DTMF电话中的拨号信号发生与检测系统仿真设计文稿.doc

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1、燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目:DTMF 中的拨号信号发生与检测系统仿真设计学院(系): 电气工程学院 年级专业: 09级仪表(2)班 学 号: 090103020074 学生姓名: 吴季哲 指导教师: 谢平 吴晓光 教师职称: 教授 讲师 燕山大学课程设计(论文)任务书院(系):电气工程学院 基层教学单位:自动化仪表系学 号090103020074学生姓名吴季哲专业(班级)09级仪表2班设计题目DTMF 中的拨号信号发生与检测系统仿真设计设计技术参数采样频率是8000Hz;每125ms输出一个样本;所用频率:697Hz770Hz852Hz942Hz1209Hz1336Hz1477Hz

2、633Hz设计要求1设计一个 拨号模拟系统2设计一个检测系统3绘制接收到信号的频谱图4撰写设计报告工作计划周一,设计一个 拨号模拟系统;周二,设计一个检测系统;周三四,绘制接收到信号的频谱图;周五,撰写设计报告参考资料数字信号处理(第三版) 高西全,丁玉美 编著数字信号处理教程 第三版 程佩青 编著数字信号处理原理及应用 谢平 王娜 林洪彬 编著指导教师签字谢平 吴晓光基层教学单位主任签字谢平说明:此表一式四份,学生指导教师基层教学单位系部各一份2012年6 月20 日 燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语:成绩: 指导教师: 年 月 日答辩小组评语:成绩: 组长: 年 月 日课程设计总成绩

3、:答辩小组成员签字:年 月 日摘 要双音多频(Dual Tone Multi Frequency, DTMF)信号是音频 中的拨号信号,由美国AT&T贝尔公司实验室研制,并用于 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 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 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

4、数字信号处理本文主要介绍用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,数字信号处理,傅里叶变换;目 录摘要21.绪论41.1 引言41.2 数字信号简介41.3 数字滤波器61.4 频率分析72.双音多频(DTMF)通信系统6 2.1 双音多频(DTMF)信号简介10 2.2 双音多频(DTMF)信号的产生10 2.3 双音多频(DTMF)信号的检测115.双音多频(DTMF)系统的Matlab实现 165.1 Matlab简介 165.2 GUI界面介绍175.3 双音多频(DTMF)系统的仿真19第4章 学习心得20参考文献 21程序清单 221

5、 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 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 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 以来, 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

6、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GOERTZEL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

7、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

8、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

9、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, 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

10、带较宽 一路模拟 的频带为4kHz带宽,一路数字 约占64kHz,这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因随着宽频带信道(光缆数字微波)的大量利用以及数字信号处理技术的发展,数字 的带宽问题已不是主要问题了1.3 数字滤波器数字滤波器由数字加法器单位延时和常数乘法器组成的一种算法或装置数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理,即把输入序列通过一定的运算变换成输出序列,以达到改变信号频谱的目的数学公示表示如下: (1.3-1)通常可以用两种方法实现数字滤波器:一种方法是把滤波器所完成的运算编成程序并让计算机执行,也就是采用就算机软件实现;另一种方法是设计专用的数字硬件专用的数字信号处理

11、器或采用通用的数字信号处理器来实现存在着两种数字滤波器的的基本类型:无限长单位冲击响应(IIR)滤波器和有限长单位冲击响应(FIR)滤波器它们的系统函数分别为: (1.3-2) (1.3-3)式(1.3-2)中的H(Z)称为N阶IIR滤波器函数式,(1.3-3)中的H(Z)称为N-1阶FIR滤波器函数无限长单位冲激响应(IIR)滤波器的单位冲激响应h(n)是无限长的;系统函数H(Z)在有限Z平面(0=11; errordlg(数字框已满!);set(handles.edit7,string,);else nu=strcat(get(handles.edit7,string),get(handl

12、es.pushbutton1,string);set(handles.edit7,string,nu);endfunction pushbutton7_Callback(hObject, eventdata, handles) %按键#对应功能f1=697,770,852,941; f2=1209,1336,1477,1633; n=0:1023; x = sin(2*pi*n*f1(4)/8000) + sin(2*pi*n*f2(3)/8000); sound(x,8000); axes(handles.axes1); plot(n,x)%grid;xlabel(k);ylabel(|X(

13、k)|) fftx=abs(fft(x); axes(handles.axes2); N=length(x); t=n/N*8000;plot(t,fftx) set(handles.text5,string,#) num=get(handles.edit7,string);n=length(num);if n=11; errordlg(数字框已满!);set(handles.edit7,string,);else nu=strcat(get(handles.edit7,string),get(handles.pushbutton7,string);set(handles.edit7,stri

14、ng,nu);end function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)%按键7对应功能f1=697,770,852,941; f2=1209,1336,1477,1633; n=0:1023; x = sin(2*pi*n*f1(3)/8000) + sin(2*pi*n*f2(1)/8000); sound(x,8000); axes(handles.axes1); plot(n,x)%grid;xlabel(k);ylabel(|X(k)|) fftx=abs(fft(x); axes(handles.axes2); N=

15、length(x); t=n/N*8000; plot(t,fftx)%grid;xlabel(k);ylabel(|X(k)|) set(handles.text5,string,7) num=get(handles.edit7,string);n=length(num);if n=11; errordlg(数字框已满!);set(handles.edit7,string,);else nu=strcat(get(handles.edit7,string),get(handles.pushbutton2,string);set(handles.edit7,string,nu);endfunc

16、tion pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)%按键6对应功能f1=697,770,852,941; f2=1209,1336,1477,1633; n=0:1023; x = sin(2*pi*n*f1(2)/8000) + sin(2*pi*n*f2(3)/8000); sound(x,8000); axes(handles.axes1); plot(n,x)%grid;xlabel(k);ylabel(|X(k)|) fftx=abs(fft(x); axes(handles.axes2); N=length(x); t=n/

17、N*8000; plot(t,fftx)%grid;xlabel(k);ylabel(|X(k)|) set(handles.text5,string,6) num=get(handles.edit7,string);n=length(num);if n=11; errordlg(数字框已满!);set(handles.edit7,string,);else nu=strcat(get(handles.edit7,string),get(handles.pushbutton3,string);set(handles.edit7,string,nu);endfunction pushbutton

18、4_Callback(hObject, eventdata, handles)%按键5对应功能f1=697,770,852,941; f2=1209,1336,1477,1633; n=0:1023; x = sin(2*pi*n*f1(2)/8000) + sin(2*pi*n*f2(2)/8000); sound(x,8000); axes(handles.axes1); plot(n,x)%grid;xlabel(k);ylabel(|X(k)|) fftx=abs(fft(x); axes(handles.axes2); N=length(x); t=n/N*8000; plot(t,

19、fftx)%grid;xlabel(k);ylabel(|X(k)|) set(handles.text5,string,5) num=get(handles.edit7,string);n=length(num);if n=11; errordlg(数字框已满!);set(handles.edit7,string,);else nu=strcat(get(handles.edit7,string),get(handles.pushbutton4,string);set(handles.edit7,string,nu);endfunction pushbutton5_Callback(hObject, eventdata, handles)%按键8对应功能f1=697,770,852,941; f2=1209,1336,1477,1633; n=0:1023; x = sin(2*pi*n*f1(3)/8000) + sin(2*pi*n*f2(2)/8000); sound(x,8000); axes(handles.axes1); plot(n,x)%grid;xlabel(k);ylabel(|X(