双音多频dmf信号检测系统的实现

双音多频dmf信号检测系统的实现

1号发生与检测系统的比较近年来，dtmf双音源信号的应用逐渐受到重视，并与pd和现场编程装置相互作用，具有广阔的应用前景。一个有效的音频信号由一个行频信号和一个列频信号叠加而成.2数字处理2.1修正哥兹柔函数由于在实现DTMF解码时,采用哥兹柔算法要比FFT更快,所以使用C6177浮点DSP进行信号检测不失为一种可行的技术解决方案.通过对信号作离散傅立叶变换得到其离散通频带,这些通频带段在频域中均匀分布.通频带带宽BW由取样频率和采样总数N共同确定:BW=fsNBW=fsΝHz(1)通频带的中心频率处在:fk=kfsNfk=kfsΝHz(2)由于仅需要各频率成分的相对幅值信息,可以用使用修正哥兹柔函数.修正哥兹柔函数等式如下所示;Qn=x[n]+2cos(2πkN)Qn−1−Qn−2(3)X[n]=Q2n+Q.2n−1+2cos(2πkN)QnQn−1(4)Qn=x[n]+2cos(2πkΝ)Qn-1-Qn-2(3)X[n]=Qn2+Q.n-12+2cos(2πkΝ)QnQn-1(4)Goertzel滤波器是一个IIR滤波器,该滤波器包含反馈和前馈两部分.反馈部分必须对每个采样x[n]计算一次,而前馈部份只需在n=N时计算一次.DSK的取样频率大于高于待测信号最高频率的两倍,由采样定理可知该方案不会产生波形失真.2.2化学加频算法的数值模拟通频带带宽BW由N值决定(式1).N值增大能增加滤波器的分辨率,但同时会造成时域分辨率的浪费,且取值太大时,音频信号长度的延长将导致检测该信号所需时间的延长,’这将使检测元件没有足够的时间来同步检测信号的谬误.使用复合采样频率能降低一个音频周期内发生采样同步误差的可能性.N取320时采样周期为40ms,足以发现两个音频流间的间隔,并留出至少一个完整的采样周期来传输信号.当N=800时频率为10Hz,而N减少到320时频率为25Hz,计算得N=800时相对误差为±0.31%,N=320时相对误差为±0,78%.N值的选择是综合考虑频域和时域的结果.通过Bellcore标准来确定一个普遍的标准以检测音频频率.Bellcore标准可用来为Goertzel滤波器决定一个合理的N值,然后由相对误差值确定各频率的绝对误差范围.由于不可能选择一个符合所有频率的标准带宽,根据Bellcore标准取49Hz的带宽为标准带宽.然后为行频组选择一个符合标准的N值.列频组的频率范围可以通过二个处在要求频率的两侧相互叠加的通频带来拓展.该方法需要增加四个滤波器才能实现,但其结果符合Bellcore标准.N=136时行频组频率误差为2.1%左右.利用N=136时的取值和系数,可以通过编程来实现哥兹柔算法.2.3特性的采样过程通过建立一个MATLAB仿真模型以检验该算法的可行性.模型用正弦波模拟的音频信号“4”作为输入.当接收到一个音频信号,二个相应的滤波器的输出比其余滤波器的输出值大几个数量级.当加上一个用来抵消滤波器1.7%输出的频率信号后,N小于136时两滤波器输出值仍然相似,但N大于163后两滤波器的输出出现了明显的差异,由于可以忽略信号中1.7%的误差,所以这是由改变N值而使带宽变化所产生的影响.因为N大于163时两滤波器的输出相差较大,取N=163可能使后续工作复杂化,所以取N=136来检测这些频率信号.麦克风接到计算机的声卡上,音频声音信号在麦克风前播放.通过MATLAB程序以8kHz的频率麦克风的输入进行采样.数据用Goertzel运算法则处理后将相关的音频特性线性送回.每次运行该MATLAB程序都可以正确地识别40ms音频流的所有特性量.然后在DSK上对该运算法则进行C语言编译.2.4评估滤波器的有效性音频检测器实际运行时,编码对DSK上的输入的声音进行取样.为了使12个Goertzel滤波器能平行计算,需用—个简单字符串序列来储存输出的哥兹柔值.音频信号通过数据线输入,DSK,滤波器的输出通过CodeComposerStudio的观察窗口进行观测,滤波器输出的大小作为识别其有效性的标准.从实测值可知所需信号频率(例如“4”)的哥兹柔值的大小是非特征信号频率的哥兹柔值的两倍以上,所以可通过检测在行频和列频中的最大哥兹柔值来确认出现的音频信号.由于通过数据线发出的各个有效信号通常以连续3个以上的有效特征的形式被接收到,它们被至少两个未知特征(‘?’)或间隔特征分开.在写到接收流之前,系统应检测连续三个相同有效特征出现的情况,并在允许其他有效特征被写入接收流之前等待二个连续的间隔特征.2.5dsk/信号转换运算在测试运算法则时,将计算机声卡的输出通过声音数据线连接到DSK的线上.当被送入的音频信号清楚时运算法则能以100%的准确性结束运行.由于该运算法则能准确检测出10个连续的信号流,所以认为该运算法则是可靠的.2.6语音信号的接收由于一般的说话声能干扰检测器,使检测器时常将嗓音中的音频误判为有用信号,所以需要过滤接收到的语音信号.通常区分语音信号和音频信号的方法是:检测信号在基音的整数倍频率处是否出现谐音(泛音).为了识别谐音成分,增加八个Coertzel滤波器到系统中.’当任何信号在音频的两倍基音频率出现时,表示输入信号不是单一正弦振辖信号(即不是音频信号).3检测电路改进采用谈方案可以很好地解决音频译