摘 要

近几年来，有线数据传输随着无线通信和计算机技术在全球的迅猛发展，越来越多都改用无线手段进行数据传输。传统的交互系统的终端大多基于PC-Internet，现提出一种以嵌入式微处理器为终端的数据传输交互系统。本次设计以传输双音多频（DTMF）信号数据进行设计。主要通过嵌入式系统来编码和解码DTMF，这种电路简单可行，工作安全可靠性高，并且充分发挥了DTMF信号抗干扰能力强的优点。在实际应用中也可以简单实现，并且效果明显，能使系统整体得到明显提高，具有良好的应用前景。

关键词：嵌入式无线交互系统 双音多频信号 Goertzel算法

Design of wireless data interaction system based on DTMF signal

Abstract

In recent years, as the wireless communication and computer communication in the world rapidly develops, there are more and more ways to transmit data by wireless means. Most terminals of traditional interactive systems are based on pc-internet, and a data transmission interactive system based on embedded microprocessors is proposed. This design is designed to transmit the DTMF signal data. It mainly USES embedded system to encode and decode DTMF, which has the advantages of simple circuit, high reliability of work safety and full play of DTMF signal anti-interference ability. This method is simple and effective in practical application, and it can improve the performance of the whole machine, and it also has good application prospect.

Key Words: Embedded system; Wireless interactive system; Dual tone multi-frequency signal; Goertzel algorithm

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究课题背景与意义 1

1.2 研究课题内容 2

1.3 论文结构安排 2

第二章 方案设计 3

2.1 DTMF信号的产生 4

2.2 DTMF信号的检测 7

2.3 系统硬件选择 11

第三章 硬件电路设计 12

3.1 硬件电路最小系统 12

3.2 DTMF发送电路设计 13

3.3 DTMF检测电路 14

第四章 软件设计 17

4.1 DTMF的产生 17

4.2 DTMF的检测 19

第五章 基于DTMF的无线数据交互系统 21

第六章 调试与仿真 23

6.1 设计仿真展示 23

6.2 设计调试过程 23

第七章 总结与展望 25

参考文献 26

第一章 绪论

1.1 研究课题背景与意义

在基于PC-Internet的平台上，传统的信息传输大都是采用Web的方式实现信息交换的功能^[1]。但是，PC机体积大，携带起来不方便，购置的成本偏高，使设计的整体性价比较低，因此要想满足便携性和性价比高的要求就不能再采用PC机作为信息交互的系统的终端。

嵌入式系统与普通的PC机相比较，具有体积小，方便携带，成本低廉的优点，另外还可以根据不同应用的需求进行软硬件定制。近年来，嵌入式技术发展得越来越快，而由其制作的嵌入式设备也将替代传统的PC机作为信息交互系统的终端。

另外，随着无线通信技术的迅猛发展，提供数据业务的应用大多也开始采用无线手段通信。相比于有线通信方式，无线传输的优点是传输不受地理坏境限制、建设起来速度快，并且可移动性强。在这种情况下，相比于有线手段的可移动性差，移动中不间断的无线数据通信为数据通信用户提供了更便捷的服务、更良好的服务体验^[2]。

在通信信道传输中，有一种用来发送或接收控制信息的技术为双音多频(Dual Tone Multi-Frequency，DTMF)。1876年，电话被Alexander Graham Bell(贝尔)发明之后，该技术最早被应用于此领域。另外，因为DTMF的抗干扰能力强，并且具有较快的传输速度，所以这种技术被广泛应用于音频电话系统中作为实现电话号码快速可靠传输的方式，它也可以复用现有的电话网络被应用在有线通信中实现数据传输和电话控制^[3]。除了被应用于有线通信和音频电话系统中，它还被广泛地应用于无线传输时的先期调整阶段和工业中的远距离控制领域。在无线数据通信时，它通常作为实现各种数据流和语音等信息远程传输的技术，不会有电缆和光缆长度限制的困扰。

本设计-基于DTMF传输的嵌入式数据交互系统，是采用单片机作为通信的电子信息终端，通过近程音频无线传输的方式实现DTMF信号的传输与解析，不仅可以实现交互系统的功能，更节省了一定的成本，还可以研究短距离数据传输的原理。另外，研究基于DTMF音频的嵌入式无线传输具有重要意义，采用DTMF这种新技术在单片机上进行数据传输不仅实现了对单片机的有效利用和功能完善，而且对于音频数据传输的发展也有所帮助^[4]。

1.2 研究课题内容

在上面阐述的有关背景下，本设计主要研究以下两方面的问题：

（1）通过嵌入式无线系统来产生DTMF信号。主要通过发送设备发送代表DTMF信号的数值，将其送给嵌入式微处理器进行处理，从而产生DTMF信号。

（2）通过嵌入式无线系统来进行DTMF信号的解析。发送设备传来的DTMF信号经放大后送至嵌入式微处理器进行处理，解析得到产生相应频率DTMF信号的键值。

1.3 论文结构安排

本文共采用七个章节来详细讨论整个基于DTMF音频信号的无线数据传输交互系统的设计方法与相关内容。

第一章，介绍课题设计相关的研究背景和意义，简述此次设计-无线嵌入式交互系统的数据传输及其意义。

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