DTMT双音多频信号的检测课程设计报告

中北大学

课程设计说明书

学生姓名：学号：

学院：信息与通信工程

专业：电子信息工程

题目：信息处理综合实践:

DTMT双音多频信号的检测

指导教师：薛英娟赵英亮职称:副教授

2014 年 6 月 26 日

课程设计任务书

课程设计任务书

目录

一、引言 (1)

二、设计目的 (1)

三、设计原理 (1)

USB总线概述 (1)

(一)USB总线： (1)

(二)USB总线设备规范： (2)

(三)USB总线通信模型： (2)

(四)USB总线枚举过程： (3)

(五)USB总线要点： (4)

(六)USB总线传输过程： (4)

(七)通用USB设备操作： (5)

1.动态插接与拔出： (5)

2.地址分配： (6)

3.配置： (6)

4.数据传送： (6)

(八)USB设备的标准请求： (7)

1. 批处理传送： (9)

2. 控制传送： (9)

3. 中断传送： (9)

4. 同步传送： (10)

基于USB总线的A/D采集卡(USB-9211A) (10)

(一)概述： (10)

(二)性能和技术指标： (10)

双音多频信号 (12)

四、设计方案 (12)

(一)双音多频(DTMF)信号的组成： (12)

(二)双音多频信号的产生： (13)

(三)双音多频信号的检测： (14)

(四)MATLAB实现： (14)

(五)检测DTMF信号的DFT参数选择： (15)

1.频谱分析的分辨率： (15)

2.频谱分析的频率范围： (15)

3.检测频率的准确性： (15)

五、结果及分析 (17)

(一)实验结果： (17)

(二)实验程序： (21)

第一部分：DTMF信号生成(generateSingle.m) ................... 错误！未定义书签。

第二部分：DTMF信号检测(DTMF.m) ................................ 错误！未定义书签。

六、设计心得 (23)

一、引言

在现代通信系统中，都离不开数据采集、处理和输出这三个过程。本次课程设计主要围绕基于USB总线的采集原理及其对应的A/D采集卡的相关特性，并重点以DTMF为研究对象熟悉了解了在信号处理方面的各个过程。

二、设计目的

1、掌握USB总线或PCI总线的基本结构，了解基于USB总线或PCI总线A/D 卡的通用结构。写出关于基于USB总线或PCI总线A/D卡的报告。

2、通过A/D卡，利用高级语言编写信号的采集、存储和显示程序。

3、双音多频（Dual Tone Multi Frequency）信号应用于许多场合，最常见的时电话号码的拨音。电话号码盘上每一个号码对应一个DTMF音，它包含两个不同频率的正弦信号的叠加，检测DTMF音就是检测这两个正弦信号的频率，从而判断出拨键号码。

三、设计原理

USB总线概述

(一)USB总线：

USB的英文全称为Universal Serial Bus，中文含义是通用串行总线。它是一种快速的双向的、同步传输的、廉价的并可以进行热拔插的串行接口。USB接口使用方便，可以连接多个不同的设备，而过去的串口和并口只能接一个设备。速度快是USB技术

的突出特点之一，全速USB接口的最高传输率可达12Mb/s，比串口快了整整100倍，而执行USB2.0标准高速USB接口速率更是达到7480Mb/s，这使得高分辨率、真彩色的大容量图像的实时传送成为可能。USB接口支持多个不同设备的串列连接，一个USB接口理论上可以连接127个USB设备。连接方式也十分灵活，既可以使用串行连接，也可以使用集线器(Hub)把多个设备连接在一起，再同PC机的USB接口相接。普通的使用串口、并口的设备都需要单独的供电系统，而USB设备则不需要。正是由于USB的这些特点，使其获得了广泛的应用。

(二)USB总线设备规范：

USB1.1规范介绍了USB的总线特点、协议内容、事务种类、总线管理、接口编程的设计，以及建立系统制造外围设备所需的标准。

设计USB的目标就是使不同厂家所生产的设备可以在一个开放的体系下广泛的使用。

该规范改进了使携商务或家用电脑的现有体系结构，进而为系统生产商和外设开发商提供了足够的空间来创造多功能的产品和开发广阔的市场，并不必由于使用陈旧的接口，而害怕失去兼容性。

(三)USB总线通信模型：

一个USB系统仅可以有一个主机，而为USB器件连接主机系统提供主机接口的部件被称为USB控制器。USB控制器是一个由硬件、软件和固件(Firmware)组成的复合体。一块具有USB接口的主板通常集成了一个称为Root Hub的部件，它为主机提

供一到多个可以连接其他USB外设的USB扩展接口。USB器件可以分为两种，即USB Hub和USB功能器件(Function Device)。USB的功能器件作为USB外设，它必须保持和USB协议的完全兼容，并可以回应标准的USB操作。

USB主机与USB设备的通信过程如下：

当用户在应用程序中发出一个通信指令(比如在用户界面的对话框中单击发送数据按钮)，该指令经应用程序传送到USB设备功能驱动程序．在总线转上换成USB比特的数据流，通过USB电缆传送到USB设备，USB设备上的专门芯片接收并处理该指令，然后再将处理后的状态和结果回送给USB主机。USB固件就是固化在USB设备中处理USB主机的各种命令和发送相应应答的程序。

(四)USB总线枚举过程：

USB总线采用总线枚举的方法来标记和管理外设所处的状态，当一台USB外设初次连接到USB系统中后，通过下面8个步骤来完成它的初始化：

B外设所连接的Hub检测到所连接的USB外设并自动通知主机，以及它的端口状态的变化，这时外设还处于禁止(Disabled)状态，

2.主机通过对HUB的查询以确认外设的连接；

3.现在，主机已经知道有一台新的USB外设连接到了USB系统中，然后激活这个Hub的端口，并向Hub发送一个复位该端口的命令；

4.Hub将复位信号保持10ms，为连接到该端口的外设提供100mA的总线电流，达时该外设处于Powered状态，它的所有寄存器被消空并指向默认的地址；

5.在外没分配到惟一的USB地址以前，其默认信道均使用主机的默认地址。然