电话拨号报警器DTMF频率测定方法
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。
精确估计双音多频信号的频率
一.设计原理
• 双音多频（DTMF）信号是双音频电话中的拨号信号,使用 这种信号可以获得很高的拨号速度且便于自动检测识别和 电话业务扩展.DTMF拨号原理为0到9每个数字均由两个不 同的单音频组成,一个选自高频组,一个选自低频组.. • 当拨号的号码为“1”时，对应的DTMF信号为 sin(2πf1t)+sin(2πf2t),其中f1=697HZ, f2=1209HZ,其他号码一 次类推。这样，在接收端对收到的信号检测，确定两个正 弦波频率就能确定相应的号码。 • 在分析基带信号时，常常用到语图。语图就是将信号按时 间划分段落，不同段落做DTF,然后将DFT结果显示。如横坐 标为频率，纵坐标为时间，颜色表示DFT幅值强度。
二.实现步骤
• 利用MATLAB编程，将给定的双音频信号读出，估测 各个时段的频率。 • 确定适当的DFT点数和采样率。 • 编程画出信号语图，观察输出的图像的频谱泄露情 况和清晰度，调整DFT点数和采样率，使得输出的 DFT 图像清晰可辨。 • 再根据实际双音频信号中包含的数字个数，调整数 据划分的段落，使之显示正确的图像。 • 加入不同的窗函数，观察加入窗函数之后的图像变 化 • 用MATAB编程，将频率对应的数字显示出来。
加三角窗
加汉明窗
加布莱ห้องสมุดไป่ตู้曼窗
加凯塞窗
分析可知，当分段数为8的整 数倍时，两个电话号码的信号不会 同时出现在DFT频谱上。 DFT
谢谢
不同DFT点数下的信号语图
FFTN=1000 • FFTN=2000
FFTN=4000
对比可以发现，取N=4000时，信号 语图的泄露现象有了明显改善
N=4000时各个时段的频率估计值 文件的号码为:81631296
DTMF信号的产生及检测要点
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：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。
电话拨号及来电显示技术-双音多频DTMF和频移键控FSK
1.双音多频（DTMF）技术电话拨号有两种，脉冲和音频。
早期的电话系统中使用一连串的断续脉冲来传送被叫号码，称为脉冲拨号。
脉冲拨号需要电信局中的操作员手工完成长途接续(早期方法，很老很古董)。
这种方式随着电话业务的增加，逐渐体现出效率低、易出错的缺点。
为了解决这个问题，贝尔实验室的科学家们发明了DTMF（Dual Tone Multi-Frequency，双音多频），目的是为了能让电话系统自动接收号码然后完成呼叫。
所谓音频也称双音多频（DTMF）信号的拨号方式，双音多频既是电话拨号时每按一个键，有两个音频频率叠加成一个双音频信号，十二个按键由八个音频频率区分（见双音多频图册）。
双音多频信号（DTMF）是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。
双音多频的拨号键盘是4×4的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频。
用户每按一个键就发送一个高频和低频的正弦波信号组合，比如在键盘上按“1”键，电话机就会发送一个697 Hz和1209 Hz的组合信号给电话交换机。
交换机可以接收这些频率组合并确定用户所按的按键。
双音多频键盘是不是与我们常用电话机的键盘很相似呢？没错，电话机键盘就是从双音多频键盘发展而来的。
只不过已经不再使用A、B、C、D这四个键了。
2.FSK（Frequency-shift keying）：频移键控。
现在国内来电制式通常有2种，一种是FSK，一种是DTMF。
FSK除了显示来电号码之外还传输很多别的信息，例如对时（就是自动调整时间），以后还可以显示来电的人名（电信可以设置），而DTMF就除了显示个号码之外什么其他功能都没有了。
自己可以测试一下自己家的固话开通的来电显示的制式是什么，方法是用别的电话拨一下自己固话，如果在响铃之前就显示了来电号码，就是DTMF制式，如果是在1-2声铃内显示来电号码，那么是FSK制式可以通过移频键控（FSK, Frequency Shift-keying）技术来支持“主叫号码显示”，俗称“来电显示”（Caller ID或CLIP，Caller Line Identification Presentation，主叫线路识别提示）。
DTMF信号的检测
DTMF信号的检测（18）
Goertzel 算法的汇编语言实现
在DSP接收到DTMF信号后，首先用Goertzel 算法计算输入信号基波及二次谐波的各16个 频谱平方幅度|X(k)|^2。然后检测DTMF信号 强度是否达到要求，是否小于扭曲门限，是 否小于二次谐波的门限，是否有停顿。只有 经过上面步骤达到要求后才判定接收到的是 DTMF信号，否则，跳回到采样处继续采样 。
DTMF信号的检测（19）
计算697Hz处的Qk(n)和Qk(n-1):
MOV #alphap_697,AR1 ;alpha = 697Hz时的系数
MOV #alpha,AR2
MOV MOV MOV
*AR1,*AR2 #wn2,AR1 #(wn2+1),AR5
;AR1指向Qk(n-2) ;AR5指向Qk(n-1)
1
1
0
0
1
4
11 3554 28 3233 11
1
#
2
4
5
3479
7
9Leabharlann 33203所以①式可以写为：
DTMF信号的检测（4）
N-1
N 1
X (k)
W -kN N
X(n)W
kn N
X (n)WNk (N n)
X
(n)
W kn N
n0
n0
上式具有卷积的形式，可以将X(k)视为序列X(n)
通过某一线性系统后的输出。
定义该线性系统的冲击响应为hk(n):
hk
1
1WNK Z 1
2cos(k )Z 1
Z 2
上式可以看做信号通过两个级联的系统：
DTMF信号的检测
(n)
{0e
j 2 kn
N
n0 n0
{WN kn 0
n0 n0
DTMF信号的检测（5）
系统传递函数:
H (z)
1 1 - WN-k Z -1
将上式上下同乘 (1WNK Z 1)
Hk
(Z)
1WNK Z 1 (1WNk Z 1)(1WNK Z 1)
由上式可以看出Goertzel算法本质上是DFT的一 种快速算法。
DTMF信号的检测（9）
采用戈泽尔算法计算DFT时，先经过N次迭代计算 出后向方程 Qk (N) 及 Qk (N 1) ，然后再用前向方程计 算出 X (k) 。 由于在进行DTMF信号检测时只关心幅度，不关心 相位，所以可以只计算 X (k) 2 。
*AR1,AC0
;AC0 = w(N-1)^2
*AR5,*AR5,AC0 ;AC0 = w(N-1)^2+w(N)^2
*AR1,*AR5,AC1 ;AC1 = w(N-1)*w(N)
*AR2,AC1,AC0
*AR2,AC1,AC0
;AC0 = w(N-1)^2+w(N)^2-alpha*w(N-1)*w(N)
通过上图可以看到在697Hz处计算的能量值最大， 其他频率处的能量明显要小。改变Goertzel算法 的系数可以发现，相应系数的频率能量最大。
DTMF信号的检测（12）
√ Goertzel算法在DSP上的实现
DTMF信号的检测（13）
DTMF信号的检测（14）
采样点数N值的选取
定义 k N fk fs
k ，即 N
fk fs
双音多频信号的产生和检测
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信号产生与检测算法
e
2π j k N
• 改进
引入共轭极点，只有最后两个点需做复乘和相加运算
1 − (e )z−1 H ( z) = = ⋅ 2π 2π 2π j k j k −j k −1 −1 N N 1 − (e )z 1 − (e )z 1 − (e N )z−1 1 1
Ζ变换
b0 = sin ω0
a1 = 2 cos ω0 a2 = −1 z −1 z −1
b0 = sin ω0 ⇒ a1 = 2 cos ω0 a = −1 2
DTMF发生器的实现结构
• 单个正弦响应IIR滤波器的实现
δ [ n]
sin ω0
2 cos ω0
−1
z −1 −1
Ζ
设计具有正弦冲激响应的数字滤波器
• 一般的IIR数字滤波器
b0 + b1 z −1 + b2 z −2 + ⋯ + bM z − M H ( z) = 1 − a1 z −1 − a2 z −2 − ⋯ − aN z − N
b0 z −1 z −1 z −1 z −1 b1 b2 bM a1 a2 aN
2π j k = ⋅ 1 − (e N )z−1 2π 1 − 2 cos( k )z−1 + z −2 N −j 2π k N
改进
x[n]
2 cos(
2π k) N
z −1 z −1
z −1
−j 2π k N
1
−1
−e
基于Goertzel算法的DTMF检测
• 检测器结构
x[n]
• 思路——使用两个冲激响应为正弦波的数字 滤波器
δ [ n]
双音多频（DTMF）接收与检测实验
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。
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信号地产生及检测
实用文档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。
EXP07 双音多频(DTMF)接收与检测
实验七 双音多频（DTMF ）接收与检测一、实验目的1．了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法。
2．熟悉该电路的组成及工作过程。
3．观测电话机发送的DTMF 信号波形。
4．观测DTMF 信号的接收工作波形。
二、实验电路工作过程DTMF 接收器包括DTMF 分组滤波器和DTMF 译码器，其基本原理如图7—1所示。
DTMF 接收器先经高、低群带通滤器进行f L / f H 区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF 的两路f L 、f H 信号输出。
该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF 信号音对的4比特二进制码（D1～D4）。
图7-1 典型DTMF 接收器原理框图图7-2 MT8870芯片管脚排列输入电路高频组带通滤波器过零 检测器码 变换锁存与缓冲过零 检测器低频组带通滤波器信号输入18VDD在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。
图7-2的管脚排列图。
1．该电路的基本特性（1）提供DTMF信号分离滤波和译码功能，输出相应16种DTMF频率组合的4位并行二进制码。
（2）可外接3.5795MHz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。
（5）提供基准电压（V DD\2）输出。
（6）电源+5V（7）功耗15mw（8）工艺CMOS（9）封装18引线双列直插2．管脚简要说明引出端符号说明IN+ ，IN-运放同、反相输入端，模拟信号或DTMF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3.5795MHz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。
D01～D04 数据输出，它是相应于16种DTMF信号（高，低单音组合）的4位二进制并行码，为三态缓冲输出。
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信号的产生及检测
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)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。
双音多频(DTMF)接收与检测实验
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DTMF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DTMF分组滤波器和DTMF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f L / f H区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路f L、f H信号输出。
该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号音对的4比特二进制码（D1～D4）。
图4-1 典型DTMF接收器原理框图18 VDD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MT8870芯片。
图4-2为管脚排列图。
1．电路的基本特性（1）提供DTMF信号分离滤波和译码功能，输出相应16种DTMF频率组合的4位并行二进制码。
（2）可外接3.5795MHz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。
（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DTMF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3.5795MHz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。
D01～D04 数据输出，它是相应于16种DTMF信号（高，低单音组合）的4位二进制并行码，为三态缓冲输出。
CI\GT 控制输入，若此输入电压高于门限值VTSt，则电路将接收DTMF单音对，并锁存相应码字于输出，若输入电压低于VTSt，则电路不接收新的单音对。
DTMF技术及检测算法研究
通 信 论 坛
计 算 机 与 网 络 创 新 生 活
ＤＴ ＭＦ技术及检测算 法研 究
董 爱 民
ｆ 州建 筑职 业技 术 学 院电子信 息 工程 系 江 苏 徐 州 ２ １ １） 徐 ２ １６
【 要 】 Ｍ Ｆ ￣ 多频 ） 目前 国 际上 通 用 的 音 频 电话 拨 号信 号 。本 文 介 绍 了 ＤＴ Ｆ信 号 的 标 准 ， 摘 ＤＴ （ 是 Ｍ 以及 基 于 该标 准 所使
拨 号 的 由来 ．脉 冲 拨 号 是 用 若 干 数 量 的 脉 冲 个 数 来 表 示 相 应 的拨 的数 字 号 码 。 着 交 换机 技 术 的发 展 ， 后 出现 了纵 横 制 随 随 交 换 机 、 电子 交 换 机 和 程 控 交 换 机 ， 冲 拨 号 功 能 从 最 初 的 准 脉 直 接 控 制 交换 机 进 行 交换 的 功 能 逐 步 转 为 单 一 的 数 字 号 码 标 识 ， 然 只 是 数 字 号 码 标 识 ， 么 更 快 更 稳 定 的 ＤＴ 既 那 ＭＦ音 频 拨 号 方 式 逐渐 取 代 了 又 慢 又 不稳 定 的脉 冲 拨 号 方 式 。
④ Ｄ ＭＦ Ｔ 信号 电平在达到稳定值 的 ９％ ， ０ 后 信号持续时
间 应 不 小 于 ４ｍｓ相 邻 的两 组 ＤＴ ０ ， ＭＦ信 号 的时 间 间 隔 应 不 小
于 ４ ｍｓ ０ 。
⑤ 设置功能键 的时候 ， 应该用“ 和 “ ” ≠ 表示 ， ”“ ” ≠ “ ，Ｂ ， Ａ
１ ３６ ３ Ｈｚ ２ ５ ８
１７ ４ ７Ｈ ｚ ３ ６ ９
１ ３３ ６ Ｈｚ Ａ Ｂ Ｃ
ＤＴ Ｆ【ｕｌ ｏ ｅＭｕｔ Ｆｅ ｕｎｙ ， Ｍ ｆ ａ Ｔ ｎ ｌ－ ｒｑ ｅ ｃ） 中文 翻 译 为 双 音 多 ） ｉ 频 信 号 ， 由两 种 单 音 叠 加 组 合 而成 的 一种 音 频 信 号 。 是 在 这 里 简 单 介 绍 电话 交 换 机 的发 展 历 史 。 自 １ ７ ８６贝尔 发明电话以来 ， 电话 交 换 技 术 大 体 经 历 了 三 个 阶 段 ： 一 阶 段 第
双音频(DTMF)信号的产生与检测
XXXXXXX大学毕业论文（设计）题目：双音频（DTMF）信号的产生与检测学生姓名学号专业电子信息工程班级2008级1班指导教师学部计算机科学与电气工程答辩日期2012年5月19日黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）任务书双音频（DTMF）信号的产生与检测摘要双音多频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）信令在全世界范围内得到广泛应用，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。
DTMF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MATLAB下的仿真实现有助于其具体系统的优化设计。
本文给出一种实现方案，主要阐述了DTMF的原理及如何在Matlab上产生DTMF信号，并对用Goertzel算法提取的频谱进行分析，然后，得到用Goertzel算法在白噪声的环境下对输入的DTMF信号提取频谱信息，最后，根据提取的频谱信息对输入信号进行检测解码。
关键词：双音多频DTMF；Goertzel算法；MatlabDual Tone Multi-frequency (DTMF) Signal Generationand DetectionAbstractDTMF (Dual Tone Multi-Frequency) signaling in the widely used worldwide, signaling the DTMF generation and detection integrated with digital signal processor (DSP) system, is a more value engineering. DTMF telephone number as to achieve a fast and reliable transmission technology, it has a strong anti-interference ability and high transmission speed, it can be widely used for telephone communication system. But the vast majority of telephone tone dialing is used. In addition, it can also be in the data communication system widely used to achieve a variety of data streams and remote transmission of voice and other information. Under study in the MATLAB Simulation helps optimize the design of their specific systems.This paper presents a realization of the program, mainly on the principle of DTMF and how to generate DTMF signals in Matlab, and extracted with Goertzel algorithm to analyze the spectrum, and then, get with the Goertzel algorithm in the context of white noise on the input of the DTMF spectrum information signal extraction, and finally, according to information extracted from the input signal spectrum to detect decoding.Keywords:Dual tone multi-frequency；Goertzel algorithm；Matlab目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1引言 (1)1.2课题意义 (1)第2章基本原理 (3)2.1自动电话的制式 (3)2.2 DTMF技术 (5)2.3 Goertzel算法 (5)2.4 Matlab简介 (7)2.5本章小结 (8)第3章DTMF信号产生与检测 (9)3.1 DTMF信号的产生 (9)3.2 DTMF信号的检测 (10)3.2.1 DTMF信号检测方法 (10)3.2.2 DTMF信号有效性的检测 (12)3.3本章小结 (13)第4章Matlab仿真 (14)4.1设计程序（见附录） (14)4.2 Matlab仿真 (14)4.3本章小结 (17)结论 (18)参考文献 (19)附录 (20)致谢 (29)双音频（DTMF）信号的产生与检测第1章绪论1.1 引言电话中的双音多频信号（DTMF）有两种用途：一是用于双音多频信号的拨号，去控制交换机接通被叫的用户话机；二是利用双音多频信号遥控电话机各种动作，如播放留言、语音信箱等，并可以通过附加一些电路来是实现遥控家电设备的开启关闭等智能功能。
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电话拨号报警器DTMF频率测定方法
一．首先接好夹具，放在绝缘的调试台上．
二．把频率计设为正弦波（385～470Hz约0.6～1.0Vp-p）输出方式。
三．把夹具的TP3鳄鱼夹子(探头输出端)夹到主板的测试点TP13(SIGN IN)上，夹具的TP8鳄鱼夹子夹到主板的测试点TP18(LED)上.连续调频率计,让频率计的输出为385～470Hz(约0.6～1.0Vp-p)频率连续可变的正弦波,此时观察夹具上的TP8指示灯,如果显示明亮且稳定(即主板的TP18为稳定的低电压(≤0.5V)),就可以近似判断其锁相频率范围为385～470Hz,也就是说此拨号报警器可在DTMF为375～470Hz范围内锁相,从而进行拨号.
注意事项：1．注意频率计探头的连接方式。
报警小组
2001/4/3。