基于dsp的dtmf的信号检测与识别毕业设计(编辑修改稿)

基于dsp的dtmf的信号检测与识别毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

c os21 1)(   zzzH kk ， 12 1)(  zWzH kNk ， NkfN fkff skk  222  ， kkN kjkN jeW  s i nc os2   洛阳理工学院毕业设计（论文） 14 对应的前、后向差分方程为： )()2()1()c o s (2)( nxnvnvnv kkkk   )1()()(  nvWnvny kkNkk 后一个方程无需全部计算，只需要在 n=N时刻，即最后的输出时刻计算。 )1()()()(  NvWNvNykX kkNkk 如果考虑同步相位误差，也可以在 n=N 时刻附近计算一段时间内的输出。 前向差分方程也可以改写为便于计算的递归形式： )2()1()c o s (2)()(  nvnvnxnv kkkk  并令初始值为 0,0)(  nnvk。 在 n=N 时刻既可以得到所需要的 X(k)。 由于在 DTMF 检测中，输入的信号是实数序列，并不需要检测出 8 个行频 /列频的相位，只需要计算出其幅度平方即可。 因此计算 |X(k)|2 如下： )1()1()(2c os2)()( 222  NvNvNvf fNvkX kkks kk  这里 )1(),( NvNv kk 分别表示状态变量在 N 和 N1 时刻的值。 在输入信号中检测 DTMF 信号，并将其转换为实际的数字，这一解码过程本质是连续的过程，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。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 15 第 3 章 DTMF 信号接收电路及 声卡 声卡概述 声卡 是多媒体计算机中必不可少的一种接口部件。 可支持 、 、 三种采样频率， 16 位采样精度和选择单 /双声道对模拟声音波形信号进行数字化采样，生成 WAVE文件。 声卡的功能 声卡是多媒体设备最基本的部分，是实现声音 A/D、 D/A（模／数、数／模）转换的硬件电路。 声卡的功能与性能直接影响到多媒体系统中的音频效果。 (1) 录制和编辑音频文件 能以一定频率和精度采样声源模拟波形，并数字化和量化成数字量，以 *.VOC、 *.WAV、或 *.AU 等各种声音文件格式存储。 (2) 合成和播放音频文件 (3) 压缩和解压缩音频文件 (4) 具有与 MIDI 设备和 CDROM 驱动器的连接功能 声卡的基本组成 声卡上一般有以下几个功能单元： (1) 数字信号处理器 (2) CD 音频连接器 (3) 音频控制芯片 (4) 混音器 (5) 合成器 FM 合成是采用频率调制的原理产生声音，通过芯片产生各种频率复合而成，用以模拟各种乐器的声音。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 16 波表合成则是对真实乐器发出的声音进行采样，将采样值制表保存在ROM 中，可由数字信号处理器随时查表调用处理，再将合成后的数字音频信号经 D/A 转换器变成模拟音频信号，其声音效果与真实的乐器声几乎没有什么差别。 (6) 波形表只读存储器 (7) CDROM 接口 (8) MIDI 接口 (9) 跳接器 (10)I/O 端口 Line In （声音信号输入） Mic In （麦克风输入） Line Out （声音信号输出） Speak Out （扬声器输 出） . 音频编解码器 TLV320AIC23 本设计需要一款 ADC 芯片将模拟信号转换为数字信号，此设计选择德州仪器 (TI)公司生产的一款高性能立体声音频编解码芯片 TLV320AIC23。 其输入和输出的模拟信号的增益都能通过编程耳机的输出放大器来设置调节，它还支持麦克风输入和 line in 输入。 AIC23 具有低功耗模式，通过编程可以设置，它的采样数据位数可以通过设置相应的控制寄存器设为 16 位、 20 位、 24 位和 32位，它在内部集成了数模转换器和模数转换器省去了再连接其他外围器件使使用更加简便也减小了 芯片的体积。 AIC23 的采样频率能设定在 8kHz 到 96kHz 之间的某些阶段。 综述上面优点， AIC23 是一款非常优秀的编解码音频芯片，通过McBSP 与 DSP 结合更是方便了 AIC23 的应用。 AIC23 主要的外围接口： (1) 数字音频接口： 主要管脚为： DOUT— 模数转换器的数字信号输出。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 17 DIN— 数模转换器的数字信号输入。 LRCIN— 数模转换器方向的帧信号。 LRCOUT— 模数转换器方向的帧信号。 BCLK— 接口时钟信号，当 TLV320AIC23 作为 master 模式时时钟由 AIC23 提供，作为 slave 模式时时 钟由 DSP 产生。 TLV320AIC23 的数字音频接口可以很轻易的与 DSP 的 McBSP 串口之间进行数据传输，连接图，如图 31： 图 31 McBSP 与 TLV320AIC23 的连接 上面介绍了部分管脚， TLV320AIC23 的内部图及部分管脚再介绍如下。 内部结构框图，如图 35： clkxclkrfsxfsrdxdrC5402bclklrcinlrcoutdindoutAIC23洛阳理工学院毕业设计（论文） 18 图 32 TLV320AIC23 内部结构及部分管脚 (2) MIC 输入接口： 主要管脚为： MICIN— MIC 的输入。 MICBIAS— MIC 的偏压供给管脚。 从音频编解码器的内部结构图可以看出 MICIN 接入的放大器的放大倍数是 5。 MICIN 的连接图，如图 36： 图 33 音频芯片 与 MIC 连接示意图 J2MIC INR3 R4 10KR510KC447pF/50VMICINMICIBIAS洛阳理工学院毕业设计（论文） 19 (3) HeadPhone 输出接口： 主要管脚为： ROUT— right channel output. LOUT— left channel output. LHPOUT— left HeadPhone channel output. RHPOUT— right HeadPhone channel output. 由音频编解码芯片内部框图来看，左声道输出和右声道输出时没有通过结构内的放大器，而耳机声道输出有放大器，因此在设计使用音频编解码时常采用耳机右声道输出和耳机左声道输出。 连接使用图，如图 37： 图 34 音频芯片 输出连接示意图 (4) 线性输入接口： 主要管脚为： LLINEIN－左声道线性输入。 RLINEIN－右声道线性输入。 硬件接线图，如图 38： 图 35 音频芯片 左右声道输入连接图 J1Head Phones1 16R1A 1 16R2A LHPOUTRHPOUT220uF/25VC1220uF/25VC2C747pF/50VC847pF/50VR7R8R9R10LLINEINRLINEINP1LEFT LINE INP2RIGHT LINE IN洛阳理工学院毕业设计（论文） 20 DSP 与 AIC23 数据接口的连接： 数字音频芯片 AIC23不但能通过 I2S模式控制它，而且还有专用与 DSP相互传输数据的 DSP 模式， DSP 模式实现了 DSP 与 AIC23 的无缝连接，本文使用的是 DSP 模式。 DSP 模式的时序图，如图 39： 图 36 DSP 模式 信号输入电路 . M T 8 8 8 0 功 能 概 述 : MT8880 是一个带有呼叫处理滤波器的单 DTMF 信号收发器。 他的制造 采用 MITEL 公司的低功耗、高稳定性的 ISOCMOS 技术。 DTMF 信号的接收部分采用 DTMF 信号接收单片机 MT8870 的工业制造标准；发送部分采用开关电容进行 D／ A 转换发送高精度、低畸变的 DTMF 信号。 内部寄存器提供一个群模式。 在双音频群模式下 DTMF 信号可以通过精确的时序被发送出去。 可选择呼叫处理滤波器让一个微处理器处理呼叫音频信号。 MT8880C 还具有标准的微处理器 总路线与 6800 系列的微处理器接连接。 内结构图及引脚功能 1 . MT8880 内部结构图 整合了收发功能的 MT8880C 单片机的结构包括一个带有可变增益的内 部 放大器的高性能接收器和一个带有脉冲计数器的发射器。 一个可以访问LRCIN/MSBLSB01n n1.01n n1. . . . . . .Left Channel Right ChannelMSBLSBLRCOUTBCLKDIN/DOUT洛阳理工学院毕业设计（论文） 21 MT8880 内部的寄存器的标准的微处理器接口。 MT8880 的内部寄存器包括 1个状态寄存器、 2 个数据寄存器和 2 个控制寄存器，如图 37 所示。 图 37 MT8880 内部结构图 .2 MT8880 应用电路 下图是使用 MT8880作为 DTMF收发部件所构成的一种电话报警装置的部分电路。 图 38 MT8880 电路图 洛阳理工学院毕业设计（论文） 22 该报警装置的主要功能如下： ( 1 ) 报警话号码设置、存储。 通过电话机的按 键，可以设置并存储若干组报警电话号码。 当有警情发生时，由传感器触发单片机 (因该部分不属本书内容，故未画出 )，能按照预先存储的报警电话或传呼机号码逐个轮流发出。 ( 2 ) 存储号码的检查。 通过电话机的按键，可以检查所预存的报警电话号码是否正确，所被检查的号码能显示在 LED显示器上。 ( 3 ) 存储报警号码的删除。 在检查显示某一存储的号码时，在电话机键盘上按“ ”键，该号码即被删除。 ( 4 )布防、撤防功能。 ① 使用手持的微型无线电遥控器，可以使报警装置进入布防状态或撤防状态。 手持遥控器也可以用于紧急报警，只需按动某 2个按键即可。 ② 使用本机电话键盘，按照规定的步骤输入密码 等，可以撤防或布防。 ③ 使用异地电话撤防、布防。 在任何地方任何电话机 (包括移动电话机 )上，按照规定步骤操作，也可以使安装在家庭住宅或办公场所的本报警装置进入撤防或布防状态。 ( 5 ) 远程监听功能。 在任何地方的任何电话机 (包括移动电话机 )上，按照规定操作可以启动本报警装置的一个高灵敏度放大器监听电路，这时可以从远程电话机里监听本报警装置安装处的各种声响。 ( 6 )普通电话报警。 报警装置在警情触发下，自动呼叫所预先设置存储的报警电话。 报警电话振铃，提起电话机听筒，能听到报警装置事先录制好的语音告警信息 (使如“ XX号楼 XX号房发生盗情„„”等 )，语信号能重复若干遍，然后轮着呼叫下一个报警电话。 在语音信息停顿期间，在报警电话机上通过按键可以进入监听、退出监听等操作。 ( 7 ) 传呼机报警。 如果事先在报警装置中设置了传呼机号码，那么报警装置会向传呼机发来警情，它以某几位预先规定的数字来表示警情，显示在传呼机的末若干位上。 ( 8 )专用设备报警。 使用与本报警装置配套的专用报警装置，类似于传呼机报警，以事先规定的某几种数字编码来表示警情信息以及警情类别(如人工紧急报警、煤气泄漏报警、撬门报警、门匙开关报警等 )。 专用报警洛阳理工学院毕业设计（论文） 23 设备也接在一对专用电话线上，当报警装置呼叫它时，它能很快接通并收取由 DTMF所运载的盗情信息，根据预定的编码，显示报警类别。 图中的报警电路可以粗略分为振铃检测、提机检测、电话接口、语音信息录放、 DTMF信号收发、单片机等部分。 当双刀转换开关 SW拨向“ 1位置时，电话机的一端接地，另一端有两条去路：一条经 R，、光耦 LE。 的二极管连至 +12V电源；另一条经电容 C，、电阻 R，连至 MT8880的输入端 (1N— 端 )，这时电话机脱离外部电话线 L L。 ，只用于设置报警电话号码以及撤防、布防等操作。 当提起电话听筒时， +12V电源一光耦 LE2的二极管一 R：一开关 SW一话机一开关。