基于FIR IP 核的雙音多頻信號的檢測系統(tǒng)

1、實驗五上基于FIR IP 核的雙音多頻信號的檢測系統(tǒng)本實驗在前面實驗的基礎(chǔ)上增加信號檢測模塊，對FIR IP核濾波后的高低頻信號進(jìn)行檢測。檢測準(zhǔn)則如下：1、需要判斷信號的有效性，也就是要知道被檢測的是否為雙音多頻信號。2、高頻信號之間的辨別與低頻信號之間的辨別，包括需要能夠準(zhǔn)確的識別出是哪一行（低頻信號）哪一列信號（高頻信號）。具體實現(xiàn)如下：我們就以低頻檢測為例1）正弦波計數(shù)模塊：我們對濾波后的信號進(jìn)行處理，通過一個計數(shù)模塊，來記下有效的正弦波信號個數(shù)（不包括靜音段的），該模塊實現(xiàn)如下：仿真效果：通過該模塊就在每一個正弦波過后發(fā)出一個脈沖，以這個脈沖來驅(qū)動一個計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，計數(shù)器的復(fù)位端用濾

2、波后使能信號控制，濾波后的使能信號，該信號為濾波器產(chǎn)生，只要有信號濾出均產(chǎn)生一個高電平（包括雙音多頻中的靜音段）因此在沒有信號產(chǎn)生的情況下也即沒有按鍵按下的情況就會復(fù)位，計數(shù)歸零。我們將這個模塊做成一個子模塊放在系統(tǒng)當(dāng)中，執(zhí)行的功能就是對正弦波進(jìn)行計數(shù)并且在靜音段保持計數(shù)的個數(shù)，經(jīng)過估計，在一個周期的雙音多頻信號中，其個數(shù)不會超過947*0.05=47個，這有助于我們將位寬設(shè)定在符合要求的范圍內(nèi)。此處位寬設(shè)定為6位或者7位即可。2）狀態(tài)機(jī)檢測模塊輸出的正弦波計數(shù)個數(shù)需要經(jīng)過判斷，然后輸出相應(yīng)的行頻或者列頻。這里我們用一個狀態(tài)機(jī)來實現(xiàn)，同時該模塊還完成一個信號有效性的判斷。FSM（有限狀態(tài)機(jī)）模

3、塊即DSP Builder下的State Machine Table位于State_Machine_Functions下圖8 State Machine Table模塊使用時將模塊加入到設(shè)計文件中，并為此模塊命名。注意：必須將狀態(tài)機(jī)模塊的默認(rèn)名改為其它合法的名字后才能定義該狀態(tài)機(jī)的各種輸入信號、狀態(tài)以及轉(zhuǎn)換條件。我們將該模塊命名為Lp_detector。雙擊該模塊，出現(xiàn)如下圖的對話框該對話框是進(jìn)行狀態(tài)機(jī)設(shè)計的一個主要界面。Inputs頁面給出了狀態(tài)機(jī)模塊的輸入變量，States頁面給出了狀態(tài)機(jī)工作時的狀態(tài)列表，Conditional Statements給出了狀態(tài)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換、保持等動作的條

4、件。Design Rule Check主要是對設(shè)計的狀態(tài)機(jī)進(jìn)行檢查是否滿足如下規(guī)則：至少定義了兩種狀態(tài)；至少定義了一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件；所有狀態(tài)的名字必須是唯一的；只存在一個reset狀態(tài)；存在reset輸入端口；所有當(dāng)前狀態(tài)和次態(tài)必須有效，如必須是State頁面進(jìn)行了定義的狀態(tài)；所有轉(zhuǎn)換語句的語法必須正確。必須注意的是各種狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，在Conditional Statements頁面的各項轉(zhuǎn)換條件存在優(yōu)先級別，即處于上方的優(yōu)先級別大于處于下方的優(yōu)先級別。因此在某種情況下若同時滿足兩項狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件，則根據(jù)該頁列表的順序由上而下進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。此處該狀態(tài)機(jī)設(shè)定如下：分析如下：定義5種狀態(tài)以及3種輸入，

5、輸入信號LPCNT為計數(shù)器輸出，用于檢測雙音多頻信號的有效性，即至少經(jīng)過一個周期。RowKey為進(jìn)來的正弦波個數(shù)，四種低頻各有其范圍，符合要求即輸出該行。外圍電路如下圖：狀態(tài)機(jī)輸出的結(jié)果即為第幾行的信號。高頻信號部分與低頻一樣設(shè)計狀態(tài)機(jī)部分：在系統(tǒng)中將這幾個模塊連接到一起就構(gòu)成了信號檢測模型然后再Simulink下進(jìn)行系統(tǒng)仿真，觀察檢測效果，如有誤檢，則需要重新回到設(shè)計部分，查找原因。系統(tǒng)仿真圖，DTMF為941+1336將整個正確的雙音多頻產(chǎn)生與檢測模型轉(zhuǎn)化為硬件模塊，放入到原來的硬件工程中。在Quartus下我們做一個按鍵顯示模塊，來對行頻與列頻信號進(jìn)行翻譯為相應(yīng)的按鍵。通過7段數(shù)碼管將實際按鍵與檢測出的按鍵進(jìn)行顯示。該模塊也可放到DSPBuilder中完成，大家可以試著去做一下，結(jié)果能輸出按鍵信息。管腳分配：SignalTap信號如下：按鍵模塊：用4*4鍵盤替換掉原來的撥碼開關(guān)與按鍵組合的模塊，將鍵盤接在開發(fā)板的擴(kuò)展管腳上,如圖：J15在Quartus下需要用buttom.v模塊替換掉原來的keyboard.v模塊，由于buttom.v輸出為16位寬的總線端口，因此需要在mdl文件中將鍵盤的輸入端口