用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)DTMF信號(hào)譯碼

表2 整形前DTMF信號(hào)的幅值密度表

從表2看出：由于時(shí)域無(wú)限長(zhǎng)DTMF信號(hào)被截?cái)嗨鸬男孤┬?yīng)，如“2”、“3”號(hào)鍵對(duì)應(yīng)的DTMF信號(hào)雖然不含有頻率為1209 Hz和941 Hz的信號(hào)成份，可是｜X（17）|、｜X（13）|不為零，理想時(shí)應(yīng)為零，也就是說(shuō)存在一定的幅值密度誤差。但對(duì)于含有f=1209 Hz高頻組信號(hào)的DTMF信號(hào)（如“1”、“4”、“7”、“*”鍵），其｜X（17）|值遠(yuǎn)大于不含f=1209 Hz高頻組信號(hào)的DTMF信號(hào)的｜X（17）|值。同樣，對(duì)于含有f=941 Hz低頻組信號(hào)的DTMF信號(hào)的｜X（13）|值遠(yuǎn)大于不含f=941Hz低頻組信號(hào)的DTMF信號(hào)的｜X（13）|值，這樣就為實(shí)際DTMF信號(hào)譯碼識(shí)別提供了必要的條件。
　　因在實(shí)際DTMF信號(hào)譯碼應(yīng)用時(shí)，任一鍵號(hào)所對(duì)應(yīng)的DTMF信號(hào)的譯碼過(guò)程為：

　　（1）分別采樣DTMF信號(hào)計(jì)算出譜線為697Hz、770Hz、852Hz、941Hz的幅值密度｜X（k）|。
　?。?）從中排序找到低頻組頻率fL對(duì)應(yīng)幅值密度|X（k）|最大的值。
　?。?）同法計(jì)算，譜線為1209Hz、1336Hz、1467Hz、1633Hz的幅值密度｜X（k）|。
　　（4）從中排序找到高頻組頻率fH對(duì)應(yīng)幅值密度｜X（k）|最大的值。
　?。?）根據(jù)fL、fH查表1，即可得到其所表征的鍵號(hào)。

2、整形后DTMF信號(hào)的幅值密度及其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差分析

　　為了把DTMF信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行DTMF信號(hào)譯碼，還必須要對(duì)DTMF信號(hào)進(jìn)行整形，見(jiàn)圖2所示。DTMF信號(hào)經(jīng)比較限幅，整形為方波后。從DFT變換定義式看出：式中x（nT）的值只能為0或者1，因此計(jì)算｜X（k）｜的運(yùn)算量大大降低，表3即為通過(guò)整形后DTMF信號(hào)采用計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算出的幅值密度。

圖2 DTMF信號(hào)比較限幅示意圖

表3 整形后DTMF信號(hào)的幅值密度表

對(duì)比表3和表2可以發(fā)現(xiàn)，整形為方波后的DTFM信號(hào)泄漏譜線的幅值密度有所增大，而有效譜線的幅值密度也相應(yīng)變小。例如7號(hào)指令鍵產(chǎn)生的泄漏譜線的幅值密度其值從14.09增大到22.38，而有效幅值密度其值從127.9減小到107.26。造成此類問(wèn)題的主要原因是：

　　（1）由于N，T只能選擇整數(shù)，1/f不可能被N×T所整除，所以這必然會(huì)帶來(lái)柵欄效應(yīng)，此時(shí)計(jì)算所得的有效譜線的幅值密度必然 小 于 實(shí) 際 值 。同 時(shí) ，由于采樣時(shí)間Tp=NT有限長(zhǎng)而引起的泄漏效應(yīng)，也必然會(huì)導(dǎo)致泄漏譜線的幅值密度增大。
　　（2）DTMF信號(hào)經(jīng)整形為方波后會(huì)產(chǎn)生了十分豐富的諧波干擾，這些干擾信號(hào)的頻率如果接近泄漏譜線的頻率，也會(huì)使泄漏譜線的幅值密度增大。

　　因此在譯碼過(guò)程中，如果有效譜線的幅值密度值變小，而泄漏譜線的幅值密度增大，當(dāng)泄漏譜線的幅值密度大于有效譜線的幅值密度時(shí)，就會(huì)引起錯(cuò)譯和漏譯現(xiàn)象。所以在N×T值選擇過(guò)小，或者與待測(cè)周期的整數(shù)倍相差過(guò)大，再加上整形為方波后諧波干擾，將有可能引起錯(cuò)譯和漏譯。

但是從表3中可見(jiàn)泄漏譜線的幅值密度最大值為22.38，而有效譜線的幅值密度最小值為87.92兩者相差近4倍，還存在較大的冗余量。例如：對(duì)于含有f=1209 Hz高頻組信號(hào)的DTMF信號(hào)（如“1”、“4”、“7”、“*”鍵），其｜X（17）|值仍遠(yuǎn)大于不含f=1209 Hz高頻組信號(hào)的DTMF信號(hào)的｜X（17）|值。同樣，對(duì)于含有f=941 Hz低頻組信號(hào)的DTMF信號(hào)的｜X（13）|值也遠(yuǎn)大于不含f=941Hz低頻組信號(hào)的DTMF信號(hào)的｜X（13）|值，二者仍可在排序中明顯區(qū)分出來(lái)，所以對(duì)DTMF信號(hào)整形后產(chǎn)生的一定幅值密度誤差增大，完全可以忽略不計(jì)，只要譯碼應(yīng)用程序設(shè)計(jì)得當(dāng),合理選取N、T值，不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)譯和漏譯現(xiàn)象。