（DSP）的系统中，是一项较有价值的工程应用。
本文给出一种实现方案，阐述DTMF信令的产生与检测的基本原理:用两个二阶数字数字正弦振荡器产生DTMF信号，并通过Goertzel算法实现DTMF信号检测。
本是在TI公司定点DSP芯片TMS320C54x系列中的实现DTMF信号的检测，采用DSP技术既增加了系统的功能、灵活性，又降低费用，克服了硬件电路实现检测的缺点。
关键词：数字信号处理器DSP 双音多频DTMF 正弦波振荡器 Goertzel 算法英文题目ABSTRACT【从这里键入英文摘要内容】英文摘要须与中文摘要内容相对应，英文摘要约250个实词；关键词要反映说明书（）的主要内容，数量一般为3-5个。
KEY WORDS:关键词1，关键词2，关键词3，关键词4，关键词5目录前言双音多频(Dual Tone Multi Frequency，DTMF)信号产生起初是为了代替电话机的脉冲拨号而使用的，DTMF信号有一个高频信号和一个低频信号编码而成。
它是最早由美国贝尔公司作为注册商标而在商业领域中使用，DTMF信号的产生解决了脉冲拨号的不稳定性、传输速率慢和抗干扰能力差的特性，这样就使DTMF信号的使用扩展开来。
DTMF信号起先主要用于打电话时电话机的拨号和使用手机的其它功能，如播放语音信箱、查看邮件、阅读短信等。
DTMF信号具有稳定性强、抗干扰性强等优点，但它是在硬件的基础上实现的。
DTMF信号的稳定性强就需要在编码时符合规定的标准，信号具有足够的强度和不能混入杂音，DTMF信号的抗干扰能力强主要是它由两个特定的音频组成，在接收时能很好的与其它信号区别开来。
现在DTMF信号的产生和解码多依赖于专用的发生和解码芯片，但解码芯片是固化的程序或纯硬件，使用灵活性差，但遇到话音、音乐等其它杂声干扰时解码会出现一定的误差，而又不能改变其特性，而当专用芯片想用于其它非电话系统中时专用芯片就无用武之地了，因此DTMF信号的检测和识别只依靠专用芯片不是一个好的选择。
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.。
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。
DTMF双音多频信号的检测function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)global x %全局定义xf1=[697,770,852,941]; %DTFM的频率范围f2=[1209,1336,1477]; %DTFM的频率范围n=0:200 %n从0到200x=cos(2*pi*n*f1(1)/8000)+cos(2*pi*n*f2(1)/8000); %按下“1”所对应的函数sound(x,8000); %播放按键声音axes(handles.axes1); %对axes1进行操作plot(n,x); %画图xlabel('时域t'); %设置横坐标标题title('y=cos(2*679πt)+cos(2*1209πt)'); %设置axes1的标题set(handles.text1,'string','你按的是1'); %提示用户按下的数字function pushbutton13_Callback(hObject, eventdata, handles)global N fs T F k x %定义变量N=205;fs=8000;T=1/8000;F=1/(N*T); %变量赋值 N:点数xf=fft(x,N); %进行fft计算，计算N点的DFTxf=xf(1:N/2+1); %取前N/2+1个点mag=abs(xf); %mag等于xf幅值k=1:103; %k从1到103f=k*fs/N; %转换横坐标为频率axes(handles.axes2); %对axes2操作plot(f,mag); %画频率-幅度图h=(abs(mag)>=80) %h为幅度判断点，判断幅度是否大于80（不一定为80）if (h(19)==1)&(h(32)==1) %判断幅度大于80的点，以此来识别按下的数字，下同 k=1;set(handles.edit1,'string',k); %输出识别结果到edit1elseif(h(19)==1)&(h(35)==1)k=2;set(handles.edit1,'string',k);。
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DT M F 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D T MF 分组滤波器和D T MF 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fL / f H 区分，然后过零检测、比较，得到相应于D T MF 的两路f L 、fH 信号输出。
该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种D T MF 信号音对的4比特二进制码（D 1～D4）。
图4-1 典型DTM F 接收器原理框图图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M T8870芯片。
图4-2为管脚排列图。
1．电路的基本特性（1）提供DTM F 信号分离滤波和译码功能，输出相应16种DTM F 频率组合的4位 并行二进制码。
（2）可外接3.5795M H z 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。
18VDDD1 D2 D3 D4（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D T MF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3.5795MH z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。
