基于MSP430的嵌入式DTMF拨号解码器方案设计

本文介绍了一种基于MSP430的嵌入式DTMF拨号解码器实现方案。DTMF拨号部分使用4根I/O线的电阻网络，配合软件产生DTMF信号。利用MSP430F133内置的ADC，并采用改进的Goertzel算法，实现DTMF信号的实时解码。该方案成本低、性能可靠，已经得到了实际应用。

DTMF信号
DTMF信号是将拨号盘上的0~9、A~D及*/E、#/F共16个字符，用音频范围的8个频率来表示的一种编码方式。8个频率分为高频群和低频群两组，分别作为列频和行频。每个字符的信号由来自列频和行频的两个频率的正弦信号叠加而成。频率组合方式如图1所示。

根据CCITT Q.23建议，DTMF信号的技术指标是：传送/接收率为每秒10个号码，或每个号码100ms。每个号码传送过程中，信号存在时间至少45ms，且不多于55ms，100ms的其余时间是静音。在每个频率点上允许有不超过±1.5%的频率误差。任何超过给定频率 ±3.5%的信号，均被认为是无效的，拒绝承认接收。另外，在最坏的检测条件下，信噪比不得低于15dB。

DTMF拨号
DTMF拨号部分的电路原理图如图2所示。电路主要由4根I/O线构成的电阻网络和滤波器组成。电阻网络构成4位的DAC，高通滤波器和低通滤波器组成一个带通滤波器用来滤除双音频的谐波信号。在输出端采用600Ω的1:1变压器与电话线接口，电话线的输出电平可通过改变Rx来进行调节。

软件上使用查表方式模拟产生两个不同频率的正弦波。首先确定一个合适的采样间隔，对每个频率的正弦波进行采样并规格化成0~7（3位数据）,制成相应的正弦表。正弦表的制定要保证合成信号的频率误差在±1.5%以内，同时使采样点数尽量少。为使波形失真度小，正弦表记录的总信号时间对应原始信号的整数个周期，并且采样起点选在正波形的峰值上。本设计采样间隔选定为122us，保证频率误差均在±1%以内，各个频率信号的采样点数及频率误差见图3所示。

DTMF拨号程序流程图如图4所示。