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用单片机实现DTMF信号译码

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发表于 2018-3-28 16:09:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  在DTMF信号中,16个指令键均由两个单音频率信号组合(见表1)。单音频率有两组,高频组为(1209Hz、1336Hz、1447Hz、1633Hz),低频组为(697Hz、770Hz、852Hz、941Hz),每个指令键,对应的都是一个高频组的频率和一个低频组的频率的组合。以“*”号指令键为例:其DTMF信号是由941Hz的低频组信号和1209Hz的高频组信号组成。图1为其频谱图。


  从图1中可以看出,“*”号指令键的DTMF信号在941Hz和1209Hz处有谱线。在理想条件下,可计算出频谱密度函数X(f)在f=941Hz和1209Hz时的模值为X(941),X(1209),即它们模值均不为零。也就是说,要是同时存在频谱密度函数模值为X(941),X(1209),并且它们模值均不为零时,其表征的键号为“*”。以此类推(见表1),可分别计算出低频组信号X(697)、X(770)、X(852)、X(941)和高频组信号X(1209)、X(1336)、X(1447)、X(1633)的模值。如果高、低频组中均各自有一个X(f)的模值不为零,则再通过f在表1查找出其表征的指令键。
  在用单片机进行X(f)运算即离散傅立叶变换(DFT)时,只能对有限长的DTMF信号进行分析与处理,即对有限时间Tp=NT内的N个数据进行离散傅立叶变换(N为采样点数,T为采样时间间隔)。

  同样以“*” 指令键信号为例,在高频率组f=1209 Hz,采样点数N=256,采样时间间隔T=55×10-6 S时,由式K=f×N×T,可得K=17,即X(17)为DTMF信号在频率为1209 Hz处的幅值密度其值为121.5。在低频率组f=941 Hz,采样点数N=256,采样时间间隔T=54×10-6 S时,由式K=f×N×T,可得K=13,即X(13)为DTMF信号在频率为941 Hz处的幅值密度其值为123.6。同理,可计算出其它15个指令键的幅值密度,见表2(表2为对16个指令键的DTMF信号采用计算机仿真计算后的幅值密度)。

  从表2看出:由于时域无限长DTMF信号被截断所引起的泄漏效应,如“2”、“3”号键对应的DTMF信号虽然不含有频率为1209 Hz和941 Hz的信号成份,可是|X(17)、|X(13)不为零,理想时应为零,也就是说存在一定的幅值密度误差。但对于含有f=1209 Hz高频组信号的DTMF信号(如“1”、“4”、“7”、“*”键),其|X(17)值远大于不含f=1209 Hz高频组信号的DTMF信号的|X(17)值。同样,对于含有f=941 Hz低频组信号的DTMF信号的|X(13)值远大于不含f=941Hz低频组信号的DTMF信号的|X(13)值,这样就为实际DTMF信号译码识别提供了必要的条件。
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