電話撥號音的識別

遲云飛

摘 要：為了提高信息安全，防止密碼失竊，對電話撥號音（DTMF信號）的合成與識別進行了深入的分析和研究。利用話筒，單片機STC89C52RC和MT8880等芯片從硬件上實現(xiàn)了對電話撥號音的解碼。經(jīng)過運行測試，系統(tǒng)能夠正確的對撥號音信號進行解碼。研究結(jié)果具有一定的理論意義和實用價值。

關(guān)鍵詞：DTMF；信號解碼；MT8880；單片機

1 課題研究意義

DTMF（Dual Tone Multi Frequency）雙音多頻信號，是電話網(wǎng)中常用的信令，無論是家用電話、移動電話還是程控交換機，多采用DTMF信號發(fā)送接收號碼。

DTMF信號的本質(zhì)是一個高頻信號和一個低頻信號疊加所形成的一個組合信號，這使DTMF信號的編解碼變得非常簡單。正因如此，對使用該技術(shù)的應(yīng)用帶來了很大的安全隱患，通過對DTMF信號音的識別來竊取電話號碼及銀行卡密碼之事屢見不鮮。通過對“電話撥號音的合成與識別”的分析和研究，從而對DTMF信號的編解碼原理有清晰的認(rèn)識，在此基礎(chǔ)之上，使尋求一種可以增強其應(yīng)用安全性的解決方案成為可能。同時，該課題也涉及到了語音識別技術(shù)的相關(guān)知識，從而在該基礎(chǔ)上可進一步探索研究語音識別技術(shù)。

2 硬件識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

⑴硬件識別系統(tǒng)總體設(shè)計。電話撥號音為音頻信號，而硬件電路所能檢測和識別的卻是電信號。所以，首先需要利用麥克風(fēng)將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，從而能夠被硬件電路處理。

經(jīng)麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換后的信號便是DTMF信號。該信號由于受到環(huán)境中的各種噪音的干擾以及麥克風(fēng)本身聲電轉(zhuǎn)換性能的影響而變得很微弱。硬件系統(tǒng)首先需要將麥克風(fēng)采集的音頻信號進行放大，以便滿足后續(xù)電路的需要。LM386是專用的音頻放大芯片，其放大增益最大可以達(dá)到200倍，并且其外圍電路較簡單。本系統(tǒng)利用LM386將麥克風(fēng)所采集的信號進行放大。

經(jīng)LM386放大的信號便可以作為MT8880的輸入信號，MT8880是專用的DTMF信號編解碼芯片，本系統(tǒng)主要是應(yīng)用該芯片的解碼功能。輸入MT8880的音頻信號首先經(jīng)過一級放大電路的放大后，進入帶通濾波電路，經(jīng)濾波電路濾波后DTMF信號分解為兩個正弦信號，分別對應(yīng)著某按鍵的行頻和列頻。MT8880通過對該信號的行頻和列頻進行分析計算，從而判斷出該信號所代表的按鍵具體是哪個按鍵。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。

⑵硬件識別系統(tǒng)的程序設(shè)計。硬件識別系統(tǒng)的程序設(shè)計主要包括主程序設(shè)計和中斷服務(wù)子程序設(shè)計兩個部分。

在使用MT8880之前，需要對其進行初始化操作。初始化的作用主要是使MT8880進入準(zhǔn)備工作的狀態(tài)。然后需要設(shè)定MT8880的工作模式，本系統(tǒng)主要是應(yīng)用了MT8880的DTMF模式和中斷模式的組合工作方式。設(shè)定DTMF模式的作用主要是能夠讓MT8880能夠進行正常的接收DTMF信號并進行識別，而設(shè)定中斷模式的主要作用是當(dāng)有有效的DTMF信號被正確接收和譯碼時，能夠及時的通知單片機，從而進行相應(yīng)的處理工作。因此主程序的設(shè)計主要是對MT8880的初始化操作。

中斷服務(wù)程序的主要作用是，當(dāng)有效的DTMF信號被正確接收時，在中斷服務(wù)程序里要將該信號所對應(yīng)的按鍵信息讀出并且顯示在七段數(shù)碼管上。

主程序流程圖和中斷服務(wù)子程序分別如圖2和圖3所示。

經(jīng)過運行測試，硬件識別系統(tǒng)能夠正確的識別單個撥號音信號，并能夠?qū)⒆R別后的撥號音信號顯示在七段數(shù)碼管上。

3 結(jié)論

本設(shè)計通過麥克風(fēng)、LM386、MT8880和單片機STC89C52RC等芯片，在硬件上實現(xiàn)了電話撥號音的識別系統(tǒng)。經(jīng)過運行測試，系統(tǒng)能夠正確對電話撥號音進行識別。從而可知，在使用DTMF信號作為信息的載體的應(yīng)用中，確實存在很大的安全隱患。因此，在對安全性要求較高的DTMF應(yīng)用中，應(yīng)將按鍵設(shè)計為無聲的，以提高系統(tǒng)的安全性，從而防止個人重要信息的失竊。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張衛(wèi)鋼.通信原理與通信技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.

[2]王正林，劉明.精通MATLAB7[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

[3]張衛(wèi)鋼.信號與線性系統(tǒng)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

[4]高吉祥.模擬電子技術(shù)（第二版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[5]宏晶科技.STC89C52RC[S].深圳：宏晶科技有限公司，2010.

[6]MITEL公司. MT8880C[S].加拿大：MITEL公司，2010.

[7]王為青，程國鋼.單片機Keil Cx51應(yīng)用開發(fā)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[8]王守中.51單片機開發(fā)入門與典型實例[M].北京：人民郵電出版社，2007.