双音多频(DTMF)信号的MATLAB仿真
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
王晓清、苏月琴
实验答辩
王垚天、何杰坤、祭小红
王晓清、苏月琴、罗烨
、摘要1
、引言1
三、设计要求1
3.1设计要求.1
3.2设计步骤.2
3.3设计程序.2
3.4设计GUI2
3.5原理.3
3.5.1电话中的DTMF言号的组成3
3.5.2电话中的双音多频（DTMF信号的产生4
3.5.3 Goerztel函数与DTMF言号的产生5
四、设计过程5
图4.1设计流程图6
五、调试与结果7
5.1运行结果如下图所示7
5.2调试中遇到的问题及解决方法7
六、分析和总结7
6.1小组总结7
6.2成员总结8
七、参考文献9
八、附录：主要程序11
一、
DTM信号系统是- -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，应用D/A变换器，采用快速的频率检测算法一一戈泽尔
（2） 编写主要程序，包括戈泽尔算法和N点DFT;
（3）编写实现输入输出功能的程序；
（4）编写波形输出程序；
（5）用matlab的相应函数进行检验；
（6）编写GUI，并绑定各功能，加以实现。
3.3设计程序
读入电话号码，根据键入的电话号码产生时域离散双音多频（DTMF信
号，并连续发出号码对应的双音频声音。 对时域离散DTMF言号进行频率检测， 画出幅度谱。根据幅度谱的两个峰值，分别查找并确定输入电话号码，并将 其拨号并响应。
方荟
时
间：
2015年1月5日-2015
年1月9日
双音多频（
任务分配安排表
任务分配
负责人
资料查找：
电话中双频拨号的频率分配， 以及双
音多频信号的产生方法。
苏月琴、罗烨
课程设计方案、思路和具体步骤
何杰坤、蔡小红
基本代码编写
王垚天、何杰坤
gui编写、界面设计
王垚天、王晓清
代码调试
蔡小红、罗 烨
实验报告编写
(2)可用查表法求数字键对应的频率，为此先建立拨号数字表矩阵；
(3)电话音频信号在数字信号处理时，取样频率为8KHz每个数字信 号持续时间为100ms后面加上100ms的间隔(用0表示)；
(4)设计好各按键提示音，并能播放演示；
（5）编制GUI用户界面;
3.2设计步骤
（1）总体设计搭建框架，确定人机对话界面，确定输入输出函数接口；
(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。
对读入的电话号码，根据键入的号码数产生时域离散双音多频(DTMF信号,
并连续发出号码对应的双音频声音。同时进行时域离散DTM信号进行检测，
画出幅度谱，并用MATLA在计算机上对双音多频的信号产生及检测接收系统 进行了仿真测试。
关键词双音多频戈泽尔算法DFT
3.5.1电话中的DTMFW号的组成
过去的电话拨号时靠脉冲计数确定0-9这10个数字的，不仅拨号速度
慢，也不能扩展电话上网其他服务功能。现在均采用双音拨号。在电话中， 数字0-9中每一个都用两个不同的单音频传输，所用的8个频率分成高频带
和低频带两组，低频带有四个频率：679Hz,770Hz,852Hz和941Hz;高频带也
二、
DTM(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DTMFW令方面的 应用。但随着现代工业的持续发展，利用DTMFW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DTMFW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。
三、
3.1设计要求
(1)按一个数字键如“1”，则产生频率为697Hz和1209Hz的两个正弦 波，并相加；
DTMF言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言号的组成。
数字信号处理
课程设计
《双音多频(DTMF信号的MATLAB仿真》
院
系：
闽江学院计算机科学系
专
业：
通信工程
组
长:
蔡小红(3121102133)
组
员：
王垚天(3121102119)
何杰坤(3121102131)
王晓清(3121102134)
苏月琴(3121102136)
罗 烨(3121102216)
指导老师：
有四个频率：1209Hz,1336Hz,1477Hz和1633Hz.。每一个数字均由高、低频 带中各一个频率构成，例如1用697Hz和1209Hz两个频率，信号用
si门2冲）si nQf2t）表示，其中「679Hz，f2 =1209Hz。这样8个频率形成16
种不同的双ห้องสมุดไป่ตู้信号。具体号码以及符号对应的频率如表1所示。表中最后一
列在电话中暂时未用。
表1双频拨号的频率分配
、、、列
行
1209Hz
1336Hz
1477Hz
1633Hz
697Hz
1
2
3
A
770Hz
4
5
6
B
852Hz
7
8
9
C
941Hz
*
0
#
D
DTMF言号在电话中有两种作用，一个是用拨号信号去控制交换机接通被 叫的用户电话机，另一个作用是控制电话机的各种动作，如播放留言、语音 信箱等。
3.4设计GUI
实现更加友好的人机对话的界面，加入了界面窗口，各种数据可以从窗口
直接输入，并且设置开始按钮和清除按钮，可以从窗口选择六位或者八位电 话号码的输入，在窗口中可以直接显示出电话号码基频的幅值，简洁、方便。
图341具体的界面窗口。
3.5原理
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DTMFW号选择语音菜单进行操作。
实验答辩
王垚天、何杰坤、祭小红
王晓清、苏月琴、罗烨
、摘要1
、引言1
三、设计要求1
3.1设计要求.1
3.2设计步骤.2
3.3设计程序.2
3.4设计GUI2
3.5原理.3
3.5.1电话中的DTMF言号的组成3
3.5.2电话中的双音多频（DTMF信号的产生4
3.5.3 Goerztel函数与DTMF言号的产生5
四、设计过程5
图4.1设计流程图6
五、调试与结果7
5.1运行结果如下图所示7
5.2调试中遇到的问题及解决方法7
六、分析和总结7
6.1小组总结7
6.2成员总结8
七、参考文献9
八、附录：主要程序11
一、
DTM信号系统是- -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，应用D/A变换器，采用快速的频率检测算法一一戈泽尔
（2） 编写主要程序，包括戈泽尔算法和N点DFT;
（3）编写实现输入输出功能的程序；
（4）编写波形输出程序；
（5）用matlab的相应函数进行检验；
（6）编写GUI，并绑定各功能，加以实现。
3.3设计程序
读入电话号码，根据键入的电话号码产生时域离散双音多频（DTMF信
号，并连续发出号码对应的双音频声音。 对时域离散DTMF言号进行频率检测， 画出幅度谱。根据幅度谱的两个峰值，分别查找并确定输入电话号码，并将 其拨号并响应。
方荟
时
间：
2015年1月5日-2015
年1月9日
双音多频（
任务分配安排表
任务分配
负责人
资料查找：
电话中双频拨号的频率分配， 以及双
音多频信号的产生方法。
苏月琴、罗烨
课程设计方案、思路和具体步骤
何杰坤、蔡小红
基本代码编写
王垚天、何杰坤
gui编写、界面设计
王垚天、王晓清
代码调试
蔡小红、罗 烨
实验报告编写
(2)可用查表法求数字键对应的频率，为此先建立拨号数字表矩阵；
(3)电话音频信号在数字信号处理时，取样频率为8KHz每个数字信 号持续时间为100ms后面加上100ms的间隔(用0表示)；
(4)设计好各按键提示音，并能播放演示；
（5）编制GUI用户界面;
3.2设计步骤
（1）总体设计搭建框架，确定人机对话界面，确定输入输出函数接口；
(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。
对读入的电话号码，根据键入的号码数产生时域离散双音多频(DTMF信号,
并连续发出号码对应的双音频声音。同时进行时域离散DTM信号进行检测，
画出幅度谱，并用MATLA在计算机上对双音多频的信号产生及检测接收系统 进行了仿真测试。
关键词双音多频戈泽尔算法DFT
3.5.1电话中的DTMFW号的组成
过去的电话拨号时靠脉冲计数确定0-9这10个数字的，不仅拨号速度
慢，也不能扩展电话上网其他服务功能。现在均采用双音拨号。在电话中， 数字0-9中每一个都用两个不同的单音频传输，所用的8个频率分成高频带
和低频带两组，低频带有四个频率：679Hz,770Hz,852Hz和941Hz;高频带也
二、
DTM(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DTMFW令方面的 应用。但随着现代工业的持续发展，利用DTMFW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DTMFW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。
三、
3.1设计要求
(1)按一个数字键如“1”，则产生频率为697Hz和1209Hz的两个正弦 波，并相加；
DTMF言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言号的组成。
数字信号处理
课程设计
《双音多频(DTMF信号的MATLAB仿真》
院
系：
闽江学院计算机科学系
专
业：
通信工程
组
长:
蔡小红(3121102133)
组
员：
王垚天(3121102119)
何杰坤(3121102131)
王晓清(3121102134)
苏月琴(3121102136)
罗 烨(3121102216)
指导老师：
有四个频率：1209Hz,1336Hz,1477Hz和1633Hz.。每一个数字均由高、低频 带中各一个频率构成，例如1用697Hz和1209Hz两个频率，信号用
si门2冲）si nQf2t）表示，其中「679Hz，f2 =1209Hz。这样8个频率形成16
种不同的双ห้องสมุดไป่ตู้信号。具体号码以及符号对应的频率如表1所示。表中最后一
列在电话中暂时未用。
表1双频拨号的频率分配
、、、列
行
1209Hz
1336Hz
1477Hz
1633Hz
697Hz
1
2
3
A
770Hz
4
5
6
B
852Hz
7
8
9
C
941Hz
*
0
#
D
DTMF言号在电话中有两种作用，一个是用拨号信号去控制交换机接通被 叫的用户电话机，另一个作用是控制电话机的各种动作，如播放留言、语音 信箱等。
3.4设计GUI
实现更加友好的人机对话的界面，加入了界面窗口，各种数据可以从窗口
直接输入，并且设置开始按钮和清除按钮，可以从窗口选择六位或者八位电 话号码的输入，在窗口中可以直接显示出电话号码基频的幅值，简洁、方便。
图341具体的界面窗口。
3.5原理
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DTMFW号选择语音菜单进行操作。