电子信息毕业设计---双音多频拨号系统的matlab仿真实现.x.docx

***大学毕业设计（论文）题目： 双音多频拨号系统的MATLAB仿真实现 指导教师： *** 职称： *** 学生姓名： *** 学号： *** 专 业： 电子信息科学与技术 院（系）： 物理工程学院 完成时间： 2011年5月22日 2011年 5 月22 日目录摘要 - 2 -Abstract - 3 -第一章 绪论 - 4 -1.1 前言 - 4 -1.2 数字信号简介 - 4 -1.3 数字信号系统的优点 - 4 -1.4 数字滤波器 - 5 -1.5 频率分析 - 6 -第二章 双音多频（DTMF）通信系统原理 - 9 -2.1双音多频（DTMF）简介 - 9 -2.2双音多频（DTMF）信号的产生 - 9 -2.3双音多频（DTMF）信号的识别 - 10 -第三章 Goertzel算法 - 14 -3.1 Goertzel算法原理 - 14 -3.2 Goertzel算法程序语句 - 17 -第四章 双音多频系统的MATLAB实现 - 19 -4.1 MATLAB简介 - 19 -4.2 DTMF系统的MATLAB实现 - 21 -第五章 DTMF系统的MATLAB GUI设计 - 25 -5.1 DTMF系统的MATLAB GUI界面设计 - 25 -5.2 DTMF系统的MATLAB GUI程序设计 - 26 -第六章 结束语 - 29 -致谢 - 29 -参考文献 - 30 -摘要双音多频(Dual Tone Multi Frequency,简称DTMF）， 系统中 机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫号码。

它是由贝尔实验室开发的信令方式，通过承载语音的模拟 线传送 拨号信息每个数字利用两个不同频率突发模式的正弦波编码，选择双音方式是由于它能够可靠地将拨号信息从语音中区分出来一般情况下，声音信号很难造成对DTMF接收器的错误触发本文着重介绍了一种快速的频率检测算法——GEORTZEL算法的原理，以及该算法在双音多频拨号检测系统中的应用并根据此算法设计出了相应的滤波器，利用MATLAB在计算机上对双音多频的信令产生及检测接收系统进行了仿真测试,并且利用MATLAB GUI功能设计拨号面板关键词：MATLAB GUI; GEORTZEL算法; 双音多频; 数字信号处理; 傅立叶变换;AbstractDual-tone multi-frequency signaling (DTMF) is used for telecommunication signaling over analog telephone lines in the voice-frequency band between telephone handsets and other communications devices and the switching center. The version of DTMF that is used in push-button telephones for tone dialing is known as Touch-Tone. It was first used by AT&T in commerce as a registered trademark. In normal circumstances, the sound signal is difficult to result in false triggering DTMF receiver.This article specially introduced the theory of a fast check algorithm --GEORTZEL algorithm, and its application in detecting the double tone multi frequency system. We designed the corresponding filter according to the algorithm the same time，and we imitate the whole dialing process of the system through the MATLAB in the computer at last.Keywords：MATLAB GUI; GEORTZEL algorithm; Dual-tone multi-frequency (DTMF); Digital signal processing (DSP); Fourier transfer;第一章 绪论1.1 前言信号是反映消息的物理量，是消息的表现形式。

人们所说的信息，是指存在于消息之中的新内容，例如人们从各种媒体上获得原来未知的消息，就是获得了信息可见信息需要借助某些物理量（如声、光、电）的变化来表示和传递由于非电的物理量可以通过各种传感器较容易地转换成电信号，而电信号又容易传送和控制，所以使其成为应用最广的信号电信号是指随着时间而变化的电压或电流，因此在数学描述上可将它表示为时间的函数，并可画出其波形信息通过电信号进行传送、交换、存储、提取等电信号的形式是多种多样的，可以从不同的角度进行分类根据信号的随机性可以分为确定信号和随机信号；根据信号的周期性可分为周期信号和非周期信号；根据信号的连续性可以分为连续时间信号和离散信号；在电子线路中将信号分为模拟信号和数字信号本文主要阐述GOERTZEL算法在双音拨号系统中的应用，并利用Matlab6.5的强大功能，用软件实现DTMF（双音多频）信号的检测[1]1.2 数字信号简介我们每天遇到的信号，大部分都是模拟信号离散时间信号只被定义在一种特定的时间瞬间集合上，表现为具有连续数值范围的数值序列而数字信号在时间上和幅值上都有离散的数字因此在实际的操作中，数字信号更容易处理随着数字电子技术的发展，在语音处理、通信控制、图象处理等领域DSP(Digital Signal Processor 数字信号处理器 )也得到了越来越广泛的应用。

1.3 数字信号系统的优点较之传统的方法，数字信号处理系统自身有着无可比拟的优点抗干扰能力强、无噪声积累对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限个离散值(通常取两个幅值)，在传输过程中虽然也受到噪声的干扰，但当信噪比恶化到一定程度时，即在适当的距离采用判决再生的方法，再生成没有噪声干扰的和原发送端一样的数字信号，所以可实现长距离高质量的传输便于加密处理　　信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理的比模拟通信容易得 多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理便于存储、处理和交换　　数字通信的信号形式和计算机所用信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换，可使通信网的管理、维护实现自动化、智能化设备便于集成化、微型　　数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小、功耗低便于构成综合数字网和综合业务数字网　　采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合另外， 业务和各种非话业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网。

占用信道频带较宽　　一路模拟 的频带为4kHz带宽，一路数字 约占64kHz，这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因随着宽频带信道(光缆、数字微波)的大量利用以及数字信号处理技术的发展，数字 的带宽问题已不是主要问题了[2][3]1.4 数字滤波器数字滤波器由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的要想对系统的特性有着直观的认识和了解，则需要了解数字滤波器的有关理论数字滤波器的功能就是把输入序列通过一定的的运算变换为输出序列数学公示表示如下： （)通常可以用两种方法实现数字滤波器：一种方法是把滤波器所完成的运算编成程序并让计算机执行，也就是采用就算机软件实现；另一种方法是设计专用的数字硬件、专用的数字信号处理器或采用通用的数字信号处理器来实现存在着两种数字滤波器的的基本类型：FIR滤波器和IIR滤波器它们的系统函数分别为： () ()式（）中的H(Z)称为N-1阶FIR滤波器函数，式（）中的H(Z)称为N阶IIR滤波器函数无限长单位冲激响应（IIR）滤波器的单位冲激响应h（n）是无限长的；系统函数H(Z)在有限Z平面（0＜︱Z︱﹤∞）上有极点存在；结构上存在着输出到输入的反馈，也就是结构上是递归型的。

1.5 频率分析任何给定信号的频率分析，都包含着时域信号向其频率分量的转换之所以要在频域内对信号进行描述，因为在实现信号处理时，通常都利用以频率响应形式描述的系统而这些频域信号处理概念时傅立叶变换是必不可少的同时Z变换对进行数字系统分析和实现也极其重要 傅立叶级数及傅立叶变换任何周期信号X(t)均可以表示为无穷多个谐波调谐相关的正弦波和复指数之和具有周期T0(秒)周期信号x(t)，其基本的数学表达式为具有系列定义的傅立叶级数： (-1)式中Ck为傅立叶级系数，第k个傅立叶系数Ck可以表示为 (-2)用周期信号的傅立叶级数通过极限的方法导出的非周期信号的频谱表示式，称为傅立叶变换：傅立叶逆变换： (-3)傅立叶正变换： = (-4) Z变换及系统函数对于离散时间系统来说，与拉普拉斯对应的变换是是Z变换，Z变换提供了离散时间信号和系统的频域描述，并为数字滤波器的设计和实现，提供了有力的工具序列x(n)的Z变换定义为 ： (-1)式中z是一个复变量，定义中对n求和是在＋∞和－∞之间求和，称为双边z变换还有一种称为单边z变换的定义，如下式： (-2)将系统的单位脉冲响应h（n）进行z变换，得到H（z）,一般称H（z）为系统的系统函数，它表征了系统的频域特性。

对N阶差分方程进行Z变换，得到系统函数的一般表示式 (-3)令Z=ejω即得系统的传输函数H(ejω) 离散系统傅立叶变换（DFT）离散傅立叶变换是针对有限长序列或周期序列从存在的，相当把序列的连续傅立叶变换加以抽样，频率的离散化造成时间函数也呈周期，故级数应限制在一个周期内令，则，我们即可得到离散傅立叶变换对为： (－1) (－2)其中表示有限长序列的抽样点数，或周期序列一个周期的抽样点数第二章 双音多频（DTMF）通信系统原理2.1双音多频（DTMF）简介双音多频(DTMF)是由贝尔实验室开发的信令方式，通过承载语音的模拟 线传送 拨号信息每个数字利用两个不同频率突发模式的正弦波编码，选择双音方式是由于它能够可靠地将拨号信息从语音中区分出来一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字DTMF信号有16个编。