dtmf产生传输及检测软件仿真课程设计

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1、燕山大学课程设计指导书DTMF通信系统设计与仿真燕山大学信息科学与工程学院通信电子教研室231、任务、性质与意义用数学模型的方法对信息传输的过程进行仿真，是分析、设计及改进通信系统性能的重要手段。本次课程设计的任务是综合运用通信原理、数字信号处理等课程所学知识，实现一个双音多频(DTMF)信号传输过程的软件仿真。本次课程设计的性质是通信原理、数字信号处理等课的综合实践环节。它的意义在于，通过本次课程设计可以从理论上加深对有关通信、数字信号处理原理的综合理解，了解DTMF信号原理和用数字信号处理的方法实现DTMF信号的产生、传输与检测的过程。还可以从实践能力上掌握一门新的计算机编

2、程工具——MATLAB语言。2、基本原理2.1双音多频(DTMF)信号双音多频(DTMF)信号就是用两个不同频率的音频信号的组合来传输信息的一种通信信号形式，可以用数学式表示为（1）图1DTMF拨号频率标准式中fH和fL分别是高频组和低频组的两个信号频率。对这两个频率的要求是：1、位于人而能够听到的音频频率范围内；2、频率间隔近似为乐音音阶的频率间隔（按十二平均律，相邻各个音的频率呈等比关系，其比值约为1.059463，例如C3130.8Hz，C4=261.7Hz，D4293.7）。这种信号在电话线路上传输，而且声音悦耳。在电话系统中，高低频组的频率已经标准化，如图1所示。23

3、DTMF最早应用是在电话通信系统中作为控制信令使用的。在电话通信系统中，最早的控制信令是使用直流脉冲信号。脉冲拨号方式是由接在旋转拨盘位置上的开关或电子开关控制二线电路的通与断。每拨出一位数字，都有唯一一串电流脉冲相对应，图2中给出了数字’3’的电流脉冲序列。每个脉冲周期通常为100ms，其中有40%的占空时间，在人工控制条件下，两个相继数字的时间间隔可以从0.5S到数秒之间变化不等。由此可见，利用拨号脉冲拨号，发送一个10位长的号码大约需要7秒的时间。图2脉冲拨号示意图当采用DTMF拨号方式时，号码的每一个数字用一对音频表示，话机中有8个单音频，分为两组，通过拨号盘选拨号码时

4、，各位数字由触键开关输入，其对应的某个频率对（高频和低频）同时传输，图3所示为各频率对应位置。对DTMF信号所规定的指标为：传送速率为每秒10个数字，即每个数字100ms。每个数字传送过程中，信号必须存在至少45ms，且不得多于55ms，100ms里其余时间是静音。另外ITU(国际电信联盟)还规定，DTMF信号在每个频率点上允许有1.5%的偏移，任何超出给定3.5%的信号认为无效，拒绝承认接收。还规定，在最坏检测条件下，信噪比不得低于15dB。显然。DTMF的拨号方式比双脉冲拨号方式可快至10倍，明显缩短了拨号时间。而且DTMF拨号方式发出的信号抗干扰能力大大高于脉冲拨号方式。

5、因此，目前普遍使用DTMF拨号方式。采用DTMF信号，用话音频率发送数字，可以避免占用额外的信道，又比脉冲拨号方式节约时间。在通信、测量、控制、自动服务等领域有着广泛的应用。在基于电话的各种信息服务系统中，广泛使用了DTMF信号来传送按键操作信息。利用这种按键信息，人们可以直接通过电话查询所需要的信息以及进行各种远程控制。在实际系统中，首次拨号由程控交换机识别，完成主叫与被叫之间的接续；二次乃至多次拨号的识别以及操作由用户系统自己完成。DTMF信号还可以用来在话音信道上传送各种类型的控制指令，例如利用电话控制家用电器的启停，传送远方的状态监测信息。目前DTMF信号已经不仅仅限于

6、在电话系统中应用，在测量、控制、遥测遥控等各个领域都有应用。232.2DTMF信号的硬件产生与检测通常是用硬件产生和检测DTMF信号。已经有多种专用的产生和检测DTMF信号的集成电路器件。具有代表性的DTMF发送、接收器的型号为MT8860,MT8862,MT8870,MT8872等。图3DTMF信号发送器电路原理DTMF信号发送器电路原理如图3所示，它主要包括：(1)晶体振荡器——外接晶体(通常采用3.58MHz)与片内电路构成振荡器、经分频产生参考信号。(2)键控可变速率时钟产生电路——它是一种可变分频比的分频器，通常由n级移位寄存器与键控反馈逻辑单元组成。(3)正弦波产生

7、电路——它出正弦波编码器与D—A变换器构成。通常可变速时钟信号先经过5位移位寄存器，产生—组5位移位代码，再由可编程逻辑阵列(PLA)将其转换成二进制代码，送到D—A变换器转换成台阶形正弦波。显然台阶的宽度等于时钟频率的倒数，这样形成的正弦波频率必然对应于时钟的速率和按键的号码。(4)混合电路——将键盘所对应产生的行、列正弦波信号(即低高群fL、fH单音)相加，混合成双音信号而输出。(5)附加功能单元，如含有单音抑制、输出控制(禁止)、双键向按无输出等控制电路。DTMF接收器主要包括DTMF