基于DSP的DTMF的信号检测与识别

吕梁学院毕业设计（论文）1基于DSP的DTMF的信号检测与识别摘要双音多频DTMF（DualToneMulti-Frequency）信令在全世界范围内得到广泛应用，将DTMF信令的产生与检测集成到含有数字信号处理器（DSP）的系统中，是一项较有价值的工程应用。本文给出一种实现方案，阐述DTMF信令的产生与检测的基本原理:用两个二阶数字正弦振荡器产生DTMF信号，并通过Goertzel算法实现DTMF信号检测。本论文是在TI公司定点DSP芯片TMS320C54x系列中的实现DTMF信号的检测，采用DSP技术既增加了系统的功能、灵活性，又降低费用，克服了硬件电路实现检测的缺点。因为本课题着重于DTMF信号的检测，所以DTMF信号的产生是通过音频处理软件CoolEditPro产生，然后将DTMF信号通过PC音频接口传输到AIC23B的接口，经过A/D采样编码后送到DSP进行信号检测，最后单片机将结果通过DSP的HPI接口读取再通过单片机的串口传输到PC的串口调试助手上显示出来。最后结果，结合Goertzel算法，DSK5402板能够实现对DTMF信号的解码，通过串口显示到串口调试助手上，达到了本论文的研究目的。关键词：数字信号处理器DSP，双音多频DTMF，正弦波振荡器，Goertzel算法吕梁学院毕业设计（论文）2DTMFSignalDetectionandRecognitionBasedonDSPABSTRACTWiththedevelopmentofsociety,thesignalgeneratorhasbeenwidelyusedinradarapplication,communicationsystemofsimulationandtest,thenationaldefense,scientificresearchandindustry.Butwiththedevelopmentofsocietyandthedeepeningoftheresearch,thesignalgeneratorwaveformprogrammablesex,theprecisionandstabilityofwaveperformanceputforwardhigherrequest.ThesignalgeneratorbasedonDSPistheheightoftheprogrammingwithitsflexibility,forgreatapplicationvalueandbroadapplicationprospect.ThissubjectintroducesbasedonDSPchipTMS320C5402sinewavesignalgeneratordesignprincipleandmethod.UseTMS320C5402asdataprocessor,STC89C51asacontrollertoleadandcontrolDSPchip.Thedirectsequencesynthesis(DDS)technology,inDSPestablishedonasignalgenerator,thedevelopmentofserialuppermachinesoftwarecontrolDSPproducedesignatedfrequency(audiorange)ofsinewave,ThesystemconsistsofDDSmoduleandsingle-chipmicrocomputercontrolmodule,serialports,soundcard,etcofperipherals.HereintroducesaDSPrealizesinusoidalsignalgenerator,itsanam,FMfunctionallhavesoftwaretorealize,andhastheverygoodscalability,stability.KEYWORDS:DTMFsignal,Goertzelalgorithm,DSK5402board,cooleditpro,DSP吕梁学院毕业设计（论文）3目录前言................................................................................................5第1章绪论......................................................................................71.1DTMF介绍............................................................................71.2方案对比...............................................................................71.3传统的DTMF信号编解码介绍...........................................8第2章DTMF信号的基本原理.....................................................102.1双音多频(DTMF)信号........................................................102.2DTMF信号的硬件产生与检测...........................................122.3双音多频信号软件产生与检测..........................................132.4数字正弦波振荡器原理.....................................................142.5数字匹配滤波器原理（Geortzel算法）...........................16第3章DTMF信号接收电路及声卡..............................................193.1声卡概述.............................................................................193.1.1声卡的功能...............................................................193.1.2声卡的基本组成.......................................................193.2音频编解码器TLV320AIC23............................................203.3DTMF信号输入电路..........................................................243.3.1电话状态指示电路...................................................243.3.2电话电路...................................................................253.4DTMF发送电路..................................................................253.4.1DTMF信号接收电路................................................263.5DTMF发送电路与接收电路在通信方面的应用...............27第4章DTMF信号软件介绍.........................................................294.1DTMF信号检测的DSP软件设计......................................294.2DTMF信号处理流程..........................................................304.3DTMF信号检测的单片机软件设计...................................31第5章DTMF中的硬件设备及仿真..............................................325.1单片机自举电路..................................................................32吕梁学院毕业设计（论文）45.2电源转换电路......................................................................335.3.单片机串口电路..................................................................345.4仿真程序运行结果..............................................................35结论..............................................................................................38谢辞..............................................................................................39参考文献..........................................................................................40附录..............................................................................................42外文资料翻译..................................................................................44吕梁学院毕业设计（论文）5前言双音多频(DualToneMultiFrequency，DTMF)信号产生起初是为了代替电话机的脉冲拨号而使用的，DTMF信号有一个高频信号和一个低频信号编码而成。它是最早由美国贝尔公司作为注册商标而在商业领域中使用，DTMF信号的产生解决了脉冲拨号的不稳定性、传输速率慢和抗干扰能力差的特性，这样就使DTMF信号的使用扩展开来。DTMF信号起先主要用于打电话时电话机的拨号和使用手机的其它功能，如播放语音信箱、查看邮件、阅读短信等。DTMF信号具有稳定性强、抗干扰性强等优点，但它是在硬件的基础上实现的。DTMF信号的稳定性强就需要在编码时符合规定的标准，信号具有足够的强度和不能混入杂音，DTMF信号的抗干扰能力强主要是它由两个特定的音频组成，在接收时能很好的与其它信号区别开来。现在DTMF信号的产生和解码多依赖于专用的发生和解码芯片，但解码芯片是固化的程序或纯硬件，使用灵活性差，但遇到话音、音乐等其它杂声干扰时解码会出现一定的误差，而又不能改变其特性，而当专用芯片想用于其它非电话系统中时专用芯片就无用武之地了，因此DTMF信号的检测和识别只依靠专用芯片不是一个好的选择。随着科技的发展将来的生活和工作将会越来越智能化、信息化、数字化，但它的实现需要依靠处理芯片的