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1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>  
  
     1.本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基于對(duì)電話通信系統(tǒng)中撥號(hào)音合成與識(shí)別的仿真實(shí)現(xiàn)。主要涉及到電話撥號(hào)音合成的基本原理及識(shí)別的主要方法，利用 MATLAB 軟件以及 FFT 算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電話通信系統(tǒng)中撥號(hào)音的合成與識(shí)別。并進(jìn)一步利用 MATLAB 中的圖形用戶界面 GUI 制作簡(jiǎn)單直觀的模擬界面。使其對(duì)電話通信系統(tǒng)撥號(hào)音的合成與識(shí)別有個(gè)基本的了解。

     2.能夠利用矩陣不同的基頻合成 0 － 9 不同按鍵的撥號(hào)音，并能夠?qū)Σ煌膿芴?hào)音加以正確的識(shí)別，實(shí)現(xiàn)由撥號(hào)音解析出電話號(hào)碼的過(guò)程。進(jìn)一步利用 GUI 做出簡(jiǎn)單的圖形操作界面。要求界面清楚，畫(huà)面簡(jiǎn)潔，易于理解，操作簡(jiǎn)單。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電話撥號(hào)音系統(tǒng)的簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)仿真。

2.實(shí)驗(yàn)原理

1. DTMF 信號(hào)的組成

     雙音多頻 DTMF （ Dual Tone Multi-Frequency ）信號(hào)，是用兩個(gè)特定的單音頻率信號(hào)的組合來(lái)代表數(shù)字或功能。在 DTMF 電話機(jī)中有 16 個(gè)按鍵，其中 10 個(gè)數(shù)字鍵 0 — 9 ， 6 個(gè)功能鍵 * 、 # 、 A 、 B 、 C 、 D 。其中 12 個(gè)按鍵是我們比較熟悉的按鍵，另外由第 4 列確定的按鍵作為保留，作為功能鍵留為今后他用。 根據(jù) CCITT 建議，國(guó)際上采用 697Hz 、 770Hz 、 852Hz 、 94lHz 低頻群及 1209Hz 、 1336Hz 、 1477H: 、 1633Hz 高頻群。從低頻群和高頻群任意各抽出一種頻率進(jìn)行組合，共有 16 種組合，代表 16 種不同的數(shù)字鍵或功能，每個(gè)按鍵唯一地由一組行頻和列頻組成，如表 1 所示。

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DTMF 的組合功能

 

3.實(shí)驗(yàn)步驟

1. DTMF 信號(hào)的產(chǎn)生合成

     現(xiàn)在將對(duì)上節(jié)制作的圖形電話撥號(hào)面板上的各控件單位的動(dòng)作和變化進(jìn)行設(shè)置，即對(duì) tu1.m 文件進(jìn)行編輯。其主要的功能是使對(duì)應(yīng)的按鍵，按照表 1 的對(duì)應(yīng)關(guān)系產(chǎn)生相應(yīng)的撥號(hào)音，完成對(duì)應(yīng)行頻及列頻的疊加輸出。此外，對(duì)于圖形界面的需要，還要使按鍵的號(hào)碼數(shù)字顯示在撥號(hào)顯示窗口中。

鑒于 CCITT 對(duì) DTMF 信號(hào)規(guī)定的指標(biāo)，這里每個(gè)數(shù)字信號(hào)取 1000 個(gè)采樣點(diǎn)模擬按鍵信號(hào)，并且每?jī)蓚€(gè)數(shù)字之間用 100 個(gè) 0 來(lái)表示間隔來(lái)模擬靜音。以便區(qū)別連續(xù)的兩個(gè)按鍵信號(hào)。間隔的靜音信號(hào)也是在按鍵時(shí)產(chǎn)生的。

以按鍵 0 為例，簡(jiǎn)單介紹撥號(hào)音產(chǎn)生的過(guò)程：

% 按鍵 0 的響應(yīng)函數(shù)

function varargout = pushbutton0_Callback(h, eventdata, handles, varargin)

n=[1:1000]; % 每個(gè)數(shù)字 1000 個(gè)采樣點(diǎn)表示

d0=sin(0.7217*n)+sin(1.0247*n); % 對(duì)應(yīng)行頻列頻疊加

n0=strcat(get(handles.edit1,'string'),'0'); % 獲取數(shù)字號(hào)碼

set(handles.edit1,'string',n0); % 顯示號(hào)碼

space=zeros(1,100); %100 個(gè) 0 模擬靜音信號(hào)

global NUM

phone=[NUM,d0];

NUM=[phone,space]; % 存儲(chǔ)連續(xù)的撥號(hào)音信號(hào)

wavplay(d0,8192); % 產(chǎn)生撥號(hào)音

程序解釋：

NUM 為定義的全局變量，用于存儲(chǔ)連續(xù)的撥號(hào)音（ DTMF ）信號(hào)，包括數(shù)字信號(hào)音以及靜音信號(hào)。

d0=sin(0.7217*n)+sin(1.0247*n) 中的行頻與列頻是由表 1 中 0 鍵對(duì)應(yīng)的

計(jì)算得出，已知聲音取樣頻率

，則取樣后

。

     對(duì)于保留的兩個(gè)功能鍵“ * ”“＃”，按照現(xiàn)行鍵盤式撥號(hào)電話的習(xí)慣，將“ * ”作為刪除鍵，“＃”作為確認(rèn)鍵。“ * ”刪除鍵的作用是將前面撥錯(cuò)的號(hào)碼刪除退回，表現(xiàn)為將顯示窗口已經(jīng)顯示的錯(cuò)誤號(hào)碼退回一位數(shù)字，并且將連續(xù)撥號(hào)音信號(hào)的存儲(chǔ)單元 NUM 中退回一位撥號(hào)音信號(hào)和靜音信號(hào)。刪除可以進(jìn)行連續(xù)的操作。“＃”確認(rèn)鍵的作用是將前面撥過(guò)的號(hào)碼進(jìn)行確認(rèn)保留，意味著此時(shí)連續(xù)撥號(hào)音信號(hào)的存儲(chǔ)單元 NUM 中的信號(hào)即為最后用于識(shí)別的連續(xù)撥號(hào)音 DTMF 信號(hào)，并在顯示窗口中顯示“＃”號(hào)作為標(biāo)記。

% 刪除鍵的響應(yīng)函數(shù)

function varargout = pushbuttonback_Callback(h, eventdata, handles, varargin)

n=[1:1000];

num=get(handles.edit1,'string');

l=length(num);

n11=strrep(num,num,num(1:l-1));

d11=sin(0.7217*n)+sin(0.9273*n);

set(handles.edit1,'string',n11);

global NUM

L=length(NUM);

NUM=NUM(1:L-1100);

wavplay(d11,8192);

2．圖形電話撥號(hào)面板的制作

     利用 GUI 圖形用戶界面設(shè)計(jì)工具制作電話撥號(hào)面板，把 DTMF 信號(hào)和電話機(jī)的鍵盤矩陣對(duì)應(yīng)起來(lái)。其中選用我們熟悉的 10 個(gè)數(shù)字鍵 0 — 9 ， 2 個(gè)功能鍵“ * ”、“＃”，另四個(gè)鍵省略。按照?qǐng)D 1 電話機(jī)鍵盤矩陣的排列方式制作四行三列的按鍵控件。每個(gè)按鍵可用

（ Push Button ）添加。

然后，為了更直觀的反應(yīng)對(duì)應(yīng)的按鍵號(hào)碼，可以設(shè)置一個(gè)編輯框，用于動(dòng)態(tài)的顯示撥號(hào)號(hào)碼，模擬實(shí)際電話的撥號(hào)顯示窗口。編輯框可用

（ Edit Text ）添加。

另外，為了圖形電話撥號(hào)面板的簡(jiǎn)潔美觀，可以添加空白區(qū)域作為背景，并用靜態(tài)文本框制作文字信息。背景可用

（ Frame ）添加，靜態(tài)文本框可用

（ Static Text ）添加。

最終利用 GUI 圖形用戶界面設(shè)計(jì)工具生成的圖形電話撥號(hào)面板用于撥號(hào)音的合成產(chǎn)生部分，如下圖所示：

3．DTMF 信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別

對(duì)電話撥號(hào)音（ DTMF ）信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別的仿真實(shí)現(xiàn)，可以直接計(jì)算付里葉變換得到輸入的信號(hào)頻率。這里采用 FFT 算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼分析。首先對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)作 FFT 分析，計(jì)算出其幅頻譜，進(jìn)而得到功率譜。對(duì)于連續(xù)的雙音多頻（ DTMF ）信號(hào)，需要把有效的數(shù)字撥號(hào)信號(hào)從靜音間隔信號(hào)中分割提取出來(lái)，然后再用 FFT 算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼分析。

MATLAB 實(shí)現(xiàn)信號(hào)音的識(shí)別如下：

% 信號(hào)音識(shí)別 ----------------------------------------------------------------

function varargout = pushbuttonNUM_Callback(h, eventdata, handles, varargin)

global NUM

wavplay(NUM,8192);

L=length(NUM);

n=L/1100;

number='';

for i=1:n

j=(i-1)*1100+1;

d=NUM(j:j+999); % 截取出每個(gè)數(shù)字

f=fft(d,2048); % 以 N=2048 作 FFT 變換

a=abs(f);

p=a.*a/10000; % 計(jì)算功率譜

num(1)=find(p(1:250)==max(p(1:250))); % 找行頻

num(2)=300+find(p(300:380)==max(p(300:380))); % 找列頻

if (num(1) < 180) row=1; % 確定行數(shù)

elseif (num(1) < 200) row=2;

elseif (num(1) < 220) row=3;

else row=4;

end

if (num(2) < 320) column=1; % 確定列數(shù)

elseif (num(2) < 340) column=2;

else column=3;

end

z=[row,column]; % 確定數(shù)字

if z==[4,2] tel=0;

elseif z==[1,1] tel=1;

elseif z==[1,2] tel=2;

elseif z==[1,3] tel=3;

elseif z==[2,1] tel=4;

elseif z==[2,2] tel=5;

elseif z==[2,3] tel=6;

elseif z==[3,1] tel=7;

elseif z==[3,2] tel=8;

elseif z==[3,3] tel=9;

end

t(i)=tel;

c=strcat(number,int2str(tel));

number=c;

i=i+1;

end

set(handles.edit3,'string',number);

 

程序解釋：
確定行頻和列頻的數(shù)值范圍是通過(guò)計(jì)算得出的：已知輸入信號(hào)的取樣頻率，而做FFT的N=2048，則頻譜分辨率為，由此可算出頻譜圖上任意點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率。例如，數(shù)字8的高、低端頻率為，則在譜圖上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。

4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:(1) 簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康募霸怼?2) 打印出一個(gè)數(shù)字撥號(hào)音的頻譜圖，加以分析說(shuō)明，并解釋DTMF 信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別的原理。(3) 總結(jié)實(shí)驗(yàn)得出主要結(jié)論。
（文章來(lái)自：http://hi.baidu.com/forestlong/blog/item/dd33911a24b5fbf3ae5133ee.html

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