用單片機(jī)AT89S52實(shí)現(xiàn)DTMF信號譯碼

1、用單片機(jī)at89s52實(shí)現(xiàn)dtmf信號譯碼dtmf信號首先用于電話的撥號系統(tǒng)，在頻率編碼遙控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)編碼傳輸中的應(yīng)用也很普遍。目前的dtmf譯碼器中，大多采納通用集成器件（單音譯碼和組合門電路）或?qū)Ｓ胐tmf信號譯碼（如mc145436等）組成譯碼電路。在無數(shù)狀況下，dtmf譯碼器輸出的數(shù)據(jù)仍需送入舉行相應(yīng)的運(yùn)算及處理，進(jìn)而控制其它各種設(shè)備的動(dòng)作。因此，假如能找到一種基于單片機(jī)的dtmf信號的譯碼算法，再輔之以容易的整形電路就可以，既可省去成套譯碼電路，又能達(dá)到簡化電路降低成本的目的。本文所要介紹的，就是這種構(gòu)想的初衷，結(jié)果通過計(jì)算機(jī)計(jì)算數(shù)據(jù)論證認(rèn)為徹低能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2、dtmf信號頻率

2、組成及整形前dtmf信號的幅值密度在dtmf信號中，16個(gè)命令鍵均由兩個(gè)單音頻率信號組合（見表1）。單音頻率有兩組，高頻組為（1209hz、1336hz、1447hz、1633hz），低頻組為（697hz、770hz、852hz、941hz），每個(gè)命令鍵，對應(yīng)的都是一個(gè)高頻組的頻率和一個(gè)低頻組的頻率的組合。以“*”號命令鍵為例：其dtmf信號是由941hz的低頻組信號和1209hz的高頻組信號組成。圖1為其頻譜圖。表1 dtmf信號頻率組成表從圖1中可以看出，“*”號命令鍵的dtmf信號在941hz和1209hz處有譜線。在抱負(fù)條件下，可計(jì)算出頻譜密度函數(shù)x（f）在f=941hz和1209hz

3、時(shí)的模值為|x（941）|，|x（1209）|，即它們模值均不為零。也就是說，要是同時(shí)存在頻譜密度函數(shù)模值為|x（941）|，|x（1209）|，并且它們模值均不為零時(shí)，其表征的鍵號為“*”。以此類推（見表1），可分離計(jì)算出低頻組信號|x（697）|、|x（770）|、|x（852）|、|x（941）|和高頻組信號|x（1209）|、|x（1336）|、|x（1447）|、|x（1633）|的模值。假如高、低頻組中均各自有一個(gè)x（f）的模值不為零，則再通過f在表1查找出其表征的命令鍵。在用單片機(jī)舉行x（f）運(yùn)算即離散傅立葉變換（dft）時(shí)，只能對有限長的dtmf信號舉行分析與處理，即對有限時(shí)光

4、tp=nt內(nèi)的n個(gè)數(shù)據(jù)舉行離散傅立葉變換（n為采樣點(diǎn)數(shù)，t為采樣時(shí)光間隔）。按照dft定義式：同樣以“*” 命令鍵信號為例，在高頻率組f=1209 hz，采樣點(diǎn)數(shù)n=256，采樣時(shí)光間隔t=55×10-6 s時(shí)，由式k=f×n×t，可得k=17，即|x（17）|為dtmf信號在頻率為1209 hz處的幅值密度其值為121.5。在低頻率組f=941 hz，采樣點(diǎn)數(shù)n=256，采樣時(shí)光間隔t=54×10-6 s時(shí)，由式k=f×n×t，可得k=13，即|x（13）|為dtmf信號在頻率為941 hz處的幅值密度其值為123.6。同理，可計(jì)算

5、出其它15個(gè)命令鍵的幅值密度，見表2（表2為對16個(gè)命令鍵的dtmf信號采納計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算后的幅值密度）。表2 整形前dtmf信號的幅值密度表從表2看出：因?yàn)闀r(shí)域無限長dtmf信號被截?cái)嗨鸬男孤┬?yīng)，如“2”、“3”號鍵對應(yīng)的dtmf信號雖然不含有頻率為1209 hz和941 hz的信號成份，可是x（17）|、x（13）|不為零，抱負(fù)時(shí)應(yīng)為零，也就是說存在一定的幅值密度誤差。但對于含有f=1209 hz高頻組信號的dtmf信號（如“1”、“4”、“7”、“*”鍵），其x（17）|值遠(yuǎn)大于不含f=1209 hz高頻組信號的dtmf信號的x（17）|值。同樣，對于含有f=941 hz低頻組信號

6、的dtmf信號的x（13）|值遠(yuǎn)大于不含f=941hz低頻組信號的dtmf信號的x（13）|值，這樣就為實(shí)際dtmf信號譯碼識別提供了須要的條件。因在實(shí)際dtmf信號譯碼應(yīng)用時(shí)，任一鍵號所對應(yīng)的dtmf信號的譯碼過程為：（1）分離采樣dtmf信號計(jì)算出譜線為697hz、770hz、852hz、941hz的幅值密度x（k）|。（2）從中排序找到低頻組頻率fl對應(yīng)幅值密度|x（k）|最大的值。（3）同法計(jì)算，譜線為1209hz、1336hz、1467hz、1633hz的幅值密度x（k）|。（4）從中排序找到高頻組頻率fh對應(yīng)幅值密度x（k）|最大的值。（5）按照fl、fh查表1，即可得到其所表征的

7、鍵號。2、整形后dtmf信號的幅值密度及其試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差分析為了把dtmf信號送入單片機(jī)舉行dtmf信號譯碼，還必需要對dtmf信號舉行整形，見圖2所示。dtmf信號經(jīng)比較限幅，整形為方波后。從dft變換定義式看出：式中x（nt）的值只能為0或者1，因此計(jì)算x（k）的運(yùn)算量大大降低，表3即為通過整形后dtmf信號采納計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算出的幅值密度。圖2 dtmf信號比較限幅暗示圖表3 整形后dtmf信號的幅值密度表對照表3和表2可以發(fā)覺，整形為方波后的dtfm信號泄漏譜線的幅值密度有所增大，而有效譜線的幅值密度也相應(yīng)變小。例如7號命令鍵產(chǎn)生的泄漏譜線的幅值密度其值從14.09增大到22.38，而有效

8、幅值密度其值從127.9減小到107.26。造成此類問題的主要緣由是：（1）因?yàn)閚，t只能挑選整數(shù)，1/f不行能被n×t所整除，所以這必定會帶來柵欄效應(yīng)，此時(shí)計(jì)算所得的有效譜線的幅值密度必定 小 于 實(shí) 際 值 。同 時(shí) ，因?yàn)椴蓸訒r(shí)光tp=nt有限長而引起的泄漏效應(yīng)，也必定會導(dǎo)致泄漏譜線的幅值密度增大。（2）dtmf信號經(jīng)整形為方波后會產(chǎn)生了非常豐盛的諧波干擾，這些干擾信號的頻率假如臨近泄漏譜線的頻率，也會使泄漏譜線的幅值密度增大。因此在譯碼過程中，假如有效譜線的幅值密度值變小，而泄漏譜線的幅值密度增大，當(dāng)泄漏譜線的幅值密度大于有效譜線的幅值密度時(shí)，就會引起錯(cuò)譯和漏譯現(xiàn)象。所以在n×t值挑選過小，或者與待測周期的整數(shù)倍相差過大，再加上整形為方波后諧波干擾，將有可能引起錯(cuò)譯和漏譯。但是從表3中可見泄漏譜線的幅值密度最大值為22.38，而有效譜線的幅值密度最小值為87.92兩者相差近4倍，還存在較大的冗余量。例如：對于含有f=1209 hz高頻組信號的dtmf信號（如“1”、“4”、“7”、“*”鍵），其x（17）|值仍遠(yuǎn)大于不含f=1209 hz高頻組信號的dtmf信號的x（17）|值。同樣，對于含有f=941 hz低頻組信號的dtmf信號的x（13）|值也遠(yuǎn)大于不含f=941hz低頻組信號的dtmf信號的x（13）|值，二者仍