双音多频拨号系统DTMF的实验报告.docx
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双音多频拨号系统DTMF的实验报告
双音多频拨号系统DTMF的实验报告
双音多频拨号系统DTMF的实验设计报告
所谓双音多频（DTMF），就是用两个频率——行频和列频来表示电话机键盘上的一个数字。
DTMF电话的指令正在迅速的取代脉冲指令。
除了在电话呼叫信号中使用外，DTMF还广泛的使用在交互式控制应用，例如电话银行、电子邮件甚至家电远程控制等，用户可以从电话机发送DTMF信号来做菜单选择。
本文基于MATLAB的双音多频拨号系统的仿真实现。
主要涉及到电话拨号音合成的基本原理及识别的主要方法，利用MATLAB软件以及DFT算法实现对电话通信系统中拨号音的合成与识别。
并进一步利用MATLAB中的图形用户界面GUI制作简单直观的模拟界面。
还能够利用矩阵不同的基频合成0－9不同按键的拨号音，并能够对不同的拨号音加以正确的识别，实现由拨号音解析出电话号码的过程，进一步利用GUI做出了简单的图形操作界面。
本文具有界面清楚，画面简洁，易于理解，操作简单的优点，从而实现对电话拨号音系统的简单的信号仿真。
关键词：
双音多频（DTMF） MATLAB GUI 信号仿真
在电话中，数字0~9的中每一个都用两个不同的单音频传输，所用的8个频率分成高频带和低频带两组，低频带有四个频率：
679Hz，770Hz，852Hz和941Hz；高频带也有四个频率：
1209Hz，1336Hz，1477Hz和1633Hz.。
每一个数字均由高、低频带中各一个频率构成，例如1用697Hz和1209Hz两个频率，信号用表示，其中，。
这样8个频率形成16种不同的双频信号。
一,利用GUI作图（简单的电话界面）如下：
利用GUI图形用户界面设计工具制作电话拨号面板，把DTMF信号和电话机的键盘矩阵对应起来。
其中选用我们熟悉的10个数字键0—9，3个功能键“回删”、“拨号”，“解码”。
按照图电话机键盘矩阵的排列方式制作五行三列的按键控件。
每个按键可用 （PushButton）添加。
静态文本框可用 （StaticText）添加，如图再加个解码键（PushButton）
二，再点
运行，得出与上图对应的m文件，再用鼠标右击上图的每个键，点callback导入每个键的编译程序如下：
1，按键1的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton4.
functionpushbutton4_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
if（length（x）>15）
errordlg（'Sorry.Thenumberyouhaveinputistoolong!
','InputError','modal'）
else
n=[1:
1000];%每个数字1000个采样点
y=sin（0.5345*n）+sin（0.9272*n）;%对应行频列频时域叠加，数字1的低频697Hz和高频1209Hz叠加
wavplay（y,8192）%产生拨号音
space=zeros（1,100）;%100个0模拟静音信号
globalNUM
phone=[NUM,y];%循环储存
NUM=[phone,space];%储存连续的拨号音信号
NoCtrl=x;
NoCtrl=[NoCtrl,'1'];
set（handles.text1,'string',[NoCtrl]）;
end
2，按键2的程序：
functionpushbutton5_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
if（length（x）>15）
errordlg（'Sorry.Thenumberyouhaveinputistoolong!
','InputError','modal'）
else
n=[1:
1000];%每个数字1000个采样点
y=sin（0.5345*n）+sin（1.0247*n）;%对应行频列频时域叠加，数字2的低频697Hz和高频1336Hz叠加
wavplay（y,8192）%产生拨号音
space=zeros（1,100）;%100个0模拟静音信号
globalNUM
phone=[NUM,y];%循环储存
NUM=[phone,space];%储存连续的拨号音信号
NoCtrl=x;
NoCtrl=[NoCtrl,'2'];
set（handles.text1,'string',[NoCtrl]）;
end
3．按键3的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton6.
functionpushbutton6_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
if（length（x）>15）
errordlg（'Sorry.Thenumberyouhaveinputistoolong!
','InputError','modal'）
else
n=[1:
1000];%每个数字1000个采样点
y=sin（0.5345*n）+sin（1.1328*n）;%对应行频列频时域叠加，数字3的低频697Hz和高频1477Hz叠加
wavplay（y,8192）%产生拨号音
space=zeros（1,100）;%100个0模拟静音信号
globalNUM
phone=[NUM,y];%循环储存
NUM=[phone,space];%储存连续的拨号音信号
NoCtrl=x;
NoCtrl=[NoCtrl,'3'];
set（handles.text1,'string',[NoCtrl]）;
end
4，按键4的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton10.
functionpushbutton10_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
if（length（x）>15）
errordlg（'Sorry.Thenumberyouhaveinputistoolong!
','InputError','modal'）
else
n=[1:
1000];%每个数字1000个采样点
y=sin（0.5905*n）+sin（0.9272*n）;%对应行频列频时域叠加，数字4的低频770Hz和高频1209Hz叠加
wavplay（y,8192）%产生拨号音
space=zeros（1,100）;%100个0模拟静音信号
globalNUM
phone=[NUM,y];%循环储存
NUM=[phone,space];%储存连续的拨号音信号
NoCtrl=x;
NoCtrl=[NoCtrl,'4'];
set（handles.text1,'string',[NoCtrl]）;
end
5，按键5的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton9.
functionpushbutton9_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
if（length（x）>15）
errordlg（'Sorry.Thenumberyouhaveinputistoolong!
','InputError','modal'）
else
n=[1:
1000];%每个数字1000个采样点v
y=sin（0.5905*n）+sin（1.0247*n）;%对应行频列频时域叠加，数字5的低频770Hz和高频1336Hz叠加
wavplay（y,8192）%产生拨号音
space=zeros（1,100）;%100个0模拟静音信号
globalNUM
phone=[NUM,y];%循环储存
NUM=[phone,space];%储存连续的拨号音信号
NoCtrl=x;
NoCtrl=[NoCtrl,'5'];
set（handles.text1,'string',[NoCtrl]）;
end
6，按键6的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton8.
functionpushbutton8_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
if（length（x）>15）
errordlg（'Sorry.Thenumberyouhaveinputistoolong!
','InputError','modal'）
else
n=[1:
1000];%每个数字1000个采样点
y=sin（0.5905*n）+sin（1.1328*n）;%对应行频列频时域叠加，数字6的低频770Hz和高频1477Hz叠加
wavplay（y,8192）%产生拨号音
space=zeros（1,100）;%100个0模拟静音信号
globalNUM
phone=[NUM,y];%循环储存
NUM=[phone,space];%储存连续的拨号音信号
NoCtrl=x;
NoCtrl=[NoCtrl,'6'];
set（handles.text1,'string',[NoCtrl]）;
end
7，按键7的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton13.
functionpushbutton13_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
if（length（x）>15）
errordlg（'Sorry.Thenumberyouhaveinputistoolong!
','InputError','modal'）
else
n=[1:
1000];%每个数字1000个采样点
y=sin（0.6534*n）+sin（0.9272*n）;%对应行频列频时域叠加，数字7的低频852Hz和高频1209Hz叠加
wavplay（y,8192）%产生拨号音
space=zeros（1,100）;%100个0模拟静音信号
globalNUM
phone=[NUM,y];%循环储存
NUM=[phone,space];%储存连续的拨号音信号
NoCtrl=x;
NoCtrl=[NoCtrl,'7'];
set（handles.text1,'string',[NoCtrl]）;
end
8，按键8的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton12.
functionpushbutton12_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
if（length（x）>15）
errordlg（'Sorry.Thenumberyouhaveinputistoolong!
','InputError','modal'）
else
n=[1:
1000];%每个数字1000个采样点
y=sin（0.6534*n）+sin（1.0247*n）;%对应行频列频时域叠加，数字8的低频852Hz和高频1336Hz叠加
wavplay（y,8192）%产生拨号音
space=zeros（1,100）;%100个0模拟静音信号
globalNUM
phone=[NUM,y];%循环储存
NUM=[phone,space];%储存连续的拨号音信号
NoCtrl=x;
NoCtrl=[NoCtrl,'8'];
set（handles.text1,'string',[NoCtrl]）;
end
9，按键9的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton14.
functionpushbutton14_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
if（length（x）>15）
errordlg（'Sorry.Thenumberyouhaveinputistoolong!
','InputError','modal'）
else
n=[1:
1000];%每个数字1000个采样点
y=sin（0.6534*n）+sin（1.1328*n）;%对应行频列频时域叠加，数字9的低频852Hz和高频1477Hz叠加
wavplay（y,8192）%产生拨号音
space=zeros（1,100）;%100个0模拟静音信号
globalNUM
phone=[NUM,y];%循环储存
NUM=[phone,space];%储存连续的拨号音信号
NoCtrl=x;
NoCtrl=[NoCtrl,'9'];
set（handles.text1,'string',[NoCtrl]）;
end
10，按键0的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton17.
functionpushbutton17_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
if（length（x）>15）
errordlg（'Sorry.Thenumberyouhaveinputistoolong!
','InputError','modal'）
else
n=[1:
1000];每个数字1000个采样点
y=sin（0.7217*n）+sin（1.0247*n）;%对应行频列频时域叠加，数字0的低频941Hz和高频1336Hz叠加
wavplay（y,8192）%产生拨号音
space=zeros（1,100）;%100个0模拟静音信号
globalNUM
phone=[NUM,y];%循环储存
NUM=[phone,space];%储存连续的拨号音信号
NoCtrl=x;
NoCtrl=[NoCtrl,'0'];
set（handles.text1,'string',[NoCtrl]）;
end
11，按键#号程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton16.
functionpushbutton16_Callback（hObject,eventdata,handles）
set（handles.text1,'string',['']）;
set（handles.tbutton,'visible',['off']）;
set（handles.tbutton,'value',[0]）;
clearall
12，按键*的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton18.
functionpushbutton18_Callback（hObject,eventdata,handles）
set（handles.text1,'string',['']）;
set（handles.tbutton,'visible',['off']）;
set（handles.tbutton,'value',[0]）;
clearall
13，回删键的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton20.
functionpushbutton20_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
if（isempty（x））
errordlg（'PleaseinputthephoneNo.','Inputerror','modal'）
else
xll=length（x）;
x（xll）=[];%去掉末尾号在面板上的显示
set（handles.text1,'string',[x]）;
globalNUM
ll=length（NUM）;%删除末尾号码在拨号音信号中的储存
fori=ll-1100+1:
ll
NUM（ll）=[];
ll=length（NUM）;
end
end
14，拨号键的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton21.
functionpushbutton21_Callback（hObject,eventdata,handles）
x=get（handles.text1,'string'）;%把数字显示在屏幕上
xx=str2num（x）;
globalNUM
if（isempty（NUM））
errordlg（'PleaseinputthephoneNo.','Inputerror','modal'）
else
wavplay（NUM,8192）;
msgbox（'拨号成功！
若需再次拨号请按#号复位！
','Done','help'）
set（handles.tbutton,'visible',['on']）;
set（handles.text1,'string',['DielingDone.']）;
end
14，关闭键的程序：
%---Executesonbuttonpressinpushbutton22.
functionpushbutton22_Callback（hObject,eventdata,handles）
clearall
closeall
15，解码的程序：
%---Executesonbuttonpressintbotton.
functiontbotton_Callback（hObject,eventdata,handles）
globalNUM
L=length（NUM）;
n=L/1100;
number='';
fori=1:
n
j=（i-1）*1100+1;
d=NUM（j:
j+999）;%截取出每个数字
f=fft（d,2048）;%以N=2048作FFT变换
a=abs（f）;
p=a.*a/10000;%计算功率谱
num
（1）=find（p（1:
250）==max（p（1:
250）））;%找行频通过计算得出数值范围
num
（2）=300+find（p（300:
380）==max（p（300:
380）））;%找列频通过计算得出数值范围
if（num
（1）<180）row=1;%确定行数
elseif（num
（1）<200）row=2;
elseif（num
（1）<220）row=3;
elserow=4;
end
if（num
（2）<320）column=1;%确定列数
elseif（num
（2）<340）column=2;
elsecolumn=3;
end
z=[row,column];%确定数字
ifz==[4,2]tel=0;%0在4行2列
elseifz==[1,1]tel=1;%1在1行1列
elseifz==[1,2]tel=2;%2在1行2列
elseifz==[1,3]tel=3;%3在1行3列
elseifz==[2,1]tel=4;%4在2行1列
elseifz==[2,2]tel=5;%5在2行2列
elseifz==[2,3]tel=6;%6在2行3列
elseifz==[3,1]tel=7;%7在3行1列
elseifz==[3,2]tel=8;%8在3行2列
elseifz==[3,3]tel=9;%9在3行3列
end
t（i）=tel;
c=strcat（number,int2str（tel））;
number=c;
i=i+1;
end
set（handles.text1,'string',['解码中...']）;
h=waitbar（0,'Decoding...Pleasewait...'）;
steps=1500;
forstep=1:
steps
%computationstakeplacehere
waitbar（step/steps）
end
close（h）;
set（handles.text1,'string',number）;
%hObjecthandletotbotton（seeGCBO）
%eventdatareserved-tobedefinedinafutureversionofMATLAB
%handlesstructurewithhandlesanduserdata（seeGUIDATA）
三，运行以上程序调出如下图界面：
即可以进行仿真拨号。
四，程序具体说明：
1.按下任意0~9键就可以实现仿真拨号:
这里每个数字信号取1000个采样点模拟按键信号，并且每两个数字之间用100个0来表示间隔模拟静音，间隔也是在按键时产生的。
如：
按键1y=sin（0.5345*n）+sin（0.9272*n）算法，sin（[低频*2pi/采样频率8192]*采样点n）+sin（[高频*2pi/采样频率8192]*采样点n）;
2.*号和#号功能一样，清空文本框确定保留号码，实现从新拨号;即将前面拨过的号码进行确认保留，意味着此时连续拨号音信息的储存单元NUM中的信号即为最后用于识别的连续拨号音DTMF信号，并在显示窗口中显示“#”号作为标记
3.回删键的作用：
是将前面拨错的号码删除退回，表现为将显示窗口已
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