【正文】 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） I 基于 DSP 的 DTMF 的信號檢測與識別 摘 要 雙音多頻 DTMF（ Dual Tone MultiFrequency）信令在全世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，將 DTMF信令的產(chǎn)生與檢測集成到含有數(shù)字信號處理器（ DSP）的系統(tǒng)中，是一項較有價值的工程應(yīng)用。本文給出一種實現(xiàn)方案，闡述 DTMF信令的產(chǎn)生與檢測的基本原理 :用兩個二階數(shù)字?jǐn)?shù)字正弦振蕩器產(chǎn)生 DTMF信號，并通過 Goertzel算法實現(xiàn) DTMF信號檢測。本論文是在 TI公司定點 DSP芯片 TMS320C54x系列中的實現(xiàn) DTMF信號的檢測，采用 DSP技術(shù)既增加了系統(tǒng)的功能、靈活性，又降低費用，克服了硬件電路實現(xiàn)檢測的缺點。 關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理器 DSP 雙音多頻 DTMF 正弦波振蕩器 Goertzel算法 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） II 英文題目 ABSTRACT 【 從這里鍵入英文摘要內(nèi)容 】 英文摘要須與中文摘要內(nèi)容相對應(yīng) ， 英文摘要約 250 個實詞；關(guān)鍵詞要反映畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）的主要內(nèi)容，數(shù)量一般為 35 個。 KEY WORDS: 關(guān)鍵詞 1，關(guān)鍵詞 2，關(guān)鍵詞 3，關(guān)鍵詞 4，關(guān)鍵詞 5 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 目 錄 摘 要 .......................................................................................................... I 前 言 ....................................................................................................... 3 第 1 章 緒論 ............................................................................................ 5 DTMF 介紹 .................................................................................. 5 方案對比 .................................................................................... 5 第 2 章 DTMF 信號的基本原理 ............................................................ 7 雙音多頻 (DTMF)信號 ............................................................... 7 DTMF 信號的硬件產(chǎn)生與檢測 ............................................... 9 雙音多頻信 號軟件產(chǎn)生與檢測 .......................................... 10 數(shù)字正弦波振蕩器原理 .......................................................11 數(shù)字匹配濾波器原理（ Geortzel 算法） ........................ 12 第 3 章 DTMF 信號接收電路及聲卡 ..................................................... 15 聲卡概述 ....................................................................... 15 聲卡的功能 ................................................................... 15 聲卡的基本組成 .......................................................... 15 . 音頻編解碼 器 TLV320AIC23 ............................................... 16 信號輸入電路 ................................................................ 20 . M T 8 8 8 0 功 能 概 述 :................................. 20 .2 MT8880 應(yīng)用電路 ...................................................... 21 第 4 章 DTMF 信號軟件介紹 ................................................................. 25 DTMF 信號檢測的 DSP 軟件設(shè)計 ........................................... 25 信號檢測的單片機軟件設(shè)計 ......................................... 27 第 5 章 DTMF 中的硬件設(shè)備及仿真 .................................................... 31 單片機自舉電路 ...................................................................... 31 電源轉(zhuǎn)換電路 .......................................................................... 32 ..................................................................... 33 仿真程序運行結(jié)果 .................................................................. 35 結(jié) 論 ..................................................................................................... 39 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 謝 辭 ....................................................................................................... 40 參考文獻 ................................................................................................. 41 附 錄 ..................................................................................................... 43 外文資料翻譯 ........................................................................................ 44 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 前 言 雙音多頻 (Dual Tone Multi Frequency， DTMF)信號產(chǎn)生起初是為了代替電話機的脈沖撥號而使用的， DTMF 信號有一個高頻信號和一個低頻信號編碼而成。它是最早由美國貝爾公司作為注冊商標(biāo)而在商業(yè)領(lǐng)域中使用，DTMF 信號的產(chǎn)生解決了脈沖撥號的不穩(wěn)定性、傳輸速率慢和抗干擾能力差的特性，這樣就使 DTMF 信號的使用擴展開來。 DTMF 信號起先主要用于打電話時電話機的撥號和使用手機的其它功能，如播放語音信箱、查看郵件、閱讀短信等。 DTMF 信號具有穩(wěn)定性強、抗干擾性強等優(yōu)點，但它是在硬件的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。 DTMF 信號的穩(wěn)定性 強就需要在編碼時符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，信號具有足夠的強度和不能混入雜音， DTMF 信號的抗干擾能力強主要是它由兩個特定的音頻組成，在接收時能很好的與其它信號區(qū)別開來?，F(xiàn)在DTMF 信號的產(chǎn)生和解碼多依賴于專用的發(fā)生和解碼芯片，但解碼芯片是固化的程序或純硬件，使用靈活性差，但遇到話音、音樂等其它雜聲干擾時解碼會出現(xiàn)一定的誤差，而又不能改變其特性，而當(dāng)專用芯片想用于其它非電話系統(tǒng)中時專用芯片就無用武之地了，因此 DTMF 信號的檢測和識別只依靠專用芯片不是一個好的選擇。 隨著科技的發(fā)展將來的生活和工作將會越來越智能化、信息化 、數(shù)字化，但它的實現(xiàn)需要依靠處理芯片的發(fā)展，處理芯片相當(dāng)于人的大腦，需要它來統(tǒng)籌整個系統(tǒng)的工作。處理器常常需要處理的是數(shù)字量，數(shù)字信號處理技術(shù)自然就成了將來的發(fā)展方向，而數(shù)字信號處理器也會廣泛的用到生活中的方方面面。通過幾十年的發(fā)展， DSP 芯片的處理速度越來越快，功耗越來越低，功能越來越多，而價格卻越來越低，有很高的性價比，它們被廣泛的運用到各個領(lǐng)域，如通信領(lǐng)域的移動電話，路由器，交換機，IP 電話等，醫(yī)療設(shè)備中的 B 超，成像儀器，核磁共振， CT掃描儀等，軍事領(lǐng)域中的導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)，自動火炮系統(tǒng)，衛(wèi)星偵測系統(tǒng)，戰(zhàn) 機系統(tǒng)等， 生活中的 ATM 取款機、音箱設(shè)備、 MP MP5，游戲機，攝錄相機等，工業(yè)控制領(lǐng)域的檢測、自動控制系統(tǒng)等，近來好多芯片為了增強功能，多加入了DSP 協(xié)處理器，使處理圖像、聲音和視頻時更加流暢，等等，此種種都表現(xiàn)出 DSP 的應(yīng)用非常廣泛。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 本課題采用 TI 公司生產(chǎn)的 TMS320VC5402 處理器，利用它的處理速度快、穩(wěn)定性強和價格低等優(yōu)勢，來代替專用的芯片進行 DTMF 信號的檢測與識別。通過此種方法，能降低檢測的成本也能縮小硬件的體積，減小對專用芯片的依賴，充分利用了芯片的資源，同時也能方便的運用到除通信領(lǐng)域 的其它系統(tǒng)，如 ATM 取款機、便攜手持儀器等。綜上，用 DSP 芯片檢測DTMF 信號具有很大的商業(yè)工程應(yīng)用價值。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 1 章 緒論 DTMF 介紹 電話中的 雙音多頻信號（ DTMF）有兩種用途：一是用于雙音多頻信號的撥號，去控制交換機接通被叫的用戶話機；二是利用雙音多頻信號遙控電話機各種動作，如播放留言、語音信箱等，并可以通過附加一些電路來是實現(xiàn)遙控家電設(shè)備的開啟關(guān)閉等智能功能。前者解決雙音多頻信號的發(fā)送和編碼，后者是雙音多頻信號的接收和解碼。這些 東西 都離不開 DTMF信號的正確檢測。目前，大多數(shù)的 DTMF信號的檢測均采用專用的發(fā)送、接收芯片，這種解碼的原理都依賴于計算輸入信號的過零率。但這種方法有很大的局限性，無法檢測多路 DTMF信號，當(dāng)混有語音和噪聲時，專用芯 片檢測往往出現(xiàn)誤差，如果音頻信號頻率改變應(yīng)用于別的系統(tǒng)時，專用的芯片就發(fā)揮不了作用。所以，用硬件實現(xiàn) DTMF信號的檢測并不是一種很好的選擇。 信息化已經(jīng)成為社會發(fā)展的大趨勢 ， 信息化是以數(shù)字化為背景的，而 DSP技術(shù)則是數(shù)字化最重要的基本技術(shù)之一。在過去的短短的二十來年里， DSP處理器的性能得到很大改善，軟件和開發(fā)工具也得到相應(yīng)的發(fā)展，價格卻大幅度地下降，從而得到越來越廣泛的應(yīng)用。通信領(lǐng)域（移動通信的交換設(shè)備、基站和手機，網(wǎng)絡(luò)的路由和交換設(shè)備，智能天線，軟件無線電， IP電話等），雷達和聲納系統(tǒng)，巡航導(dǎo)彈、靈巧炸 彈及各種武器系統(tǒng)，自動測試系統(tǒng)，醫(yī)療診斷設(shè)備（ CT、核磁共振、 B超等），計算機及其外設(shè)，消費類電子設(shè)備（ VCD、DVD、 HDTV、機頂盒、 MP家庭影院系統(tǒng)、數(shù)字照相機和攝象機等），機器人及各種自動控制系統(tǒng)，等等，應(yīng)用范圍不勝枚舉。 方案對比 方案 1. 硬件實現(xiàn)：以往的 DTMF 信號的產(chǎn)生檢測一般用的是模擬硬件電路實現(xiàn)的。前幾年 DTMF 編解碼電路大量是使用 LC 或者音叉振蕩電路以產(chǎn)生 DTMF 的 8 個音頻。而解碼電路過去采用的是音叉濾波，后又改進為有鎖相環(huán)檢測集成電路和簡單的濾波器組成，但需要八路。這些 電路復(fù)雜，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 制造和調(diào)整麻煩。電路多屬于 CMOS 集成電路，它一般包括 DTMF 分組濾波器和 DTMF 譯碼器，當(dāng) DTMF 信號經(jīng)輸入電路輸入時，先進入高、低頻濾波器濾波，經(jīng)帶通濾波后，不僅濾波后，不僅濾掉了信號中的噪聲干擾，而且 DTMF