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《长江大学》 2012年
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基于EP4CE55的DTMF信号检测

蔡冬冬  
【摘要】:近年来,DTMF信号被广泛应用于通信系统中,如语言邮件、电话银行和ATM终端等。它的出现解决了以往通信系统中传输拨号信息的诸多问题,如速度慢、易受干扰、稳定性差等。DTMF信号接收器作为DTMF信号传输系统中的重要组成部分,在通信系统中,尤其是电话传输系统中也起着重要的作用。如果能将DTMF信号的编解码集成到FPGA开发系统中,不仅能消除DTMF信号对专有芯片的依赖,降低电路设计成本,还可以精简系统,从而克服信号稳定性差、功耗大的缺点,这将是一项很有价值的工程应用。 本文介绍的DTMF信号检测系统是以EP4CE55F23C8N为硬件平台,QuartusⅡ11.0为软件平台来实现DTMF信号解码功能的,设计方法采用了Verilog HDL语言与原理图混合设计。相对FFT算法,解码部分采用了Goertzel优化算法,因此,在很大程度上减小了系统的运算量和运算复杂度。对Goertzel算法的有效性采用VB软件进行了验证,并且通过Matlab软件进行了波形仿真。实验结果表明,将DTMF解码算法集成于基于FPGA的系统中,使得整个DTMF信号检测系统不仅性能稳定、可靠,而且性价比突出,充分发挥了FPGA的优势。 本文主要内容分以下七章进行阐述。 第一章为绪论。这部分首先简要介绍了DTMF信号检测的背景和意义,以及DTMF信号的发展历史,并对DTMF技术展望进行了概述,最后详细阐述了课题研究的主要内容。 第二章为DTMF信号的检测原理及Goertzel算法分析。首先对DTMF信号检测的原理做了大致的介绍,其次详细描述了Goertzel算法原理,并对Goertzel算法中的参数进行了分析和综合,最后对Goertzel算法的复杂度进行了分析。 第三章为系统总体方案设计。首先对DTMF信号检测系统的整体结构做了大致的介绍,然后从算法的实现上,逐次对存储模块的设计、转换模块的设计和运算模块的设计做了详细的概述,其次对Quartus Ⅱ11.0开发软件的使用进行了大致的描述,最后对这一工作进行了总结。 第四章为系统硬件设计。硬件设计是系统实现的基础,本文着重对外围时钟所存电路做了比较详细的介绍,其次对FPGA的性能及外围电路大致进行了描述。 第五章为系统软件设计。论文从模块化设计的角度,依次对时钟调整模块、数据初值模块、Goertzel算法运算模块及能量值存储模块进行了比较详细的论述,并给出了模块化设计图形及模块设计中的部分程序。 第六章为数值模拟及波形仿真。通过VB软件对Goertzel算法的数值进行了测试,并采用Matlab软件对DTMF信号检测的工程进行了波形仿真,最后做出仿真测试总结。 第七章为总结。对研究阶段完成的工作进行了总结,并对今后工作的深入提出了一些设想。
【学位授予单位】:长江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN911.23;TN916.2

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