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DSP的回波产生与抵消
DSP课程设计
实 验 报 告
DTMF信号的产生及检测
院(系): 电子信息学院通信07级
设计人员: 贾 勇 学号设计人员: 李 昂 学号成绩: 工程设计50 报告20 答辩30 总分
评语:
指导教师签字:
日期:
设计任务书
双音多频DTMF(Dual Tone Multi Frequency)是在按键式电话机上得到广泛应用的音频拨号信令,一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。这两个音频信号的频率分别来自两组预定义的频率组:行频组和列频组。每组分别包括4个频率,分别抽出一个频率进行组合就可以组成16种DTMF编码,分别记作0~9、*、#、A、B、C、D。如下图1所示。
图1 DTMF信令的编码
要用DSP产生DTMF信号,只要产生两个正弦波叠加在一起即可;DTMF检测时采用改进的Goertzel算法,从频域有哪些信誉好的足球投注网站两个正弦波的存在。
1.设计要求及目标
基本部分:
(1)使用C语言编写DTMF信号的发生程序,要求循环产生0~9、*、#、A、B、C、D对应的DTMF信号,并且符合CCITT对DTMF信号规定的指标。
(2)使用C语言编写DTMF信号的检测程序,检测到的DTMF编码在屏幕上显示。
发挥部分:
利用DTMF信号完成数据通讯的功能,并试改进DTMF信号的规定指标,使每秒内传送的DTMF编码越多越好。
设计思路
DTMF发生器基于两个二阶数字正弦振荡器,一个用于产生行频,一个用于产生列频。DSP只要装载相应的系数和初始条件,就可以只用两个振荡器产生所需的八种音频信号。典型的DTMF信号频率范围是700~1700Hz,选取8000Hz作为采样频率,即可满足奈奎斯特定理。
DTMF数字振荡器对的二阶系统函数的差分方程为:
?
其中 , , , 为采样频率, 为输出正弦波的频率, 为输出正弦波的幅度。该式初值为 , 。
在输入信号中检测DTMF信号,需要在输入的数据信号流中连续地有哪些信誉好的足球投注网站DTMF信号频谱的存在。整个检测过程分两步:首先采用Goertzel算法在输入信号中提取频谱信息;接着作检测结果的有效性检查。
DTMF解码时在输入信号中有哪些信誉好的足球投注网站出有效的行频和列频。计算数字信号的频谱可以采用DFT及其快速算法FFT,而在实现DTMF解码时,采用Goertzel算法要比FFT更快。通过FFT可以计算得到信号所有谱线,了解信号整个频域信息,而对于DTMF信号只需关心其8个行频/列频及其二次谐波信息即可,二次谐波的信息用于将DTMF信号与声音信号区别开。此时Goertzel算法能更加快速的在输入信号中提取频谱信息。Goertzel算法实质是一个两极点的IIR滤波器。
要求完成的任务
(1)编写C语言程序,并在CCS集成开发环境下调试通过。
(2)实现设计所要求的各项功能。
设计内容
(1)使用C语言编写DTMF信号的发生程序,要求循环产生0~9、*、#、A、B、C、D对应的DTMF信号,并且符合CCITT对DTMF信号规定的指标。
使用C语言编写DTMF信号的检测程序,检测到的DTMF编码在屏幕上显示。
发挥部分:利用DTMF信号完成数据通讯的功能,并试改进DTMF信号的规定指标,使每秒内传送的DTMF编码越多越好。
设计方案、算法原理说明
DTMF信号的产生:DTMF发生器基于两个二阶数字正弦振荡器,一个用于产生行频,一个用于产生列频。DSP只要装载相应的系数和初始条件,就可以只用两个振荡器产生所需的八种音频信号。典型的DTMF信号频率范围是700~1700Hz,选取8000Hz作为采样频率,即可满足奈奎斯特定理(Nyquist定理:为了正确判定信号频率,信号在一个周期内至少被采样两次)。
具体来说DTMF编码是将拨号盘上的数字0~9,字母A~D,*/E、#/F,共 16个字符,用音频范围 (小于3 400 Hz) 的8个频率表示出来。具体来说,将8个频率分为高频群和低频群2组,分别作为列频组和行频组,总共可构成4×4共16种不同组合,代表16个符号。具体表示方法如图1所示。DTMF双音频可以由2个可编程的二阶数字正弦振荡器产生,如图2所示,分别用于产生行音频和列音频。由于DTMF 频率范围在697~1 633 Hz之间,根据Nyquist定理可知,用8kHz速率抽样对DTMF信号没有影响。及所以8000HZ这样的频率抽样对DTMF信号没有影响。(其中在100ms内采样800个点,我们设置800个点的缓存,其中用400个存产生的DTMF信号值,即音频信号必须持续50ms,另外400个存0值,即静音信号。)
DTMF信号的检测:
DTMF信号的检测要比产生复杂得多,一方面,解码的算法相对复杂 ;另一方面,对解码的实
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