基于MATLABLinkforCCS的DTMF信号检测系统的实现

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DTMF信号系统的Matlab仿真毕业设计论文

毕业设计论文DTMF信号系统的Matlab仿真摘要双音多频（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，且容易自动检测识别，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他通信系统中，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。

本文着重介绍了一种快速的频率检测算法——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。

并根据此算法设计出了相应的滤波器，利用MATLAB在计算机上对双音多频的信令产生及检测接收系统进行了仿真测试。

关键词：双音多频，Goertzel算法，数字信号处理，傅里叶变换；ⅠAbstractDual-tone multi-frequency signaling (DTMF) is tone dialing signals , developed by AT&T , and used in telephone networks. This signal system has a high rate of speed dial and easy automatic identification, soon took the place of the originaldial-up form of pulse counting method used. This dual-tone multi-frequency signaling system is not only used in the telephone network , can also be used in other communication systems to transfer decimal data, e-mail and banking system. These system users can select send DTMF signals by telephone voice menu for operation.DTMF signaling system is a typical small signal processing system , it is to use digital methods to produce the analog signal and transmission , which also used the D / A converter; at the receiving end with D / A converter to convert it into a ditigal signal, and digital signal processing. This article specially introduced the theory of a fast check algorithm --GEORTZEL algorithm, and its application in detecting the double tone multi frequency system. We designed the corresponding filter according to the algorithm the same time，and we imitate the whole dialing process of the system through the MATLAB in the computer at last.Keywords：Dual-tone multi-frequency (DTMF); GEORTZEL algorithm; Digital signal processing (DSP); Fourier transfer;Ⅱ目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1.绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 数字信号简介 (1)1.3 数字滤波器 (3)1.4 频率分析 (4)1.4.1 傅里叶级数及傅里叶变换 (4)1.4.2 Z变换及系统函数 (4)1.4.3 离散系统傅里叶变换（DFT） (5)2.双音多频（DTMF）通信系统 (6)2.1 双音多频（DTMF）信号简介 (6)2.2 双音多频（DTMF）信号的产生 (6)2.3 双音多频（DTMF）信号的检测 (7)3.戈泽尔(Goertzel)算法 (11)3.1 戈泽尔(Goertzel)算法原理 (11)3.2 戈泽尔(Goertzel)算法程序 (13)4.检测双音多频信号（DTMF）的DFT参数 (14)4.1 频谱分析的分辨率 (14)4.2 频谱分析的频率范围 (14)4.3 检测频率的准确性 (14)5.双音多频（DTMF）系统的Matlab实现 (16)5.1 Matlab简介 (16)5.2 双音多频（DTMF）系统的仿真 (17)6.结束语 (21)致谢 (22)参考文献 (23)1 绪论1.1 引言双音多频（Dual Tone Multi Frequency，DTMF）信号，由美国AT&T贝尔实验室研制，用于音频电话网络中的拨号信号。

双音多频(DTMF)信号的MATLAB仿真

3.键入按键时对时域离散DTMF信号进行检测，画出幅度谱发生响应。
4.设计GUI界面将程序可视化。
5. 界面优化，素材整合。
图4.1设计流程图
五、调试与结果
5.1运行结果如下图所示
图5.1.1拨打18060482112结果图5.1.2拨打10000结果
键入电话号码:10000，接收端接检测的号码为：10000，同时播放语音，对时域离散DTMF信号进行数据检测，拨其他号码时语音提示所拨打号码为空号。
DTMF信号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，用到了D/A变换器。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。
……………………③
DTMF信号的产生与识别仿真实验在MATLAB环境下进行，编写仿真程序，运行程序，送入电话号码，程序自动产生每一位号码数字相应的DTMF信号，并送出双频声音，拨打电话号码。对不同号码发生模拟响应。
四、设计过程
1.设置参数并读入电话号码。设置每位号码所对应的高频分量和低频分量。
2.根据键入的电话号码产生相应的时域离散DTMF信号，添加拨号程序（Call.m），连续发出电话号码对应的双频声音，并模拟拨号，程序根据所拨号码响应。
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。

DTMF信号的产生及检测--在MATLAB环境下的仿真实现

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一. DTMF 的原理
DTMF 是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信号以实现其功能的一种编码技术。两个单音频的频率不同，代表的数字或实现的功能也不同。这种电话机中通常有 16 个按键，其中有 10 个数字键 0～9 和 6 个功能键*、#、A、B、C、D。由于按照组合原理，一般应有 8 种不同的单音频信号。因此可采用的频率也有 8 种，故称之为多频，又因它采用从 8 种频率中任意抽出 2 种进行组合来进行编码，所以又称之为“8 中取 2”的编码技术。根据 CCITT 的建议，国际上采用的多种频率为 687Hz、 770Hz、 852Hz、 941Hz、 1209Hz、 1336Hz、1477Hz 和 1633Hz 等 8 种。用这 8 种频率可形成 16 种不同的组合，从而代表 16 种不同的数字或功能键，具体组合见下表 1:
再看一下用 Goertzel 算法得到的‘7’这个数字所对应的功率谱，如图 3。从频谱图我们明显可以看出用 FFT，需要计算 0—8000Hz 范围内的频谱，用 Goertzel 算法，对每个输入的 DTMF 信号只需计算 8 个行频/列频的功率谱。因此在计算量上 FFT 是 Goertzel 算法的 1000 倍。再则，由于 Goertzel 算法得到的频谱点少，频点功率谱值差别较大，对信号的提取时 Goertzel 算法要比 FFT 容易实现。
− kn
的第 N 个卷积值.
− kn 对 h ( n ) = WN 进行 Z 变换可得:
= H ( z) = 1 1 − Wn− k Z −1
1 2 pi 1 − 2 Z −1 cos + Z −2 N
• (1 − WNk Z −1 )
(1-3)
因此, H(z)可看作是级联型网络:

DSP实验报告 DTMF信号产生与检测

DTMF 信号的产生与检测一、实验目的1、了解语音拨号的产生和原理；2、理解和掌握DTMF 信号的产生和检测；3、学会使用MATLAB 软件进行仿真分析；二、实验原理实际的拨号系统中，每一个按键都对应着一个高频信号和一个低频信号。

按下一个键之后，就会产生有一个相应的双音频信号。

通过一个窗函数就可以将其检测出来。

但在实际的过程中要考虑拨号时间之间的间隔。

窗的长短要合适，不能让窗同时滑过两个语音信号，否则就检测不出来。

Y[n]=cos(wl*t)+cos(wh*t)采用Goertzel 算法进行谱分析：Goertzel 算法本质上是一种非标准DFT ，它是DTMF 检测器的基础。

利用这种方法从输入信号中提取频谱信息有效且快速。

该算法实际上是利用双极点IIR 滤波器来有效地计算DFT 值。

一般的DFT 在开始处理之前都需要有一定的数据量，而Goertzel 算法的逐点递归结构就有明显的优点，可以有效地提高系统的响应速度。

Goertzel 滤波器在经过一定数量的样点N(等效于DFT 块的大小)后，输出便聚合到一个Go-ertzel 算法的内部变量Vii(n)上，并由它得出幅度的平方。

简单的数学描述如下：(1)递归计算：vdn)=2cos(2kn ／N)·vdn ．1)．vk(n ．2)+x(n)其中vd ．1)=0，v 。

(-2)=0，x(n)=input ，n 0·N 。

(2)每N 次循环计算一次：Ix(k)12=yk(N)yk+(N)=V ，(N)+Vk2(N ．1)．2cos(2kn ／N)W(N)Vd(N ．1)由上面的分析可以看出，Goertzel 算法只需要对行频和列频及其相应的二次谐波，共计8个频点进行能量计算。

因为只需要少数的频率值并且只对这些值进行滤波，所以Goertzel 算法比DFT 快得多。

其中的二次谐波能量能够把DTMF 信号与声音信号区分开来。

Goertezl 算法的系统函数和流图如下图所示。

[信息与通信]基于matlab的dtmf信号的仿真分析完整版毕业设计[管理资料]

基于MATLAB的DTMF信号的仿真分析摘要双音多频信号由于具有抗干扰性强和高速率传输的优点，在世界范围内使用在按键式电话机上。

近年来，DTMF信号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终端以及VOIP系统中，研究其在MATLAB下的仿真实现，有助于其具体系统的优化设计。

本文首先阐述了DTMF信号的原理，介绍了在MATLAB仿真软件中产生的DTMF信号的方法，对GEORTZEL算法和快速傅里叶变换法提取的频谱方面的性能进行分析比较。

本文仿真时采用GEORTZEL算法，在白噪声的环境下对输入的DTMF信号提取频谱信息，即所谓的检测过程。

本文还用MATLAB的图形控制语句“uicontrol”创建一个按键“pushbutton”的DTMF信号的模拟键盘。

发声部分的程序是按照国际标准规定的双音多频拨号系统的频率，每个按键对应低音频组的一个频率和高音频组的一个频率，即每按一键发出特定的双音，并且在频谱图上显示相应的双频。

关键词：GEORTZEL算法，双音多频，快速傅立叶变换，MATLABTHE ANALYSIS OF DTMF SIGNAL SIMULATIONWITH MATLABABSTRACTDual Tone Multi Frequency signal as a strong anti-interference and the advantages of high-speed transmission is now being used worldwide in the push-button telephone. DTMF signals are also applied in recent years, interactive control, such as the language menu, language e-mail, phone banking and ATM terminals, and VOIP systems, and thus under study in the MATLAB simulation helps optimize the design of their specific systems.This paper describes the principles and how DTMF signals generated by MATLAB DTMF signals, and with the GEORTZEL algorithm and the FFT algorithm for fast Fourier spectrum analysis and comparison of extraction, and then, get with the GEORTZEL algorithm in the context of white noise on the input DTMF signal extracting spectral information, the so-called detection process.At the same time using MATLAB's graphical control statements "uicontrol" button to create a "pushbutton" the DTMF signal analog keyboard. Sound part of the program in accordance with international standards for dual-tone multi-frequency dialing system frequency, each key corresponds to a group of low audio frequency and a high frequency of the audio group, that is, each issued by a specific two-tone keys, and Spectrum shown in the corresponding frequency.KEY WORDS：GEORTZEL, Dual-Tone Multi-Frequency, Fast Fourier Transfer, MATLAB目录前言 0第1章概述 (1)§信号概述 (1)§数字信号概述 (1)§数字滤波器 (2)§频率分析 (3)第2章DTMF信号产生和检测原理 (4)§ DTMF信号 (4)§ DTMF信号的识别及算法实现 (5)§ DTMF信号的识别 (5)§ DTMF信号的检测 (8)§ GOERTZEL算法原理 (10)第3章双音多频系统的MATLAB设计与实现 (14)§ MATLAB工具简介 (14)§ DTMF信号的产生、检测 (16)§双音多频信号的产生 (16)§双音多频信号的检测 (17)§ DTMF信号键盘的仿真 (20)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)外文资料原文 (30)外文资料译文 (37)前言双音多频(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课程设计matlab

dtmf课程设计matlab一、教学目标本课程旨在通过DTMF信号的Matlab仿真，让学生掌握数字通信中双音multi-frequency（DTMF）信号的基本概念，了解其产生、检测的原理，以及利用Matlab进行DTMF信号处理的实践技能。

通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：–描述DTMF信号的产生原理。

–解释DTMF信号的检测机制。

–列举Matlab在DTMF信号处理中的应用。

2.技能目标：–使用Matlab生成DTMF信号。

–利用Matlab对DTMF信号进行分析和处理。

–设计简单的DTMF解码算法并进行仿真。

3.情感态度价值观目标：–培养学生对数字通信技术的兴趣。

–增强学生利用仿真工具解决实际问题的能力。

–培养学生团队协作，分享知识的态度。

二、教学内容本课程的教学内容围绕DTMF信号的原理及其在Matlab中的仿真展开，具体包括：1.DTMF信号的基本概念和原理。

2.DTMF信号的Matlab生成与分析方法。

3.DTMF信号解码技术的Matlab实现。

教学大纲将依据以上内容进行详细安排，确保理论与实践相结合，使得学生能够通过实际操作加深对DTMF信号处理的理解。

三、教学方法为提高学生对DTMF信号处理的理解和实际操作能力，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解DTMF信号的基本原理和概念。

2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生理解DTMF信号的应用和处理。

3.实验法：利用Matlab进行DTMF信号的生成与处理实验，增强学生的实践操作能力。

4.讨论法：分组讨论实验结果，促进学生之间的交流与合作。

四、教学资源为支持本课程的教学目标和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：《数字通信原理》及相关Matlab教程。

2.参考书：包括DTMF信号处理的经典论文和案例。

3.多媒体资料：Matlab软件及相关教学视频。

4.实验设备：计算机及网络设施，以确保学生可以顺利进行实验仿真。

通过上述教学资源的支持，将为学生提供一个全面、互动的学习环境，以促进学生对DTMF课程内容的深入理解和技能的掌握。

用matlab生成DTMF信号

DTMF信号编码实验报告一、实验要求：
二、实验代码
N=1:400; %取样点数，信号传送时间t=50ms Stop_time=zeros(12,400); %静音时间t=50ms
fs=8000; % 取样频率
f1=[697,770,852,941]; % 行频率向量
f2=[1209,1336,1477,1633]; % 列频率向量
m=zeros(12,400); %有用的实际信号
for p = 1:4
for q=1:3
m((p-1)*3+q ,:)= sin(2*pi*N*f1(p)/fs) + sin(2*pi*N*f2(q)/fs)
%产生双频信号end
end
signal=[m Stop_time];
voice=[ signal (1,:) signal (5,:) signal (2,:) signal (1,: ) signal (11,: ) signal (1,: ) signal (1,: ) signal (1,: ) signal (1,: ) signal (1,: ) signal (1,: )];
wavwrite(voice,'F:\ phone_number.wav');
%将需要的wav信号写到F盘t=1:8800;
plot(t,voice) %画出所生成信号的图像三、实验结果
生成的信号图像如上图所示
同时还生成一个时间为1.1s的wav文件
四、实验总结
本次实验中，因为DTMF各个信号的频率均为已知量，所以我选用了各已知量直接生成相应的信号，故较为简单。

通过本次实验，我不但再次感受到了matlab的强大，同时也对于电话拨号这一简单过程有了一个全新的认识和了解。

基于MATLAB的DTMF信号系统仿真

１引言
ＤＴＭＦ（ＤｕａｌＴｏｎｅＭｕｌｔｉＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）中文译为双音多频信号，最初由美国ＡＴ＆Ｔ贝尔公司实验室研制，用于音频电话网络中的拨号信号。一方面这种信号有非在常高的拨号速度，另一方面它便于自动检测识别及电话业务的扩展，所以很快代替了原有的脉冲计数方式的拨号形式。
在这里不得不提一下电话交换机的发展历史。自１８７６年美国贝尔发明电话以来，电话交换技术发展主要经历了三个阶段：人工交换、机电交换、电子交换。早在１８７８年就出现了人工供电制交换机，它借助话务员进行话务接续。１５年后步进制的交换机问世，这种交换机属于“直接控制”方式，用户通过话机拨号脉冲直接控制步进接续器做升降和旋转动作。从而自动完成用户间的接续。这种交换机虽然实现了自动接续，但存在着速度慢、效率低、杂音大与机械磨损严重等特点。直到１９３８年发明了纵横制交换机由直接控制过渡到间接控制方式，随后又出现了电子交换机及程控交换机等。用户的拨号脉冲不再直接控制接线器动作，而先由记发器接收、存储，然后通过标志器驱动接线器，以完成用户间接续。由于标志器记取的是标识信号，所以可以不采用不稳定的脉冲计数方式，逐步发展到数字号码标识，所以快速，稳定灵活的ＤＴＭＦ音频拨号方式取代了脉冲拨号方式。电子交换机程控交换机。
７结语
双音多频ＤＴＭＦ信号不仅用于多数国家的电话网络中，还广泛应用于传输十进制数据的其他通信系统如电子邮件及银行等，本文就ＤＴＭＦ信号检测中的算法原理及主要参数选择进行了理论分析，并给出了基于ＭＡＴＬＡＢ的ＤＴＭＦ信号处理系统的算法流程及仿真实例。
图１ＤＴＭＦ信号产生流程图
检测其二次谐波幅度大小，所以频率分析

基于MATLAB电话机中的双音多频(DTMF)信号的产生与检测

目录第一章课程设计依据、内容及要求 (1)1.1课程设计依据 (1)1.2课程设计内容 (1)1.3课程设计要求 (1)第二章双音频信号产生与检测的原理和内容 (2)2.1双音频信号产生与检测的原理介绍 (2)2.2 电话中的双音多频（DTMF）信号的产生与检测 (3)2.2.1双音多频信号的产生 (3)2.2.2基于Goertzel算法的双音多频信号检测 (3)第三章仿真程序与运行结果 (6)3.1设计程序 (6)3.2运行结果： (8)第四章设计总结 (9)第一章课程设计依据、内容及要求1.1课程设计依据在掌握数字信号处理相关理论的基础上，根据数字信号处理课程所学知识，利用Matlab软件产生电话中的DTMF信号。

用DFT检测DTMF信号所含有的两个音频频率。

1.2课程设计内容1.双音多频信号的产生，DTMF信号用两个不同频率正弦信号相加，一个高频一个低频。

2. 双音多频信号的检测，在接收端，要对收到的双音多频信号进行检测，检测两个正弦波的频率是多少，以判断对应的十进制数字或符号。

根据教材第3章用DFT对模拟信号进行谱分析的理论，确定三个参数：（1）采样频率Fs；（2）DFT 变换点数N；（3）对信号的观察时间的长度Tp。

这三个参数不能随机选取，要根据对信号频谱分析的要求进行确定。

对信号频谱分析也有三个要求：（1）频率分辨率；（2）谱分析的频谱范围；（3）检测频率的准确性。

1.3课程设计要求1.要求独立完成设计任务。

2.课程设计说明书封面格式要求见《天津城市建设学院课程设计教学工作规范》附表13.课程设计的说明书要求简洁、通顺，计算正确，图纸表达内容完整、清楚、规范。

4.要求：正确运行程序，任意输人6为电话号码，输出相应的幅度谱，观察程序运行结果，判断程序谱分析的正确性。

5.课设说明书要求：1)说明题目的设计原理和思路、采用方法及程序。

2)详细说明调试方法和调试过程，并给程序加注释。

12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。

基于MATLABLinkforCCS的DTMF信号检测系统的实现

基于M AT LAB L i nk for CCS的D T M F信号检测系统的实现王艳芬,刘剑科,刘永康,侯中华,赵　波(中国矿业大学　信电学院,江苏徐州221008)摘　要:利用M A TLAB L ink fo r CCS D evelopm ent Too ls对典型的D TM F信号检测系统进行了仿真设计,给出了设计该D SP系统的步骤和结果。

采用Goertzel算法实现D TM F解码器,并利用M A TLAB L ink fo r CCS观察在D SP硬件上D TM F信号检测的整个过程。

本课题可以作为电子信息类专业本科生“专业综合实验”的一个内容。

关键词:M A TLAB;CCSL ink;D SP;D TM F信号检测;Goertzel算法中图分类号:T P39119;TN911172 文献标识码:A 文章编号:1008-0686(2005)04-0055-05 The Rea l iza tion of the D T M F Signa l Ba sed on M AT LAB L i nk for CCSW ANG Yan-fen,L IU J i an-ke,L IU Y ong-kang,HOU Zhong-hua,ZHAO Bo (S chool of Inf or m a tion&E lectron ic E ng ineering,Ch ina U n iversity of M in ing and T echnology,X uz hou221008,Ch ina)Abstract:T he typ ical D TM F signal detecti on system is designed and si m u lated u sing M A TLAB L ink fo r CCS D evelopm en t Too ls in th is p aper.T he step s and resu lts of design ing D SP system are also in troduced in th is pap er.D TM F signal detecti on is realized u sing Goertzel arithm etic,and the w ho le p rocess of D TM F signal detecti on is ob served w ith M A TLAB L ink fo r CCS.T h is detecti on system can be u sed in the com p rehen sive sp eciality experi m en t fo r the undergraduate studen ts of electron ic and info r m ati on m ajo r. Keywords:M A TLAB;CCSL ink;D SP;D TM F signal detecti on;goertzel arithm etic0　引言M ath W o rk s公司和T I公司联合开发的M A TLAB L ink fo r CCS D evelopm en t Too ls(简称CCSL ink),提供了M A TLAB和CCS(D SP集成开发环境)的接口。

基于DSP的DTMF的信号检测与识别

基于DSP的DTMF的信号检测与识别基于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:用两个二阶数字正弦振荡器产生DTMF信号，并通过Goertzel算法实现DTMF信号检测。

本论文是在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。

因为本课题着重于DTMF信号的检测，所以DTMF信号的产生是通过音频处理软件Cool Edit Pro产生，然后将DTMF信号通过PC音频接口传输到AIC23B 的接口，经过A/D采样编码后送到DSP进行信号检测，最后单片机将结果通过DSP的HPI接口读取再通过单片机的串口传输到PC的串口调试助手上显示出来。

最后结果，结合Goertzel算法，DSK5402板能够实现对DTMF信号的解码，通过串口显示到串口调试助手上，达到了本论文的研究目的。

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DTMF Signal Detection and Recognition Based on DSPABSTRACTWith the development of society, the signal generator has been widely used in radar application, communication system of simulation and test, the national defense, scientific research and industry. But with the development of society and the deepening of the research, the signal generator waveform programmable sex, the precision and stability of wave performance put forward higher request. The signal generator based on DSP is the height of the programming with its flexibility, for great application value and broad application prospect.This subject introduces based on DSP chip TMS320C5402 sine wave signal generator design principle and method. Use TMS320C5402 as data processor, STC89C51 as a controller to lead and control DSP chip. The direct sequence synthesis (DDS) technology, in DSP established on a signal generator, the development of serial upper machine software control DSP produce designated frequency(audio range)of sine wave,The system consists of DDS module and single-chip microcomputer control module, serial ports, sound card, etc of peripherals. Here introduces a DSP realize sinusoidal signal generator, its an am, FM function all have software to realize, and has the very good scalability, stability.KEY WORDS: DTMF signal, Goertzel algorithm, DSK5402 board, cool edit pro, DSP目录前言 (6)第1章绪论 (8)1.1 DTMF介绍 (8)1.2 方案对比 (8)1.3 传统的DTMF信号编解码介绍 (9)第2章DTMF信号的基本原理 (11)2.1 双音多频(DTMF)信号 (11)2.2 DTMF信号的硬件产生与检测 (13)2.3 双音多频信号软件产生与检测 (14)2.4 数字正弦波振荡器原理 (15)2.5 数字匹配滤波器原理（Geortzel算法） (17)第3章DTMF信号接收电路及声卡 (20)3.1 声卡概述 (20)3.1.1 声卡的功能 (20)3.1.2 声卡的基本组成 (20)3.2 音频编解码器TLV320AIC23 (21)3.3 DTMF信号输入电路 (25)3.3.1 电话状态指示电路 (25)3.3.2 电话电路 (26)3.4 DTMF发送电路 (26)3.4.1 DTMF信号接收电路 (27)3.5 DTMF发送电路与接收电路在通信方面的应用 (29)第4章DTMF信号软件介绍 (30)4.1 DTMF信号检测的DSP软件设计 (30)4.2 DTMF信号处理流程 (31)4.3 DTMF信号检测的单片机软件设计 (32)第5章DTMF中的硬件设备及仿真 (34)5.1单片机自举电路 (34)5.2电源转换电路 (35)5.3.单片机串口电路 (36)5.4仿真程序运行结果 (37)结论 (40)谢辞 (41)参考文献 (42)附录 (44)外文资料翻译 (46)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。

基于MATLAB 的DTMF 技术计算机模拟

基于MATLAB 的DTMF 技术计算机模拟徐阿勇李方洲罗蔚华（温州师范学院物理与电子信息学院浙江温州 325027）摘要: 主要阐述了DTMF 编码的原理以及通过MA TLAB 产生DTMF 信号的方法，并对Goertzel 算法和快速傅里叶变换FFT 算法提取的频谱进行了分析比较,设计了两种算法的MA TLAB 程序。

利用Goertzel 算法对输入的DTMF 信号提取频谱信息, 从而对输入信号进行检测、解码。

关键词: DT MF Goertzel 算法 MatlabThe Simulate Design of DTMF Based on MATLABXu ayong ,LI fangzhou , Luo weihua(Department of physics and electron information science, wenzhou normal college , wenzhou 325027, china)Abstract : This article is mainly about the principle of DTMF and the produce signal of DTMF under MA TLAB environment. Then analyze and compare the Frequency information distilled byarithmetic of Goertzel and FFT ,The design of Goertzel arithmetic based on MA TLAB is given, we educe that using arithmetic of Goertzel to distill the Frequency information. Finally, we get code of DTMF based on the Frequency information. Key words : ;DTMF ;Goertzel algorithm; Matlab1、引言DTMF （Double Tone Multi Frequency,双音多频）信号是音频电话拨号信号，由美国A T&T 贝尔实验室开发。

DTMF信号的产生及检测

DTMF信号的产生及检测DTMF信号的产生及检测----在MATLAB环境下的仿真实现DTMF（Double T one Multi Frequency,双音多频）作为实现电话号码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，可广泛用于电话通信系统中。

但绝大部分是用作电话的音频拨号。

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。

研究其在MA TLAB下的仿真实现有助于其具体系统的优化设计。

一. DTMF 的原理DTMF 是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信号以实现其功能的一种编码技术。

两个单音频的频率不同，代表的数字或实现的功能也不同。

这种电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键0～9和6个功能键*、#、A 、B 、C 、D 。

由于按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号。

因此可采用的频率也有8种，故称之为多频，又因它采用从8种频率中任意抽出2种进行组合来进行编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。

根据CCITT 的建议，国际上采用的多种频率为687Hz 、770Hz 、852Hz 、941Hz 、1209Hz 、1336Hz 、1477Hz 和1633Hz 等8种。

用这8种频率可形成16种不同的组合，从而代表16种不同的数字或功能键，具体组合见下表1:二．DTMF 信号的产生:首先来分析下正弦信号的产生算法和抽样频率频率选取。

设有一系统：其传输函数H （z ）没有零点，只有一对处在单位圆上的共扼的极点，则单位冲击响应为恒幅度的振荡，即产生了正弦信号。

1212()1b H z a za z--=++其中：00sin b A w =102cos a w =- 21a =相位信息：1,2jwP e±=时域单位冲激响应：0()sin((1))()h n A n w u n =+?然后，由两个不同频率的正弦信号叠加而成来模拟双音频信号，有上面的式子可得： y(n)=h1(n)+h2(n). （ h1(n)为具有行频的正弦信号，h2(n)为具有列频的正弦信号）根据A T&T 技术规范：（1）数字号码最大传输速度为每秒10个，即一个号码占100ms 时间片。

DTMF信号系统的Matlab仿真解读

存档编号毕业设计题目DTMF信号系统的Matlab仿真独立完成与诚信声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。

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对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定）。

毕业设计（论文）作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：目录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要 (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 数字信号简介 (1)1.3 数字滤波器 (3)1.4 频率分析 (3)1.4.1 傅里叶级数及傅里叶变换 (4)1.4.2 Z变换及系统函数 (4)1.4.3 离散系统傅里叶变换（DFT） (5)第2章双音多频（DTMF）通信系统 (6)2.1 双音多频（DTMF）信号简介 (6)2.2 双音多频（DTMF）信号的产生 (6)2.3 双音多频（DTMF）信号的检测 (7)第3章戈泽尔(Goertzel)算法 (11)3.1 戈泽尔(Goertzel)算法原理 (11)3.2 戈泽尔(Goertzel)算法程序 (13)第4章检测双音多频信号（DTMF）的DFT参数 (15)4.1 频谱分析的分辨率 (15)4.2 频谱分析的频率范围 (15)4.3 检测频率的准确性 (15)第5章双音多频（DTMF）系统的Matlab实现 (17)5.1 Matlab简介 (17)5.2 双音多频（DTMF）系统的仿真 (19)第6章总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)DTMF信号系统的Matlab仿真摘要双音多频（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信号的产生与检测-实验报告

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。

DTMF信号产生与检测-实验报告

DTMF信号产生与检测-实验报告DSP 课程设计实验报告DTMF 信号的产生与检测指导老师：申艳老师时时间：2014 年年 7 月月 18 日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。

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。

技术指标及设计要求基本部分 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。

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。

基于LabVIEW的DTMF信号分析系统

• 128•通过对DTMF信号特性研究，利用LabVIEW图形化编程语言搭建了DTMF信号分析系统，实现了对DTMF信号的采集、时域显示、频谱分析、时频图输出、自动译码以及拨号模拟等功能，实验证明该系统测量精度高、实时性强、运行稳定可靠，适用于DTMF的实时监测和录音调取处理。

1 引言语音信号处理是一个重要的研究领域，始终能与信息科学中最活跃的前沿学科保持密切的联系。

语音信号处理算法的复杂性和实时处理的要求，促使人们在软硬件方面不断进行探索。

本课题选择对连续DTMF 信号的具体分析进行探讨,利用LabVlEW 在数字信号处理分析及显示方面的强大功能，编程实现针对DTMF 语音信号检测分析的多种实用功能。

2 基本原理2.1 DTMF信号DTMF （Dual Tone Multi Frequency ）双音多频信号由高频组和低频组组成，一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，共组成16个编码，编码表如表1所示。

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。

另外还用于自动控制系统，如果把DTMF 的发送电路用于主控系统，接收电路用于被控系统，就可以方便地组成有线或无线通信系统，其通道数视需要而定，16通道以内每通道只需编一位号码即可，若需要更多通道，则可像电话号码编号一样编为两位或两位以上的号码。

表1 DTMF频率编码表号码高频组（HZ）1209133614471633低频组(HZ)697123A 770456B 852789C 941*#D2.2 短时傅里叶变换（STFT）短时傅里叶变换（STFT ，short-time Fourier transform ）是和DFT 相关的一种数学变换，用以确定时变信号其局部区域正弦波的频率与相位。

基本思想：局部平稳化—把长的非平稳随机过程看成是一系列短时随机平稳信号的叠加，短时性可通过在时间上加窗口函数实现（即截取一部分源数据）。

DTMF信号系统的Matlab课程设计解读

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。

关键词：双音多频（DTMF）MATLAB GUI 信号仿真课程设计学生日志时间设计内容2012.12.21—2013.1.3五个组员一起查阅资料，商量确定方案2013.1.7—2013.1.8 设计总体方案——负责编程与设计程序，负责整合资料，负责记录日常工作及解决课程设计过程中出现的一些意外情况。

2013.1.9—2013.1.10和负责将各个子模块程序整合起来，和负责制作程序的gui界面，负责总程序的调试2012.1.11 五人一起制作课程设计报告，并答辩完成课程设计目录1 引言 (3)2 双音多频系统MATLAB的设计与实现 (4)3 双音多频（DTMF）信号的产生与检测原理 (6)3．1 双音多频信号 (6)3．2 双音多频信号的产生原理 (7)3．3双音多频信号的检测原理 (9)4双音多频（DTMF）信号的产生与检测 (9)4.1双音多频信号的产生 (9)4.2双音多频信号的检测 (9)5 检测（DTMF）信号的DFT参数选择 (12)5.15.2 频谱分析的频率范围 (12)6 详细的设计步骤 (12)6.2.1 默认模块 (17)6.2.2 按键模块设计 (17)6．3 图形电话拨号面板的制作 (22)6．4 DTMF 信号的检测识别 (23)6．5 DTMF的整体界面设计结果 (23)7 结论 (25)8 参考文献 (26)1 引言双音多频（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。

MATLAB应用课题二GUI拨号实验

《MATLAB基础与应用》课题二：基于MATLAB的双音多频（DTMF）信号的产生、接收以及可视化拨号系统的实现内容一：研究DTMF信号的产生以及基于Goertzel算法的接收原理，并使用MATLAB 编程实现DTMF拨号系统的信号发生及接收。

双音多频系统，简称为DTMF（Double Tone Multi Frequency）,是用按键进行电话拨号的一种制式，由美国AT﹠T贝尔实验室开发。

作为实现电话号码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，可广泛应用于电话通信系统中。

但绝大部分是用作电话的音频拨号。

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。

每个DTMF信号是由2个单频率信号叠加而成的，其中一个频率处于低频段（小于1KHz）,另一个频率处于高频段（1KHz～2KHz）。

高低频段各有四个频率，四个低频表示四行，四个高频表示四列，高、低频组合可以提供16个字符。

第四列的最高频率暂时不用，因此可以提供12个字符，包括0到9中一个特定的十进制数字，或者字符*和#。

而其它四个字符保留以备扩展使用。

字符分配如表1所示。

表1 双音多频通信系统编码表（第四列备用）DTMF是一个典型的小型数字信号处理系统。

它既有模拟信号的生成和传输部分，需要使用D/A转换；又有在接收端对它进行A/D转换并进行数字信号处理即检测的部分。

而且为了提高系统的检测速度并降低成本，还开发了一种特殊的DFT算法，称为Goertzel算法。

这种算法既可以用硬件（专用芯片）也可以用软件实现。

所以DTMF系统的设计问题是理论与工程相结合的一个典型范例。

1、DTMF信号的产生：每个字符对应的DTMF信号由两个正弦波的数字样本叠加而成。

正弦波的采样率为8kHz，硬件必需每125ms输出一个样本。

将这个叠加信号送到D/A转换器变换成模拟信号，再通过电话线传送到交换机。

2、DTMF信号的接收：在接收端，将接收到的模拟音频信号进行A/D转换，恢复为数字信号，然后检测其频谱以确定所发送的字符。