DTMF信号的产生与接收要点

数字信号处理综合实验设计题目：DTMF信号的产生与接收

姓名：庞露深学号：20144148087 姓名：韩晓艺学号：20144148036姓名：张森豪学号：20144141045姓名：孙坤宁学号：20144161081姓名：陈爽学号：20144148063 年级专业：14级通信工程

指导老师：田晓燕

2016年12月25日

DTMF信号系统的产生与接收

具体分工如下：

搜集资料：陈爽

编写程序：庞露深、韩晓艺

撰写报告：孙坤宁、张森豪

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。本文使用一种快速的频率检测算法——FFT算法，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，FFT算法，数字信号处理，傅里叶变换；

本设计是本人精心设计的，功能强大，可以随便输入电话号码，多少位都可以，而且分页显示DFT图像，不懂得可以加1054105507咨询！

目录

摘要 (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 (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)

2.双音多频（DTMF）通信系统 (5)

2.1 双音多频（DTMF）信号简介 (5)

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.检测双音多频信号（DTMF）的DFT参数 (9)

3.1 频谱分析的分辨率 (9)

3.2 频谱分析的频率范围 (9)

3.3 检测频率的准确性 (10)

4.双音多频（DTMF）系统的Matlab实现 (11)

4.1 Matlab简介 (11)

4.2 双音多频（DTMF）系统的逻辑图 (12)

4.3 双音多频（DTMF）系统的仿真 (13)

5.结束语 (16)

致谢 (16)

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。一方面这种信号具有非常高的拨号速度，另一方面它便于自动检测识别及电话业务的拓展，所以很快代替了原有的脉冲计数方式的拨号形式。

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连接。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缺点。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计数方式。

本文主要阐述FFT算法在双音拨号系统中的应用，并利用Matlab的强大功能，用软件实现DTMF（双音多频）信号的检测。

1.2 数字信号简介

信号是反映消息的物理量，是消息的表现形式。由于非电的物理量可以通过各种传感器较容易地转换成电信号，而电信号又容易传送和控制，所以使其成为应用最广的信号。电信号是指随着时间而变化的电压或电流，因此在数学描述上可将它表示为时间的函数，并可画出其波形。信息可以通过电信号进行传送、交换、存储、提取等。

电信号的形式是多种多样的，可以从不同的角度进行分类。根据信号的随机性可以分为确定信号和随机信号；根据信号的周期性可分为周期信号和非周期信

号；根据信号的连续性可以分为连续时间信号和离散信号；在电子线路中将信号分为模拟信号和数字信号。

我们每天遇到的信号，大部分都是模拟信号。离散时间信号只被定义在一种特定的时间瞬间集合上，表现为具有连续数值范围的数值序列。而数字信号在时间上和幅值上都有离散的数字。因此在实际的操作中，数字信号更容易处理。随着数字电子技术的发展，在语音处理、通信控制、图象处理等领域DSP(Digital Signal Processor数字信号处理器 )也得到了越来越广泛的应用。

数字通信抗干扰能力强、无噪声积累，由于数字信号的幅值为有限个离散值(通常取两个幅值)，在传输过程中虽然也受到噪声的干扰，但当信噪比恶化到一定程度时，即在适当的距离采用判决再生的方法，再生成没有噪声干扰的和原发送端一样的数字信号，所以可实现长距离高质量的传输。

较之传统的方法，数字信号处理系统自身有着无可比拟的优点：

（1）便于加密处理

信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理的比模拟通信容易得多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理。

（2）便于存储、处理和交换

数字通信的信号形式和计算机所用信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换，可使通信网的管理、维护实现自动化、智能化。

（3）设备便于集成化、微型

数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小、功耗低。（4）便于构成综合数字网和综合业务数字网

采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网。

（5）占用信道频带较宽