优秀毕业设计-双音多频系统的MATLAB实现.doc

双音多频系统的MATLAB实现大学毕业设计(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 - -1-摘要 双音多频Dual Tone Multi Frequency简称 DTMF)，电话系统中电话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电话线传送电话拨号信息。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 -2- Abstract Dual-tone multi-frequency signaling DTMF is usedfor telecommunication signaling over analog telephone lines in thevoice-frequency band between telephone handsets and other communicationsdevices and the switching center. The version of DTMF that is usedin push-button telephones for tone dialing is known as Touch-Tone. It wasfirst used by ATampT in commerce as a registered trademark. In normalcircumstances the sound signal is difficult to result in falsetriggering DTMF receiver. This article specially introduced the theory of a fast check algorithm-GEORTZEL algorithm and its application in detecting the double tonemulti frequency system. We designed the corresponding filter accordingto the algorithm the same time，and we imitate the whole dialing processof the system through the MATLAB in the computer at last.Keywords：MATLAB GUI GEORTZEL algorithm Dual-tone multi-frequencyDTMF Digital signal processing DSP Fourier transfer -3-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。11.2 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 DSPDigitalSignal 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 -4-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，电话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 一路模拟电话的频带为 4kHz 带宽，一路数字电话约占 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，数字电话的带宽问题已不是主要问题了。231.4 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：-5- N M Y n a ky n k b kx n k k 1 k 0 (1.4.1 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