双音多频DTMF信号的产生与检测

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

1

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。

DSP课程设计实验报告

DTMF信号的产生与检测

指导老师： 申艳老师 时 间： 2014年7月18日

DTMF信号的产生与检测

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

电子信息、网络与通信工程专业系统实训系列之28

现代通信网络工程综合设备

实训指导书

第21分册

M202 DTMF双音多频模块

二次开发图集

南 京 秦 泰 教 育 科 技 有 限 公 司

NANJING QINTAI EDUCATION&TECHNOLOGY CO.,LTD

前 言

TLS-3HF现代通信网络工程综合设备，是一种面向电子信息、通信工程、计算机网络等专业的大型实验实训平台。鉴于系统设计的复杂性和应用的综合性，为了使用户更好地理解系统设计思想，明确应用目的，充分发挥实验实训效益，我公司编写了系列实训教程，供各院校根据自身教学特点合理应用。

综合设备系统充分采用了开放性的设计思想，对于学生提高数字通信系统的系统级认识能力、提高复杂电路的读图与分析能力，提高各种接口与电路的应用能力、提高针对某一设计的动手能力，都是非常有帮助的。

综合设备系统可以完成三个方面的教学任务：一是可以完成相关课程的验证性实验，学生通过在平台上观察实验现象、实测实验数据、改写调试代码，可以更为深刻地认识系统的工作原理和工作过程；二是可以完成与课程相关的课题设计，学生在理解系统（或子模块）工作原理的基础之上，可以进行参照系统的方案进行实际的设计或进行相应的二次开发；三是可

双音多频（DTMF）通信设计的MATLAB仿真

摘要：讨论以MATLAB作为仿真工具产生DTMF信号，并用FFT算法、DFT算法、卷积法及迭代法来对DTMF信号进行解码。

关键词：FFT；DFT；频谱分析；卷积；滤波；差分方程；MATLAB

0 引 言

双音多频(DTMF:Double Tone Multi-Frequency)是按键电话通信，也广泛应用于电子邮件和银行系统中。用户可从电话发送DTMF信号来选择菜单进行操作。DTMF信号容易用软件产生和解码。MATLAB是一个高度集成的软件系统，通过交互式的命令（语句）可以十分简便地实现许多复杂的数值计算。

本文采用MATLAB作为仿真工具产生DTMF信号，并用FFT算法、DFT算法、卷积法及迭代法来对DTMF信号进行解码，由此得出：时域和频域是研究信号的两个窗口，其中信号处理大都在时域中进行，而信号分析往往在频域中比较方便直观。且数字信号处理技术中的DFT、FFT、卷积、滤波、差分方程这几个概念之间有内在联系。

1 DTMF信号的产生

DTMF是数字音频信号，在DTMF通信系统中共有8个频率，分为4个高频音和4个低频音，用一个高频音和一个低频音的组合表示一个信号

实验一、双音多频信号发生器

本实验需要产生两个不同频率的正弦信号,其中一个我们把它设定为750HZ,另外一个设定为1500HZ,然后将两个信号叠加在一起。我们知道双音多频信号是在两个不同频率正弦波叠加的基础上在100ms时间内产生至少45ms的信号，然后剩下的时间保持静音。在这里我们用一个计数器来控制时间。

首先进入Matlab，在菜单栏选择 File>New>Model新建一个模型文件。并给这个模型文件取名保存，本示例中，将文件保存为dtmf.mdl。

在dtmf文件窗口的工具栏点击Library Browser按钮，打开Simulink Library Browser窗口。 在Simulink Library Browser窗口中，点击展开Altera DSP Builder目录，可以看到DSP Builder工具支持的各种模型和组件。这些组件可以被Simulink方便的调用来建立模型，在设计完成并验证通过之后，DspBuilder工具能将其直接转化成硬件描述语言，从而在硬件上实际运行并验证设计。

在Simulink Library中选择Altera DSP Builder Blockset>Rate Change>Clock，将输入频率

实验一 时域离散信号的产生与基本运算

一、实验目的

1、了解常用的时域离散信号及其特点。

2、掌握MATLAB 产生常用时域离散信号的方法。 3、掌握时域离散信号简单的基本运算方法。

二、实验内容

1、自己设定参数，分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列。

2、自己设定参数，分别表示并绘制信号移位、信号相加、信号相乘、信号翻转、 信号和、信号积、信号能量。 3、已知信号

?2n?5?4?n?4?1? x(n)??60?n?4?0其他?（1） 描绘x(n)序列的波形。

（2） 用延迟的单位脉冲序列及其加权和表示x(n)序列。

（3） 描绘以下序列的波形：x1(n)?2x(n?2),x2(n)?2x(n?2),x3(n)?x(2?n)

三、实现步骤

1、自己设定参数，分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列。

（1）单位抽样序列

程序：

x=zeros(1,10); x(2)=1;

stem(x,'filled') axis([0,10,-0.2,1]); title('μ￥??3é?ùDòáD');

单位抽样序列0.80.60.40.20-0.2012345678910图1

实验一 时域离散信号的产生与基本运算

一、实验目的

1、了解常用的时域离散信号及其特点。

2、掌握MATLAB 产生常用时域离散信号的方法。 3、掌握时域离散信号简单的基本运算方法。

二、实验内容

1、自己设定参数，分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列。

2、自己设定参数，分别表示并绘制信号移位、信号相加、信号相乘、信号翻转、 信号和、信号积、信号能量。 3、已知信号

?2n?5?4?n?4?1? x(n)??60?n?4?0其他?（1） 描绘x(n)序列的波形。

（2） 用延迟的单位脉冲序列及其加权和表示x(n)序列。

（3） 描绘以下序列的波形：x1(n)?2x(n?2),x2(n)?2x(n?2),x3(n)?x(2?n)

三、实现步骤

1、自己设定参数，分别表示并绘制单位抽样序列、单位阶跃序列、正弦序列、 实指数序列、随机序列。

（1）单位抽样序列

程序：

x=zeros(1,10); x(2)=1;

stem(x,'filled') axis([0,10,-0.2,1]); title('μ￥??3é?ùDòáD');

单位抽样序列0.80.60.40.20-0.2012345678910图1

电子技术模拟部分第五版课件

9.1 滤波电路的基本概念与分类 9.2 一阶有源滤波电路 9.3 高阶有源滤波电路 *9.4 开关电容滤波器 9.5 9.6 9.7 9.8 正弦波振荡电路的振荡条件 RC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路 非正弦信号产生电路

电子技术模拟部分第五版课件

9.1 滤波电路的基本概念与分类1. 基本概念滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号的电子装置。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。 滤波电路传递函数定义Vo ( s ) A( s ) Vi ( s )

s j 时，有 A( j ) A( j ) e j ( ) A( j ) ( )

其中

A( j ) —— 模，幅频响应

( ) —— 相位角，相频响应 d ( ) ( ) ( s ) 群时延响应 d

电子技术模拟部分第五版课件

2. 分类低通(LPF) 高通(HPF) 带通(BPF) 带阻(BEF) 全通(APF)

电子技术模拟部分第五版课件

9.2 一阶有源滤波电路1. 低通滤波电路 传递函数 A( s ) 其中A0 1 s

c

同相比例 Rf A0 1 放大系数 R1 1

东南大学电工电子实验中心

课程名称：

实 验 报 告

电子电路实践

第 四 次实验

实验四 信号的产生、分解与合成

一、实验内容及要求

设计并安装一个电路使之能够产生方波，并从方波中分离出主要谐波，再将这些谐波合成为原始信号或其他周期信号。 1. 基本要求

（1） 设计一个方波发生器，要求其频率为1kHz，幅度为5V；

（2） 设计合适的滤波器，从方波中提取出基波和3次谐波；

（3） 设计一个加法器电路，将基波和3次谐波信号按一定规律相加，将合成后的信

号与原始信号比较，分析它们的区别及原因。 2. 提高要求

设计5次谐波滤波器或设计移相电路，调整各次谐波的幅度和相位，将合成后的信号与原始信号比较，并与基本要求部分作对比，分析它们的区别及原因。 3. 创新要求 用类似方式合成其他周期信号，如三角波、锯齿波等。 分析项目的功能与性能指标：

功能：通过振荡电路产生一个方波，并将其通过滤波得到1、3、5次谐波，最后通过加法电路合成新的波形。

性能指标：

1)方波：频率1KHz，幅度5V。

2)滤波器：基础要求提取基波和三次谐波，提高要求提取五次谐波。

3)移相电路：通过移相电路调节滤出来的1、

闽江学院

课程设计报告书

设计题目： 系 别： 年级专业： 指导教师：

摘 要

所谓双音多频（DTMF），就是用两个频率——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

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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 DFT 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。还能够利用矩阵不同的基频合成 0 － 9 不同按键的拨号音，并能够对不同的拨号音加以正确的识别，实现由拨号音解析出电话号码的过程，进一步利用 GUI 做出了简单的图形操作界面。本文具有界面清楚，画面简洁，易于理解，操作简单的优点，从而实现对电话拨号音系统的简单的信号仿真。