DTMF信号的产生及检测
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。
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。
1． 实验目的
掌握DSP集成开发环境CCS的使用和调试方法；掌握DSP片上资源和片外资源访问的基本方法；通过对DSP处理器及CODEC的编程，培养学生C语言编程能力。掌握DTMF信号的产生和检测的DSP设计可使学生将理论与实际应用相结合，提高学生系统地思考问题和解决实际问题的能力。
2． 技术指标及设计要求
⑴ 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。
⑵ 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。 2) 改进DTMF信号的规定指标，使每秒内可传送的DTMF编码加倍。 3) 发送的DTMF信号的幅度在一定范围内可调，此时仍能完成DTMF信号的正常检测。
3． 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。该式初值为y(0)=0，y(1)=sin(ω0)，n≥2以后的y(n)的值通过递归计算得出。
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搜索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搜索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。
4． 要求完成的任务
（1）掌握CCS的安装、设置，工程的建立、打开以及编译运行和调试方法
（2）编写C语言程序实现设计要求，并在CCS集成开发环境下调试通过，实现设计所要求的各项功能。
（3）按要求撰写课程设计报告。
⒌ 评分标准 基本要求 序号 测试项目 CCS的设置 （1） CCS的 使 用 工程的打开、编译链接、装载及运行 工程的调试，单步运行、全速运行、断点运行 变量观察、图形观察窗的使用 满分 10 5 5 5 10 评分 备注 （2） 重新建立工程 新建编译、装载并运行 工程 （3） 工程DTMF信号的产生 运行5 1
结果 （4） 答辩及 报告
DTMF信号的检测 答辩 设计报告 总分 10 10 10 70 发挥部分 序号 测试项目 满分 10 10 10 30 评分 备注 一个DSP工程同时（5） 实现DTMF信号的发送和检测 DTMF编码速率 （6） 加倍 发送的DTMF信号（7） 幅度可调，同时接收 端DTMF检测正常
6．参考文献
[1]高海林 钱满义编写《DSP技术及其应用》清华大学出版社，2009 [2] 陈后金等 《信号分析与处理实验》 高等教育出版社，2006
[3] TMS320VC5502 Fixed-Point Digital Signal Processor Data Manual, SPRS166K.pdf [4] TMS320VC5501/5502 DSP Timers Reference Guide, SPRU618B.pdf [5] TMS320C55x Chip Support Library API Reference Guide, SPRU433I.pdf
[6] DTMF Tone Generation and Detection: An Implementation Using the TMS320C54x. SPRA096a ,TI.Inc.2000
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