程控用户DTMF号码识别仿真实验模板
实验3双音多频(DTMF)接收与检测单元实验
实验3双音多频(DTMF)接收与检测单元实验一、实验目的1．了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法。
2．熟悉该电路的组成及工作过程。
二、预习要求1．认真预习有关双音多频方面的相关内容。
三、实验仪器仪表1．现代程控交换实验系统一台2．电话机四部3．20MHz 示波器一台四、实验电路工作过程(一)双音多频拨号和脉冲拨号简单介绍在电话机中，有两种拔号方式，即脉冲拨号和双音多频拔号。
双音多频拨号方式中的双音多频是指用两个特定的单音频信号的组合来代表数字或功能，两个单音频的频率不同，所代表的数字和功能也不同，在双音多频电话机中有 16 个按键，其中有 10 个数字键 0-9，6 个功能键*、#、A、 B、C、D，按照组合的原理，它必须有 8 种不同的单音频信号，由于采用的频率有 8 种，故称之为多频，又因为 8 种频率中任意抽出 2 种进行组合。
又称其为 8 中取 2 的编码方法。
表 5-1双音多频，简写 DTMF（DTMF=Dual Tone Multifrequency）图 5-1 一个典型的 DTMF 发送电路原理框图DTMF 发送器的原理与构成如图 5-1 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) 键控可变时钟产生电路——它是一种可控分频比的分频器，通常由 n 级移位寄存器与键控反馈逻辑单元组成。
(3) 正弦波产生电路——它是由正弦波编码器与 D/A 变换器构成，通常，可变速时钟信号先经 5 位寄存器，产生一组 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，加到 D/A 变换器形成台阶型正弦波。
显然台阶的宽度等于时钟频率的倒数，这样形成的正弦波信号频率必然对应于时钟的速率和按键的号码。
(4) 混合电路——将键盘所对应的行、列正弦波信号（即低、高群 fL 、 fH ）相加、混合成双音信号输出。
DTMF信号辨识实验报告(北航电子信息工程学院dsp实验)(精)
DTMF 信号辨识实验报告班级：xxxxxxxx 学号：11111111姓名：xx一、实验目的熟悉双音频信号的产生、分析与检测原理熟悉MATLAB 工具箱的使用二、实验原理及要求双音多频(DTMF是按键电话通信的德国名称，它等效于贝尔系统中所用的接触音频系统。
在DTMF 通信系统中，高频音与低频音的一个组合表示表示一个特定的数字或者字符(*和#。
8个频率按以下矩阵图提供给16个字符或数字。
其中12个（数字和*、#）分配如图示，其他4个保留备用。
拿起电话听筒放在耳边会听到拔号音，若按下重拔(Redial键，则电话机会自动重拔上次所拔电话号码，对双音多频电话机，此时会在耳边听到代表不同数字的声音，每个数字都由二个不同频率的信号组成。
从.wav 文件中提取频谱的方法：你可以用matlab 函数wavread(具体用法请参阅matlab help 把数据从.wav 文件中读出来（这些数据是时域上的的采样数据，采样率可以从wavread 函数的返回值中获得），并采用一定手段设定一个阈值，当数据的幅值大于这个阈值时就确定此时为数字按键声音数据的开始，然后从此向后取一定数量的采样数据（如512点），并对它进行fft 变换，得到这些数据对应的频谱，从而确定该声音文件对应的数字键。
该实验中已经提供给你一些录好的加有背景噪音的电话数字按键的声音文件(.wav文件，这些文件中包括了一些电话号码（如82317216，013671367249，它们的位数不一定相同）。
请你应用上面提供的方法，识别出这些电话号码。
你所编写的处理程序要能达到如此程度：以一个包含拔号信号的数据文件为输入，其输出就是电话号码，处理过程中不需要人工干预（可以采用display 函数显示这些数字键）。
三、实验内容及结果：以所给定的第一个双音频信号（1.mat ）为例。
1、读取双音频信号文件：fh = [1209 1336 1477 1633]; fl = [697 770 852 841];K=[31,34,38,42,18,20,22,24];M = 20; z1=input('信号='; plot(z1生成双音频信号波形如下图所示：2、加滑动平均窗，对信号采样实现该功能的程序如下： L = length(z1; for j = 1:Lz2(1,j = z1(1,j^2; endfor r = 1:L-My(1,r=sum( [z2(r:r+M]/M; end figure; plot(y(1,:;经滑窗处理后的波形如下图所示：0200040006000800010000120000200040006000800010000120003、提取部分信号进行频率变换实现该功能代码如下：ami=max(y/2; thup=1.05; flag=0;d=1;for f=1:size(z1,2if flag==0 && (y(1,f/ami>thup e(d=f;flag=1; endif flag==1 && (y(1,f/ami<0.3 d=d+1;flag=0; end if d>8 break; end end figure; forg=1:8 for l = 1:205h=e(g; z3(1,l = z1(1,l+h-1; endsubplot(2,4,g; plot(z3; N=205; fori=1:8 v(1=z3(1;v(2=2*cos(2*pi*K(i/N*v(1+z3(2; for n=3:205v(n=2*cos(2*pi*K(i/N*v(n-1-v(n-2+z3(n; endtemp=v(N^2+v(N-1^2-2*cos(2*pi*K(i/N*v(N*v(N-1; w(i = sqrt(temp; w1(g,i = w(i; end频谱变换前的信号波形：频谱变换后的离散频谱分布：4、根据频谱判断输入的号码实现该功能的代码如下： limit=15; for t=5:8 ifw(t>limit break; end endfor s=1:4 if w(s>limit02004000200400020040002004000200400020040002004000200400510 051015202551005101520250510152025510152025DTMF 信号辨识实验报告 break; end end if t==5 Numout=s; elseif t==6 Numout=s+3; elseif t==7 Numout=t-1+s; else Numout=0; end result(g=Numout; end figure; forplotnumber = 1:8 subplot(2,4,plotnumber; stem(w1(plotnumber,:; end disp('检测到的电话号码是'; disp(result; 第一个双音频文件的运行结果如下： 2012 年 12 月根据 1.mat 检测出所拨的电话号码为：64593718. 同理，将其余 5 个.mat 文件进行同样的操作，可得如下电话号码： 2.mat 检测到电话号码为：6 3.mat 检测到电话号码为：8 4.mat 检测到电话号码为：8 5.mat 检测到电话号码为：8 6.mat 检测到电话号码为：6 4 2 2 2 4 5 3 3 3 5 9 1 1 1 9 3 7 7 7 3 7 2 2 2 7 1 4 4 4 1 8 3 3 3 8 四、实验感想通过本次实验，将离散时间进好处理的理论用于实践，我们真正感觉到了离散时间信号处理技术的魅力，将拨电话号码的声音，通过对其频率的检测，从而得出所拨打的电话号码，正如老师上课开玩笑所说，学会了这项技术，我们拥有了当特工的最基本的能力。
程控交换实验报告
北京联合大学课程名称：程控交换实验报告学院：信息学院专业：通信工程班级： 0908030403 学号： 20090803040330 姓名：沈亮2011年11 月20 日实验一程控交换原理实验系统及控制单元实验一、实验目的1．熟悉程控交换原理实验系统的系统的整体结构。
2．体会程控交换原理实验系统进行电话通信时的工作过程。
二、预习要求预习《程控数字交换原理与应用》和《单片微型计算机原理与接口技术》中的有关内容。
三、实验仪器1．程控交换实验箱一台2．万用表一块3．电话单机两个四、实验原理1．实验箱简介程控交换原理实验箱是由北京联合大学和北京掌宇集电科技有限公司联合研制的一款实验箱。
该实验箱以FPGA芯片为主体，可完成电话程控交换技术的各类实验。
该实验箱由四个用户模块和一个外线模块（暂缺）。
用户一的默认电话号码为1234，用户二的默认电话号码为2345，用户三的默认电话号码3456，用户四的默认电话号码4567。
图1-1系统实物图图1-1是该实验系统的原理框图，图1-2是该实验系统的方框图。
(1)用户模块电路：主要完成BORSCHT七种功能，它由下列电路组成：①用户线接口电路②二\四线变换器③ PCM编译码电路(2)FPGA交换网络系统：主要完成时分交换的功能，时隙信号产生，双音多频DTMF 接收检测电路，它由下列电路组成：①时分交换网络系统②时隙产生电路③多种信号音电路（主要完成各种信号音的产生与发送），它由下列电路组成：1） 450Hz数字拨号音电路2）忙音发生电路3）回铃音发生电路4） 25Hz振铃信号电路④双音多频DTMF接收检测电路(3)显示及数据存储模块主要完成对系统电路的各种控制，输出显示信息等各种功能：①液晶显示电路：显示主叫方电话号码及状态监控。
②中继电路③和PC机通信电路。
(4)系统工作电源主要完成系统所需要的各种电源，本实验系统中有+5V，-5V，+12V，-12V，-48V，-24V等6组电源，由下列电路组成：①内置工作电源：-48V,-12V,+5V,+12V②稳压电源：-24V,-5V2．工作过程：以下是CPU中央集中控制处理系统的主要工作过程，要全面实现上述工作过程，则要有软件支持，该软件程序流程图见图1-3。
DTMF信号的产生与识别
DTMF 信号的产生与识别 实验报告
一、概述
随着 DSP 芯片及相关技术的发展，DSP 得到了人们的日益关注和越来越广 泛的应用。德州仪器（TI）公司推出的 TMS320VC54x 系列具有高性能、低功耗 等优良性能，受到用户的欢迎，已广泛地应用于有线和无线通讯、仪器仪表、雷 达、图像处理、工业控制、语音处理等领域。
for(n=0;n<4;n++) {k1=2*n; k2=k1+1; k3=(m+4)*2; k4=k3+1; z[0]=a[k1]>3500; z[1]=a[k2]<200;
现在利用Goertzel 算法来识别DTMF信号 Goertzel 算法 直接计算 ，需要很多复系数，即使只算一点的 也需要 个系数。采用数字信
号处理中的
算法，则可它利用二极点的 滤波器计算离散傅立叶变化值，快速有效的提取输入信号的频谱信息。
长度为 的 定义为：
其中，b = Asin ω0 ， a1 =-2cosω0 , a2 =1, ω0 =2π f0 / fa , f0 为正弦波频率， fa 为抽 样频率， ω0 为归一化数字频率。 对应的差分方程为：
振荡器对应的单位取样响应力为：
DTMF 信号的产生与识别 实验报告
即给定脉冲输入时，二阶系统输出一个纯净的正弦波。
DTMF 信号的产生及识别都要以相关算法为基础。在此我们提出采用 Goertzel 算法来实现 DTMF 信号的产生及检测 ,并详细推导了利用该算法实现 滤波器组的方法及用仿真软件进行模拟设计的过程。
二、算法原理以及软件仿真
DTMF
DTMF (Double Tone Multi frequency) 技术主要用于在电话频段内传送简单的 操作信号。在 DTMF 通信系统中共有8个频率,分为4个高频音和4个低频音。用1 个高频音和1个低频音的组合来表示一个信号。这样，共能提供16种组合,分别代 表 16 种信号。
双音多频（DTMF）接收与检测实验
实验4 双音多频（DTMF ）接收与检测实验一、实验目的1．观测电话机发送的DT M F 信号波形；2．了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的接收和检测方法； 3．熟悉该电路的组成结构及工作过程。
二、实验电路工作过程DTMF 接收器包括D T MF 分组滤波器和D T MF 译码器，其基本原理如图4-1所示。
DTMF 接收器先经高、低群带通滤器进行fL / f H 区分，然后过零检测、比较，得到相应于D T MF 的两路f L 、fH 信号输出。
该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种D T MF 信号音对的4比特二进制码（D 1～D4）。
图4-1 典型DTM F 接收器原理框图图4-2 MT8870芯片管脚排列在本实验系统电路中，DTMF 接收器采用的是M T8870芯片。
图4-2为管脚排列图。
1．电路的基本特性（1）提供DTM F 信号分离滤波和译码功能，输出相应16种DTM F 频率组合的4位 并行二进制码。
（2）可外接3.5795M H z 晶体，与内含振荡器产生基准频率信号。
（3）具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力。
（4）二进制码为三态输出。
18VDDD1 D2 D3 D4（4）提供基准电压（VDD\2）输出。
（5）电源+5V（6）功耗15mw（7）工艺CMOS（8）封装18引线双列直插2．管脚简要说明IN+ ，IN-运放同、反相输入端，模拟信号或D T MF信号从此端输入。
FB 运放输出端，外接反馈电阻可调节输入放大器的增益。
VREF 基准电压输出。
IC 内部连接端，应接地。
OSC1，OSC0振荡器输入、输出端，两端外接3.5795MH z晶体。
EN 数据输出允许端，若为高电平输入，即允许D01～D04输出，若为低电平输入，则禁止D01～D04输出。
DTMF信号产生与检测-实验报告
DTMF信号产生与检测-实验报告DSP 课程设计实验报告DTMF 信号的产生与检测指导老师：申艳老师时时间：2014 年年 7 月月 18 日1设计任务书双音多频 DTMF（Dual Tone Multi Frequency）信号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，据 CCITT 的建议，国际上采用的这些频率为 697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和 1633Hz 等 8 种。
在每组频率中分别抽出一个频率进行组合就可以组成 16 种 DTMF 编码，从而代表16 种不同的数字或功能键，分别记作 0~9、*、#、A、B、C、D。
如下图所示。
图 1-1 双音多频信号编码示意图要用 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，从频域搜索两个正弦波的存在。
实验目的掌握 DTMF 信号的产生和检测的 DSP 设计可使学生更加透彻的理解和应用奈奎斯特采样定理，与实际应用相结合，提高学生系统地思考问题和解决实际问题的能力。
通过对 DSP信号处理器及 D/A 和 A/D 转换器的编程，可以培养学生 C 语言编程能力以及使用 DSP 硬件平台实现数字信号处理算法的能力。
技术指标及设计要求基本部分 1) 使用C语言编写DSP下DTMF信号的产生程序，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DSP下DTMF信号的检测程序，检测到的DTMF编码在CCS调试窗口中显示，要求既不能漏检，也不能重复检出。
3) DTMF信号的发送与接收分别使用不同的实验板完成。
发挥部分 1)使用一个DSP工程同时实现DTMF信号的发送和检测功能。
双音多频(DTMF)接收与检测实验
实验4 双音多频（DTMF）接收与检测实验一、实验目的1．观测电话机发送的DTMF信号波形；2．了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的接收和检测方法；3．熟悉该电路的组成结构及工作过程。
二、实验电路工作过程DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图4-1所示。
DTMF接收器先经高、低群带通滤器进行f L / f H区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路f L、f H信号输出。
该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号音对的4比特二进制码（D1～D4）。
图4-1 典型DTMF接收器原理框图18 VDD图4-2 MT8870芯片管脚排列在本实验系统电路中，DTMF接收器采用的是MT8870芯片。
图4-2为管脚排列图。
1．电路的基本特性（1）提供DTMF信号分离滤波和译码功能，输出相应16种DTMF频率组合的4位并行二进制码。
（2）可外接3.5795MHz晶体，与内含振荡器产生基准频率信号。
（3）具有抑制拨号音和模拟信号输入增益可调的能力。
（4）二进制码为三态输出。
（4）提供基准电压（VDD\2）输出。
（5）电源+5V（6）功耗15mw（7）工艺CMOS（8）封装18引线双列直插2．管脚简要说明IN+ ，IN-运放同、反相输入端，模拟信号或DTMF信号从此端输入。
FB 运放输出端，外接反馈电阻可调节输入放大器的增益。
VREF 基准电压输出。
IC 内部连接端，应接地。
OSC1，OSC0振荡器输入、输出端，两端外接3.5795MHz晶体。
EN 数据输出允许端，若为高电平输入，即允许D01～D04输出，若为低电平输入，则禁止D01 ～D04输出。
D01～D04 数据输出，它是相应于16种DTMF信号（高，低单音组合）的4位二进制并行码，为三态缓冲输出。
CI\GT 控制输入，若此输入电压高于门限值VTSt，则电路将接收DTMF单音对，并锁存相应码字于输出，若输入电压低于VTSt，则电路不接收新的单音对。
DTMF实验报告
DTMF信号的产生及检测实验报告--------在MATLAB环境下的仿真实现学号：20072121016 专业：07电子信息工程姓名：黎天送一、实验目的：DTMF（Double Tone Multi Frequency,双音多频）作为实现电话号码快速可靠传输的一种技术，它具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，因此，可广泛用于电话通信系统中。
但绝大部分是用作电话的音频拨号。
另外，它也可以在数据通信系统中广泛地用来实现各种数据流和语音等信息的远程传输。
此次的目的是研究其在MATLAB下的仿真。
二、实验内容：1、DTMF的原理DTMF是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信号以实现其功能的一种编码技术。
两个单音频的频率不同，代表的数字或实现的功能也不同。
这种电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键0～9和6个功能键*、#、A、B、C、D。
由于按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号。
因此可采用的频率也有8种，故称之为多频，又因它采用从8种频率中任意抽出2种进行组合来进行编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。
根据CCITT的建议，国际上采用的多种频率为687Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz等8种。
用这8种频率可形成16种不同的组合，从而代表16种当按下一个数据键,例如“5”时,则产生频率为770HZ 和1336HZ 的两个正弦波,并叠加。
在用MATLAB 仿真时,用查表法先建立拨号数字的表矩阵,以求出数字键对应的频率。
在处理数字信号时,为了不使信号失真,取样频率要求大于或等于原信号频率的2 倍,对于电话音频信号的取样频率一般定为8kHz 。
DTMF 的解码用傅里叶变换( FFT)，首先对接收到的数字信号作FFT分析, 计算出其幅频谱,取样频率fs =8kHz ，源程序：Fs=8000;t=(0:2000)/Fs;pit=2*pi*t;fc1=697;fc2=770;fc3=852;fc4=941;fr1=1209;fr2=1336;fr3=1477;fr4=1663;x=sin(fcn*pit);y=sin(frn*pit); --fcn,frn为上面所列的频率值z=x+y;subplot(1,2,2)f=fft(z,1024);f1=fftshift(f);w1=513:1024;w=4000*(w1-512)/512;F=abs(f1(513:1024));plot(w,F)axis([0,2000,-50,600]);gridsound(z)接收端所检测到的信号源程序：function lts(f1,f2)%f1=770;%f2=1209;fs=8000;t=(0:800-1)/8000;b=sin(t*2*pi*f1)+sin(t*2*pi*f2);tm=[49,50,51,65;52,53,54,66;55,56,57,67;42,48,35,68];N=205;k=[18,20,22,24,31,34,38,42];X=goertzel(b(1:N),k+1);val=abs(X);limit=70;for r=1:4if val(r)>limit;break,endendfor s=5:8if val(s)>limit;break,endenddisp('接收端检测到的号码为：');y=setstr(tm(r,s-4));disp(y);例如：当点击B时 f1=770khz,f2=1663khz检测到的号码为：。
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实验三 程控交换DTMF 号码的识别仿真实验
一、实验目的
(1) 掌握DTMF 号码的识别方法。
(2) 熟悉MATLAB 仿真软件的使用。
二、实验内容
(1) 编写MATLAB 程序仿真DTMF 号码的识别。
(2) 观察)LM SCN (⊕波形变化。
(3) 观察S CN )LM S CN (∧⊕变化。
(4) 分析仿真中观察的数据，撰写实验报告。
三、实验原理
DTMF 号码的识别要经历DTMF 信号接收、运算和译码过程。
其中，接收和运算过程如图所示。
首先，CPU 读状态信息标志(SP)，扫描监视程序按16 ms 的扫描周期读本次扫描结果和前次扫描结果，然后比较本次扫描结果和前次扫描结果是否有变化，根据变化值进行逻辑运算。
逻辑运算式为
若式成立，则说明识别到了双音频信号，接下来需译出该双音频信号所代表的是一位什么号码。
译码可由DTMF 收号器硬件电路实现。
四、实验步骤
(1) 预习DTMF 号码的识别原理。
(2) 画出接收和运算过程图。
(3) 编写MATLAB 程序并上机调试。
(4) 观察并分析各阶段波形、数据。
(5) 修改相关参数，观察波形变化。
(6) 撰写实验报告。
1S CN )LM S CN (=∧⊕。